材料力學性能考試題及答案_圖文

1、07 秋材料力學性能 一、填空:(每空1分,總分25分1.材料硬度的測定方法有、和。2.在材料力學行為的研究中,經常采用三種典型的試樣進行研究,即、和。3.平均應力越高,疲勞壽命。4.材料在扭轉作用下,在圓桿橫截面上無正應力而只有,中心處切應力為,表面處。5.脆性斷裂的兩種方式為和。6.脆性材料切口根部裂紋形成準則遵循斷裂準則;塑性材料切口根部裂紋形成準則遵循斷裂準則;7.外力與裂紋面的取向關系不同,斷裂模式不同,張開型中外加拉應力與斷裂面,而在滑開型中兩者的取向關系則為。8.蠕變斷裂全過程大致由、和三個階段組成。9.磨損目前比較常用的分類方法是按磨損的失效機制分為、和腐蝕磨損等。10.深層剝

2、落一般發(fā)生在表面強化材料的區(qū)域。11.誘發(fā)材料脆斷的三大因素分別是、和。 二、選擇:(每題1分,總分15分(1. 下列哪項不是陶瓷材料的優(yōu)點a耐高溫 b 耐腐蝕 c 耐磨損 d塑性好(2. 對于脆性材料,其抗壓強度一般比抗拉強度a高b低c 相等d 不確定(3.用10mm直徑淬火鋼球,加壓3000kg,保持30s,測得的布氏硬度值為150的正確表示應為a 150HBW10/3000/30 b 150HRA3000/l0/30c 150HRC30/3000/10 d 150HBSl0/3000/30(4.對同一種材料,5比10a 大 b 小 c 相同 d 不確定(5.下列哪種材料用顯微硬度方法測定

3、其硬度。a 淬火鋼件 b 灰鑄鐵鑄件c 退貨態(tài)下的軟鋼 d 陶瓷(6.下列哪種材料適合作為機床床身材料a 45鋼 b 40Cr鋼 c 35CrMo鋼 d 灰鑄鐵(7.下列哪種斷裂模式的外加應力與裂紋面垂直,因而它是最危險的一種斷裂方式。a 撕開型 b 張開型 c 滑開型 d 復合型(8. 下列哪副圖是金屬材料沿晶斷裂的典型斷口形貌 a b c d(9.下列哪種材料中的彈性模量最高a 氧化鋁 b 鋼 c 鋁 d 銅(10.韌性材料在什么樣的條件下可能變成脆性材料a增大缺口半徑 b 增大加載速度c 升高溫度 d 減小晶粒尺寸(11.應力腐蝕門檻值正確的符號為a K ISCC b K th c K

4、IC d CF(12.m=0 , R=-1 表示下列哪種循環(huán)應力a 交變對稱循環(huán) b交變不對稱循環(huán)c 脈動循環(huán) d 波動循環(huán)(13.為提高材料的疲勞壽命可采取如下措施a引入表面拉應力b 引入表面壓應力c 引入內部壓應力d 引入內部拉應力(14.工程上產生疲勞斷裂時的應力水平一般都比條件屈服強度a 高b 低 c 一樣 d 不一定(15.下列曲線中哪種為脆性材料的應力-應變曲線a b c d 三、判斷:(每題1 分,總分15分(1.材料的力學行為與材料的力學性能是同一概念。(2. 比例極限、彈性極限與屈服強度都是表征材料對微量塑性變形的抗力,它們之間沒有質的差異而只有量的差別。(3. 壓縮可以看作

5、是反向拉伸。因此,拉伸試驗時所定義的各個力學性能指標和相應的計算公式,在壓縮試驗中基本上都能應用。(4.根據扭轉試樣的斷口特征,不能判斷斷裂的性質和引起斷裂的原因。(5.評價陶瓷材料的強度一般用抗彎強度。(6.K IC為平面應力狀態(tài)下的斷裂韌性(7.解理斷裂中,“河流”的流向與裂紋擴展方向相反,故可從“河流”的流向去尋找斷裂源。(8.Griffith強度理論指出,含裂紋板材的實際斷裂強度與裂紋半長的平方根成正比。(9. 金屬材料的切口強度不是材料常數,切口敏感度系數也不是材料常數。(10.塑性材料在平面應力的切口根部裂紋形成應力大于平面應變狀態(tài)下的。(11.硬度越高,材料的耐磨性能越好。(12

6、.高強度材料的切口敏感度低, 低強度高塑性材料的切口敏感度高,而脆性材料完全切口敏感的。(13.金屬只有在特定介質中才能發(fā)生腐蝕疲勞。(14.陶瓷材料的彈性模量比金屬材料的高,且對氣孔敏感。(15.適量的微裂紋存在于陶瓷材料中將降低熱震損傷性。 四、名詞解釋:(每題3分,總分15分1.低溫脆性2.應力腐蝕斷裂3.形變強化4.應力強度因子5.抗熱震性得分 五、簡答： （總分 20 分） 1.試畫出連續(xù)塑性變形強化材料的應力應變曲線?解釋連續(xù)塑性 變形強化工程應力應變曲線的變化趨勢， 并說明如何根據應力 應變曲線確定材料的屈服強度？（5 分） 2.試用位錯增殖理論解釋多晶體金屬產生明顯物理屈服的現(xiàn)

7、象？ （5 分） 3簡述 Kth 及其工程實際意義.（5 分） 4簡述蠕變中的強化與軟化過程（5 分） 得分 六、計算： （10 分） 已知一構件的工作應力 =800 ,裂紋長度 =4 ， 應力場 強度因子 = ,鋼材 1100 隨 1200 增加而下降， 其變化如下表所示： 1300 1400 1500 108.50 85.25 69.75 54.25 46.50 若按屈服強度計算的安全系數 =1.4，試找出既保證材料強度儲備 又不發(fā)生脆性斷裂的鋼材強度。若 =1.7 時，上述材料是否滿足要 求?（10 分） 材料 2007 年“材料力學性能”試卷 A 標準答案及評分標準 一、填空題 1壓入

8、法，回跳法，刻畫法 2光滑試樣，切口試樣，帶裂紋試樣 3越低 4切應力，零，最大 5穿晶斷裂，沿晶斷裂 6正應力，正應變 7垂直，平行 8減速蠕變階段，恒速蠕變階段，加速蠕變階段 9黏著磨損，磨料磨損（微動磨損，沖蝕磨損，接觸疲勞磨損也可） 10過渡區(qū) 11切口，低溫，高速加載 二、選擇題 1-5 d a d a d 6-10 d b c a b 11-15 a a b b a 三、判斷題 1-5 XX 6-10 XXXX 11-15 XX 四、名詞解釋 1、低溫脆性：一些具有體心立方晶格的金屬，當溫度降低到某一溫度時，由于塑性降低 到零而變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，這種現(xiàn)象稱為低溫脆性。 2、應力腐蝕斷裂

9、：材料在靜應力和腐蝕介質共同作用下發(fā)生的脆性斷裂。 3、形變強化：絕大多數金屬材料在室溫下屈服后，要使塑性變形繼續(xù)進行，必須不斷增 大應力， 所以在真應力-真應變曲線上表現(xiàn)為流變應力不斷上升。 這種現(xiàn)象稱為形變強化。 4、應力強度因子：反映了裂紋尖端區(qū)域應力場的強度，故稱為應力強度因子。（它綜 合反映了外加應力裂紋長度對裂紋尖端應力場強度的影響。） 5、抗熱震性：材料承受溫度驟變而不破壞的能力稱為材料的抗熱震性。 五、簡答題 1、答：連續(xù)塑性變形強化材料的應力應變曲線如右圖所示（2 分） ； 答或做圖均可） （2 分） 工程應力應變曲線呈先升后降的趨勢，這與工程應力的定義有關，并不代表材料的本

10、 性。具體解釋為：當拉伸應力超過彈性極限時，便在試件標據內 的最弱部位產生塑性變形，并使該部位的材料發(fā)生變形強化， 從而增大材料進一步塑性變形的抗力，這時，只有提高應力， 才能在次弱部位產生塑性變形，材料隨即有在此處強化，因此， 在曲線上表現(xiàn)為隨應變的增大，應力也在連續(xù)的升高，一直到 b 點，到達 b 點后，材料 的變形強化已不能補償由于橫截面積的減小而引起的承載能力的下降，因而在曲線上表 現(xiàn)為下降。 （3 分） 2、答：金屬材料塑性應變速率 e 與可動位錯密度 、位錯運動速率 及柏氏矢量的關 系式為 e = brn .由于變形前的材料中可動位錯很少，為了適應一定的宏觀變形速率的 b 屈服強度

11、：工程上通常以產生 0.2%的殘留變形時的應力記為屈服強度。 （2 分；文字回 要求，必須增大位錯運動速率。而位錯運動速率又取決于應力的大小，其關系式為 要增大位錯運動速率， 就必須有較高的外應力， 就出現(xiàn)了上屈服點。 n = (t / t 0 m .于是， （3 分）接著發(fā)生塑性變形，位錯大量增殖， 增大，為適應原先的形變速率，位錯運 動速率必然大大降低，相應的應力也就突然降低，出現(xiàn)了屈服降落現(xiàn)象。 （2 分） 3、答： Kth 是疲勞裂紋不擴展的 K 臨界值，稱為疲勞裂紋擴展門檻值，即： K< Kth 時， 裂紋不擴展； K< Kth， 裂紋開始擴展， 表示材料阻止疲勞裂紋開始

12、擴展的性能， 也是材料的力學性能指標，其值越大，阻止疲勞裂紋開始擴展的阻力就越大，材料性能 就越好。 （3 分） KY a Kth，根據該式，若已知裂紋件的裂紋尺寸 a 和材料 的疲勞門檻值 Kth，就可求得該件無限疲勞壽命的承載能力。若已知裂紋件的工作載荷 和 Kth，即可求得裂紋的允許尺寸。 （2 分） 4、答：蠕變過程中位錯因受到各種障礙的阻滯產生塞積現(xiàn)象，滑移便不能繼續(xù)進行。 只有施加更大的外力才能引起位錯重新運動和繼續(xù)變形，這就是強化。 （2 分）但蠕變式 在恒應力下進行的，位錯可借助于熱激活來克服某些障礙，使得變形不斷產生，這就是 軟化。 （2 分）在整個蠕變過程中，材料的強化和軟化過程是一起發(fā)生的。 （1 分） 六、計算題 答： （1）保證材料強度儲備的判據為： = 0.2/n 所以 0.2=n n 當 n=1.4 時， 0.21.4×800=1120（MPa） 當 n=1.7 時， 0.21.7×800=1360（MPa） （2）保證材料不發(fā)生脆性斷裂的判據為：KKC 1/2 -3 1/2 1/2 （2