材料力學(xué)性能考試題及答案_圖文

1、07 秋材料力學(xué)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(xué)行為的研究中,經(jīng)常采用三種典型的試樣進(jìn)行研究,即、和。3.平均應(yīng)力越高,疲勞壽命。4.材料在扭轉(zhuǎn)作用下,在圓桿橫截面上無正應(yīng)力而只有,中心處切應(yīng)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(zhǔn)則遵循斷裂準(zhǔn)則;塑性材料切口根部裂紋形成準(zhǔn)則遵循斷裂準(zhǔn)則;7.外力與裂紋面的取向關(guān)系不同,斷裂模式不同,張開型中外加拉應(yīng)力與斷裂面,而在滑開型中兩者的取向關(guān)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(jī)制分為、和腐蝕磨損等。10.深層剝

2、落一般發(fā)生在表面強(qiáng)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(xiàng)不是陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn)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(qiáng)度一般比抗拉強(qiáng)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(yīng)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(jī)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(yīng)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(fù)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力b 引入表面壓應(yīng)力c 引入內(nèi)部壓應(yīng)力d 引入內(nèi)部拉應(yīng)力(14.工程上產(chǎn)生疲勞斷裂時的應(yīng)力水平一般都比條件屈服強(qiáng)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(yīng)力-應(yīng)變曲線a b c d 三、判斷:(每題1 分,總分15分(1.材料的力學(xué)行為與材料的力學(xué)性能是同一概念。(2. 比例極限、彈性極限與屈服強(qiáng)度都是表征材料對微量塑性變形的抗力,它們之間沒有質(zhì)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(yàn)時所定義的各個力學(xué)性能指標(biāo)和相應(yīng)的計(jì)算公式,在壓縮試驗(yàn)中基本上都能應(yīng)用。(4.根據(jù)扭轉(zhuǎn)試樣的斷口特征,不能判斷斷裂的性質(zhì)和引起斷裂的原因。(5.評價陶瓷材料的強(qiáng)度一般用抗彎強(qiáng)度。(6.K IC為平面應(yīng)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(kuò)展方向相反,故可從“河流”的流向去尋找斷裂源。(8.Griffith強(qiáng)度理論指出,含裂紋板材的實(shí)際斷裂強(qiáng)度與裂紋半長的平方根成正比。(9. 金屬材料的切口強(qiáng)度不是材料常數(shù),切口敏感度系數(shù)也不是材料常數(shù)。(10.塑性材料在平面應(yīng)力的切口根部裂紋形成應(yīng)力大于平面應(yīng)變狀態(tài)下的。(11.硬度越高,材料的耐磨性能越好。(12

6、.高強(qiáng)度材料的切口敏感度低, 低強(qiáng)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(zhì)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(yīng)力腐蝕斷裂3.形變強(qiáng)化4.應(yīng)力強(qiáng)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(qiáng)化材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線?解釋連續(xù)塑性 變形強(qiáng)化工程應(yīng)力應(yīng)變曲線的變化趨勢， 并說明如何根據(jù)應(yīng)力 應(yīng)變曲線確定材料的屈服強(qiáng)度？（5 分） 2.試用位錯增殖理論解釋多晶體金屬產(chǎn)生明顯物理屈服的現(xiàn)

7、象？ （5 分） 3簡述 Kth 及其工程實(shí)際意義.（5 分） 4簡述蠕變中的強(qiáng)化與軟化過程（5 分） 得分 六、計(jì)算： （10 分） 已知一構(gòu)件的工作應(yīng)力 =800 ,裂紋長度 =4 ， 應(yīng)力場 強(qiáng)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(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù) =1.4，試找出既保證材料強(qiáng)度儲備 又不發(fā)生脆性斷裂的鋼材強(qiáng)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(xué)性能”試卷 A 標(biāo)準(zhǔn)答案及評分標(biāo)準(zhǔn) 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(yīng)力，零，最大 5穿晶斷裂，沿晶斷裂 6正應(yīng)力，正應(yīng)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(dāng)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(yīng)力腐蝕斷裂

9、：材料在靜應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的脆性斷裂。 3、形變強(qiáng)化：絕大多數(shù)金屬材料在室溫下屈服后，要使塑性變形繼續(xù)進(jìn)行，必須不斷增 大應(yīng)力， 所以在真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上表現(xiàn)為流變應(yīng)力不斷上升。 這種現(xiàn)象稱為形變強(qiáng)化。 4、應(yīng)力強(qiáng)度因子：反映了裂紋尖端區(qū)域應(yīng)力場的強(qiáng)度，故稱為應(yīng)力強(qiáng)度因子。（它綜 合反映了外加應(yīng)力裂紋長度對裂紋尖端應(yīng)力場強(qiáng)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(qiáng)化材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線如右圖所示（2 分） ； 答或做圖均可） （2 分） 工程應(yīng)力應(yīng)變曲線呈先升后降的趨勢，這與工程應(yīng)力的定義有關(guān)，并不代表材料的本

10、 性。具體解釋為：當(dāng)拉伸應(yīng)力超過彈性極限時，便在試件標(biāo)據(jù)內(nèi) 的最弱部位產(chǎn)生塑性變形，并使該部位的材料發(fā)生變形強(qiáng)化， 從而增大材料進(jìn)一步塑性變形的抗力，這時，只有提高應(yīng)力， 才能在次弱部位產(chǎn)生塑性變形，材料隨即有在此處強(qiáng)化，因此， 在曲線上表現(xiàn)為隨應(yīng)變的增大，應(yīng)力也在連續(xù)的升高，一直到 b 點(diǎn)，到達(dá) b 點(diǎn)后，材料 的變形強(qiáng)化已不能補(bǔ)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(yīng)變速率 e 與可動位錯密度 、位錯運(yùn)動速率 及柏氏矢量的關(guān) 系式為 e = brn .由于變形前的材料中可動位錯很少，為了適應(yīng)一定的宏觀變形速率的 b 屈服強(qiáng)度

11、：工程上通常以產(chǎn)生 0.2%的殘留變形時的應(yīng)力記為屈服強(qiáng)度。 （2 分；文字回 要求，必須增大位錯運(yùn)動速率。而位錯運(yùn)動速率又取決于應(yīng)力的大小，其關(guān)系式為 要增大位錯運(yùn)動速率， 就必須有較高的外應(yīng)力， 就出現(xiàn)了上屈服點(diǎn)。 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(yīng)原先的形變速率，位錯運(yùn) 動速率必然大大降低，相應(yīng)的應(yīng)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(kuò)展的 K 臨界值，稱為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值，即： K< Kth 時， 裂紋不擴(kuò)展； K< Kth， 裂紋開始擴(kuò)展， 表示材料阻止疲勞裂紋開始

12、擴(kuò)展的性能， 也是材料的力學(xué)性能指標(biāo)，其值越大，阻止疲勞裂紋開始擴(kuò)展的阻力就越大，材料性能 就越好。 （3 分） KY a Kth，根據(jù)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(chǎn)生塞積現(xiàn)象，滑移便不能繼續(xù)進(jìn)行。 只有施加更大的外力才能引起位錯重新運(yùn)動和繼續(xù)變形，這就是強(qiáng)化。 （2 分）但蠕變式 在恒應(yīng)力下進(jìn)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(chǎn)生，這就是 軟化。 （2 分）在整個蠕變過程中，材料的強(qiáng)化和軟化過程是一起發(fā)生的。 （1 分） 六、計(jì)算題 答： （1）保證材料強(qiáng)度儲備的判據(jù)為： = 0.2/n 所以 0.2=n n 當(dāng) n=1.4 時， 0.21.4×800=1120（MPa） 當(dāng) 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(jù)為：KKC 1/2 -3 1/2 1/2 （2