材料力學(xué)性能考試題及答案要點(diǎn)

07秋材料力學(xué)性能得分一、填空:（每空1分，總分25分.材料硬度的測(cè)定方法有、和。.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。.平均應(yīng)力越高，疲勞壽命。.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。.脆性斷裂的兩種方式為和。.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；.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。.蠕變斷裂全過程大致由、和三個(gè)階段組成。.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。.深層剝落一般發(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、和得分二、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(duì)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(cè)得的布氏硬度值為150的正確表示應(yīng)為a150HBW10/3000/30b150HRA3000/10/30c150HRC30/3000/10d150HBSl0/3000/30(4.對(duì)同一種材料,65比810a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(cè)定其硬度。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a45鋼b40Cr鋼c35CrMo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(xiǎn)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abcd(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(hào)為aKISCCbAKthcKICdCF(12.om=0,R=-1表示下列哪種循環(huán)應(yīng)力a交變對(duì)稱循環(huán)b交變不對(duì)稱循環(huán)c脈動(dòng)循環(huán)d波動(dòng)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(shí)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abcd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(duì)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.壓縮可以看作是反向拉伸。因此，拉伸試驗(yàn)時(shí)所定義的各個(gè)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(píng)價(jià)陶瓷材料的強(qiáng)度一般用抗彎強(qiáng)度。(6.KIC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(zhǎng)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.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(duì)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.低溫脆性.應(yīng)力腐蝕斷裂.形變強(qiáng)化.應(yīng)力強(qiáng)度因子.抗熱震性得分五、簡(jiǎn)答：（總分20分）1.試畫出連續(xù)塑性變形強(qiáng)化材料的應(yīng)力一應(yīng)變曲線?解釋連續(xù)塑性變形強(qiáng)化工程應(yīng)力一應(yīng)變曲線的變化趨勢(shì)，并說明如何根據(jù)應(yīng)力一應(yīng)變曲線確定材料的屈服強(qiáng)度？（5分）2.試用位錯(cuò)增殖理論解釋多晶體金屬產(chǎn)生明顯物理屈服的現(xiàn)象？（5分）3.簡(jiǎn)述AKth及其工程實(shí)際意義.（5分）4.簡(jiǎn)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(zhǎng)度=4,應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子=,鋼材1100隨1200增加而下降，其變化如下表所示：130014001500108.5085.2569.7554.2546.50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(chǔ)備又不發(fā)生脆性斷裂的鋼材強(qiáng)度。若=1.7時(shí)，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(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、填空題1.壓入法，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(dòng)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1-5dadad6-10dbcab11-15aabba三、判斷題1-5Xddxd6-10XXXXN11-15NxNNx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(shí)，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：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(chǎng)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(zhǎng)度對(duì)裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)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(jiǎn)答題1、答：連續(xù)塑性變形強(qiáng)化材料的應(yīng)力一應(yīng)變曲線如右圖所示（2分）；答或做圖均可）（2分）工程應(yīng)力一應(yīng)變曲線呈先升后降的趨勢(shì)，這與工程應(yīng)力的定義有關(guān)，并不代表材料的本性。具體解釋為：當(dāng)拉伸應(yīng)力超過彈性極限時(shí)，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(shí)，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)變速率與可動(dòng)位錯(cuò)密度p、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速率v及柏氏矢量的關(guān)系式為 由于變形前的材料中可動(dòng)位錯(cuò)很少，為了適應(yīng)一定的宏觀變形速率b.的b屈服強(qiáng)度：工程上通常以產(chǎn)生0.2%的殘留變形時(shí)的應(yīng)力記為屈服強(qiáng)度。（2分；文字回要求，必須增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速率。而位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速率又取決于應(yīng)力的大小，其關(guān)系式為要增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速率，就必須有較高的外應(yīng)力，就出現(xiàn)了上屈服點(diǎn)。于是，（3分）接著發(fā)生塑性變形，位錯(cuò)大量增殖，p增大，為適應(yīng)（/ 0m.原先的形變速率，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)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：AKth是疲勞裂紋不擴(kuò)展的AK臨界值，稱為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值，即：AK<AKth時(shí)，裂紋不擴(kuò)展；AK<AKth,裂紋開始擴(kuò)展，表示材料阻止疲勞裂紋開始擴(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）AK=YA。a<AKth,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A(chǔ)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A。和AKth,即可求得裂紋的允許尺寸。（2分）4、答：蠕變過程中位錯(cuò)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(cuò)重新運(yùn)動(dòng)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(cuò)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(gè)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(chǔ)備的判據(jù)為：。勺。