材料力学性能的试题集

判断

1.由内力引起的内力集度称为应力。（×）

2.当应变为一个单位时，弹性模量即等于弹性应力，即弹性模量是产生100%弹性变形所需的应力。（√）

3.工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力条件下产生的弹性变形就越大。（×）

4.弹性比功表示金属材料吸收弹性变形功的能力。（√）

5.滑移面和滑移方向的组合称为滑移系，滑移系越少金属的塑性越好。（×）

6.高的屈服强度有利于材料冷成型加工和改善焊接性能。（×）

7.固溶强化的效果是溶质原子与位错交互作用及溶质浓度的函数，因而它不受单相固溶合金（或多项合金中的基体相）中溶质量所限制。（×）

8.随着绕过质点的位错数量增加，留下的位错环增多，相当于质点的间距减小，流变应力就增大。（√）

9.层错能低的材料应变硬度程度小。（×）

10.磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，其中以腐蚀的危害最大。（×）

11.韧性断裂用肉眼或放大镜观察时断口呈氧化色，颗粒状。（×）

12.脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，长呈放射状或结晶状。（√）

13.决定材料强度的最基本因素是原子间接合力，原子间结合力越高，则弹性模量、熔点就越小。（×）

14.脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性变形量几乎为零。（√）

15.脆性金属材料在压缩时除产生一定的压缩变形外，常沿与轴线呈45°方向产生断裂具有切断特征。（√）

16.弯曲试验主要测定非脆性或低塑性材料的抗弯强度。（×）

17.可根据断口宏观特征，来判断承受扭矩而断裂的机件性能。（√）

18.缺口截面上的应力分布是均匀的。（×）

19.硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能。（√）

20.于降低温度不同，提高应变速率将使金属材料的变脆倾向增大。（×）

21.低温脆性是材料屈服强度随温度降低急剧下降的结果。（×）

22.体心立方金属及其合金存在低温脆性。（√）

23.无论第二相分布于晶界上还是独立在基体中，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变温度升高。（√）

24.细化晶粒的合金元素因提高强度和塑性使断裂韧度K IC下降。（×）

25.残余奥氏体是一种韧性第二相，分布于马氏体中，可以松弛裂纹尖端的应力峰，增大裂纹扩展的阻力，提高断裂韧度K IC。（√）

26.一般大多数结构钢的断裂韧度K IC都随温度降低而升高。（×）

27.金属材料的抗拉强度越大，其疲劳极限也越大。（√）

28.宏观疲劳裂纹是由微观裂纹的形成、长大及连接而成的。（√）

29.材料的疲劳强度仅与材料成分、组织结构及夹杂物有关，而不受载荷条件、工作环境及表面处理条件的影响。（×）

30.应力腐蚀断裂并是金属在应力作用下的机械破坏与在化学介质作用下的腐蚀性破坏的叠加所造成的。（×）

31.氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。（√）

32.含碳量较低且硫、磷含量较高的钢，氢脆敏感性低。（×）

33.在磨损过程中，磨屑的形成也是一个变形和断裂的过程。（√）

34.马氏体耐磨性最好，铁素体因硬度高，耐磨性最差。（×）

35.在相同硬度下，下贝氏体比回火马氏体具有更高的耐磨性。（√）

36.随着实验温度升高，金属的断裂由常温下常见的沿晶断裂过渡到传晶断裂。（×）

37.蠕变断裂的微观断口特征，主要为冰糖状花样的传晶断裂形貌。（×）

38.晶粒大小对金属材料高温力学性能的影响很大。（√）

39.聚合物的性能主要取决于其巨型分子的组成与结构。（√）

40.三种状态下的聚合物的变形能力不同，弹性模量几乎相同。（×）

41.再高弹态时聚合物的变形量很大，且几乎与温度无关。（√）

42.聚合物的疲劳强度高于金属。（×）

43.对机床的底座等构件，为保证机器的平稳运转，材料的弹性滞后环越大越好；而对弹簧片、钟表等材料，要求材料的弹性滞后环越小越好。（√）

44.鉴于弯曲试验的特点，弯曲试验常用于铸铁、硬质合金等韧性材料的性能测试。（×）

45.奥氏体不锈钢在硝酸盐溶液溶液中容易发生应力腐蚀开裂。（×）

46.晶粒与晶界两者强度相等的温度，称为等强温度。（√）

47.材料的硬度与抗拉强度之间为严格的线性关系。（×）

48.裂纹扩展方向与疲劳条带的方向垂直。（√）

49.金属只有在特定介质中才能发生腐蚀疲劳。（×）

50.适量的微裂纹存在于陶瓷材料中将提高热震损伤性。（√）

填空

1-1、金属弹性变形是一种“可逆性变形”，它是金属晶格中原子自平衡位置产生“可逆位移”的反映。

1-2、弹性模量即等于弹性应力，即弹性模量是产生“100％”弹性变形所需的应力。

1-3、弹性比功表示金属材料吸收“弹性变形功”的能力。

1-4、金属材料常见的塑性变形方式主要为“滑移”和“孪生”。

1-5、滑移面和滑移方向的组合称为“滑移系”。

1-6、影响屈服强度的外在因素有“温度”、“应变速率”和“应力状态”。

1-7、应变硬化是“位错增殖”、“运动受阻”所致。

1-8、缩颈是“应变硬化”与“截面减小”共同作用的结果。

1-9、金属材料断裂前所产生的塑性变形由“均匀塑性变形”和“集中塑性变形”两部分构成。

1-10、金属材料常用的塑性指标为“断后伸长率”和“断面收缩率”。

1-11、韧度是度量材料韧性的力学指标，又分为“静力韧度”、“冲击韧度”、“断裂韧度”。

1-12、机件的三种主要失效形式分别为“磨损”、“腐蚀”和“断裂”。

1-13、断口特征三要素为“纤维区”、“放射区”、“剪切唇”。

1-14、微孔聚集断裂过程包括“微孔成核”、“长大”、“聚合”，直至断裂。

1-15、决定材料强度的最基本因素是“原子间结合力”。

2-1

、缺口试样拉伸试验分为“轴向拉伸”、“偏斜拉伸”。

2-5、压入法硬度试验分为“布氏硬度”、“洛氏硬度”和“维氏硬度”。

2-7、洛氏硬度的表示方法为“硬度值”、符号“HR”、和“标尺字母”。

3-1、冲击载荷与静载荷的主要区别是“加载速率不同”。

3-2、金属材料的韧性指标是“韧脆转变温度t k

4-1、裂纹扩展的基本形式为“张开型”、“滑开型”和“撕开型”。

4-2、机件最危险的一种失效形式为“断裂”，尤其是“脆性断裂”极易造成安全事故和经济损失。

4-3、裂纹失稳扩展脆断的断裂K判据：K

I ≥K

IC

4-4、断裂G判据：G

I ≥G

IC

。

4-7、断裂J判据：J

I ≥J

IC

5-1、变动应力可分为“规则周期变动应力”和“无规则随机变动应力”两种。5-2、规则周期变动应力也称循环应力，循环应力的波形有“正弦波”、“矩形波”和“三角形波”。

5-4、典型疲劳断口具有三个形貌不同的区域，分别为“疲劳源”、“疲劳区”和“瞬断区”。

、疲劳过程是由“裂纹萌生”、“亚稳扩展”及最后“失稳扩展”所组成的。5-8、宏观疲劳裂纹是由微观裂纹的“形成”、“长大”及“连接”而成的。

5-10、疲劳微观裂纹都是由不均匀的“局部滑移”和“显微开裂”引起的。

5-11、疲劳断裂一般是从机件表面“应力集中处”或“材料缺陷处”开始的，或是从二者结合处发生的。

”。

6-1、产生应力腐蚀的三个条件为“应力”、“化学介质”和“金属材料”。

6-2、应力腐蚀断裂最基本的机理是“滑移溶解理论”和“氢脆理论”。

6-5、防止氢脆的三个方面为“环境因素”、“力学因素”及“材质因素”。

7-4、脆性材料冲蚀磨损是“裂纹形成”与“快速扩展”的过程。

7-5、影响冲蚀磨损的主要因素有：“环境因素”、“粒子性能”、“材料性能”。

7-6、磨损的试验方法分为“实物试验”与“实验室试验”。

8-1、晶粒与晶界两者强度相等的温度称为“等强温度”。

8-2、金属在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢的产生塑性变形的现象称为“蠕变”。

8-3、金属的蠕变变形主要是通过“位错滑移”、“原子扩散”等机理进行的。

9-3、聚合物的聚集态结构包括“静态结构”、“非晶态结构”和“取向”。

9-5、静态粘弹性一般的变现形式为“蠕变”、“应力松弛”。

9-6、聚合物具有独特的“摩擦特性”、“磨损规律”。

10-2、热震破坏包括“热震断裂”、“热震损伤”。

11-1、复合材料是由两种或两种以上“异质”、“异形”、“异性”的材料复合形成的新型材料。

11-2、复合材料中通常包括“基体”、“增强体”。

11-3、单向复合材料产生屈曲的形式有“拉压型”、“剪切型”。

11-4、单向连续纤维增强复合材料的一个显著特点是沿纤维方向有较高的“强度”和“模量”。

名词解释

1 滞弹性

在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象叫做滞弹性

2 包申格效应

金属材料经过预先加载产生少量塑性变形（残余应变为1%---4%）,卸载后再同向加载，规定残余伸长应力（弹性极限或屈服强度）增加；反向加载，规定残余伸长应力降低（特别是弹性极限在反向加载时几乎降低到零）的现象，称为包申格效应

3 解理刻面

大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面

4 缺口效应

由于缺口的存在，在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态将发生变化，产生所谓的缺口效应

5 缺口敏感度

金属材料的缺口敏感性指标用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸光滑试样的抗拉轻度比值表示，称为缺口敏感度，记为NSR

6 布氏硬度值

布氏硬度值（HBW）就是实验力F除以压痕球形表面积A所得的商，F以N 为单位时，其计算公式为

HBW=0.102F/A

7 冲击韧度

U形缺口冲击吸收功

A除以冲击试样缺口底部截面积所得之商，称为冲击

KU

韧度，αku=Aku/S （J/cm2）, 反应了材料抵抗冲击载荷的能力,用

a表示。

KU

8 冲击吸收功

缺口试样冲击弯曲试验中，摆锤冲断试样失去的位能为mgH1-mgH2。此即为

A表示，单位为J。

试样变形和断裂所消耗的功，称为冲击吸收功，以

K

9 低温脆性

体心立方晶体金属及合金或某些密排六方晶体金属及其合金，特别是工程

t时，上常用的中、低强度结构钢（铁素体-珠光体钢），在试验温度低于某一温度

k

会由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理型，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性

10 张开型裂纹（I型）裂纹

拉应力垂直作用于裂纹扩展面，裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展的裂纹。

11低应力脆断

高强度、超高强度钢的机件，中低强度钢的大型、重型机件在屈服应力以下发生的断裂。

12应力场强度因子I K

在裂纹尖端区域各点的应力分量除了决定于位置外，尚与强度因子I K有关，对于某一确定的点，其应力分量由I K确定，I K越大，则应力场各点应力分量也越大，这样I K就可以表示应力场的强弱程度，称I K为应力场强度因子。“I”表示I型裂纹。

13裂纹扩展能量释放率GI

I型裂纹扩展单位面积时系统释放势能的数值。

14裂纹扩展G判据

IC I G G ，当ＧＩ满足上述条件时裂纹失稳扩展断裂。

15疲劳源

疲劳裂纹萌生的策源地，一般在机件表面常和缺口，裂纹，刀痕，蚀坑相连 16疲劳贝纹线

是疲劳区的最大特征，一般认为它是由载荷变动引起的，是裂纹前沿线留下的弧状台阶痕迹。

17疲劳条带

疲劳裂纹扩展的第二阶段的断口特征是具有略程弯曲并相互平行的沟槽花样，称为疲劳条带（疲劳辉纹，疲劳条纹）

18驻留滑移带

用电解抛光的方法很难将已产生的表面循环滑移带去除，当对式样重新循环加载时，则循环滑移带又会在原处再现，这种永留或再现的循环滑移带称为驻留滑移带。

19疲劳寿命

试样在交变循环应力或应变作用下直至发生破坏前所经受应力或应变的循环次数

20应力腐蚀

金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的 低应力脆断现象。

21氢致延滞断裂

这种由于氢的作用而产生的延滞断裂现象称为氢致延滞断裂

22磨损

机件表面相互接触并产生相对运动，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐损失、造成表面损伤的现象。

23接触疲劳

两接触面做滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应力长期作用下，材料表面因疲劳损伤，导致局部区域产生小片金属剥落而使材料损失的现象。

24蠕变

在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象

25等强温度（TE）

晶粒强度与晶界强度相等的温度

选择题

1、蠕变过程可以用蠕变曲线来描述，按照蠕变速率的变化，可将蠕变过程分为三个阶段：（ C）、恒

速阶段和加速阶段。

A、磨合阶段；

B、疲劳磨损阶段；

C、减速阶段；

D、不稳定阶段。

2、不对称循环疲劳强度、耐久强度、疲劳裂纹扩展门槛值、接触疲劳强度都属于（ C ）产生的力学性

能。

A、接触载荷；

B、冲击载荷；

C、交变载荷；

D、化学载荷。

3、生产上为了降低机械噪声，对有些机件应选用（ A ）高的材料制造，以保证机器稳定运转。

A、循环韧性；

B、冲击韧性；

C、弹性比功；

D、比弹性模数。

4、拉伸断口一般成杯锥状，由纤维区、放射区和（ A ）三个区域组成。

A、剪切唇；

B、瞬断区；

C、韧断区；

D、脆断区。

5、根据剥落裂纹起始位置及形态的差异，接触疲劳破坏分为点蚀、浅层剥落和（ B ）三类。

A、麻点剥落；

B、深层剥落；

C、针状剥落；

D、表面剥落。

6、应力状态软性系数表示最大切应力和最大正应力的比值，单向压缩时软性系数（ν=0.25）的值是

（ D ）。

A、0.8；

B、0.5；

C、1；

D、2。

7、韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，是指材料断裂前吸收（ A ）和断裂功的能力。

A、塑性变形功；

B、弹性变形功；

C、弹性变形功和塑性变形功；

D、冲击变形功

8、金属具有应变硬化能力，表述应变硬化行为的Hollomon公式，目前得到比较广泛的应用，它是针对真

实应力-应变曲线上的（ C ）阶段。

A、弹性；

B、屈服；

C、均匀塑性变形；

D、断裂。

9、因相对运动而产生的磨损分为三个阶段：（ A ）、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。

A、磨合阶段；

B、疲劳磨损阶段；

C、跑合阶段；

D、不稳定磨损阶段

10、应力松弛是材料的高温力学性能，是在规定的温度和初始应力条件下，金属材料中的（ C ）随时

间增加而减小的现象。

A、弹性变形；

B、塑性变形；

C、应力；

D、屈服强度。

11、形变强化是材料的一种特性，是下列（ C ）阶段产生的现象。

A、弹性变形；

B、冲击变形；

C、均匀塑性变形；

D、屈服变形。

12、缺口引起的应力集中程度通常用应力集中系数表示，应力集中系数定义为缺口净截面上的（ A ）与平均应力之比。

A、最大应力；

B、最小应力；

C、屈服强度；

D、抗拉强度。

13、因相对运动而产生的磨损分为三个阶段：（ A ）、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。

A、磨合阶段；

B、疲劳磨损阶段；

C、轻微磨损阶段；

D、不稳定磨损阶段。

14、在拉伸过程中，在工程应用中非常重要的曲线是（B ）。

A、力—伸长曲线；

B、工程应力—应变曲线；

C、真应力—真应变曲线。

15、韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，是指材料断裂前吸收（ A ）的能力。

A、塑性变形功和断裂功；

B、弹性变形功和断裂功；

C、弹性变形功和塑性变形功；

D、塑性变形功。

16、蠕变是材料的高温力学性能，是缓慢产生（ B ）直至断裂的现象。

A、弹性变形；

B、塑性变形；

C、磨损；

D、疲劳。

17、缺口试样中的缺口包括的范围非常广泛，下列（C ）可以称为缺口。

A、材料均匀组织；

B、光滑试样；

C、内部裂纹；

D、化学成分不均匀。

18、最容易产生脆性断裂的裂纹是（ A ）裂纹。

A、张开；

B、表面；

C、内部不均匀；

D、闭合。

19、空间飞行器用的材料，既要保证结构的刚度，又要求有较轻的质量，一般情况下使用（ C ）的概念来作为衡量材料弹性性能的指标。

A、杨氏模数；

B、切变模数；

C、弹性比功；

D、比弹性模数。

20、KⅠ的脚标表示I型裂纹，I型裂纹表示（ A ）裂纹。

A、张开型；

B、滑开型；

C、撕开型；

D、组合型。

21. 下列哪项不是陶瓷材料的优点（ D）

a）耐高温 b) 耐腐蚀 c) 耐磨损 d)塑性好

22. 对于脆性材料，其抗压强度一般比抗拉强度（ A ）

a) 高 b) 低 c) 相等 d) 不确定

23.今欲用冲床从某薄钢板上冲剪出一定直径的孔，在确定需多大冲剪力时应采用材料的力学性能

指标为（ C ）

a) 抗压性能 b) 弯曲性能

c) 抗剪切性能 d) 疲劳性能

24. 工程中测定材料的硬度最常用（ B ）

a) 刻划法 b) 压入法 c) 回跳法 d) 不确定

25. 细晶强化是非常好的强化方法，但不适用于（ A ）

a) 高温 b) 中温 c) 常温 d) 低温

26. 机床底座常用铸铁制造的主要原因是（C ）

a) 价格低，内耗小，模量小

b) 价格低，内耗小，模量高

c) 价格低，内耗大，模量大

d) 价格高，内耗大，模量高

27. 应力状态柔度系数越小时，材料容易会发生（ B ）

a) 韧性断裂 b) 脆性断裂

c) 塑性变形 d) 最大正应力增大

29. 裂纹体变形的最危险形式是（A ）

a)张开型 b) 滑开型 c) 撕开型 d) 混合型

30. 韧性材料在什么样的条件下可能变成脆性材料（ B ）

a) 增大缺口半径 b) 增大加载速度

c) 升高温度 d) 减小晶粒尺寸

31．腐蚀疲劳正确的简称为（ B ）

a) SCC b) CF c) AE d) HE

32．高强度材料的切口敏感度比低强度材料的切口敏感度（ A ）

a) 高 b) 低 c) 相等 d) 无法确定

33．为提高材料的疲劳寿命可采取如下措施（ B）

a)引入表面拉应力 b) 引入表面压应力

c) 引入内部压应力 d) 引入内部拉应力

34．工程上产生疲劳断裂时的应力水平一般都比条件屈服强度（ B）

a) 高 b) 低 c) 一样 d) 不一定

36、下列不是金属力学性能的是（ D ）

A、强度

B、硬度

C、韧性

D、压力加工性能

37、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的力——伸长曲线（拉伸图）可以确定出金属的（ B ）

A、强度和硬度

B、强度和塑性

C、强度和韧性

D、塑性和韧性

38、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为（ D ）

A、抗压强度

B、屈服强度

C、疲劳强度

D、抗拉强度

39、拉伸实验中，试样所受的力为（ D ）

A、冲击

B、多次冲击

C、交变载荷

D、静态力

40、属于材料物理性能的是（ C ）

A、强度

B、硬度

C、热膨胀性

D、耐腐蚀性

40、常用的塑性判断依据是（ A ）

A、断后伸长率和断面收缩率

B、塑性和韧性

C、断面收缩率和塑性

D、断后伸长率和塑性

42、工程上所用的材料，一般要求其屈强比（ C ）

A、越大越好

B、越小越好

C、大些，但不可过大

D、小些，但不可过小

43、工程上一般规定，塑性材料的δ为（ B ）

A、≥1%

B、≥5%

C、≥10%

D、≥15%

44、适于测试硬质合金、表面淬火刚及薄片金属的硬度的测试方法是（ B ）

A、布氏硬度

B、洛氏硬度

C、维氏硬度

D、以上方法都可以

45、不宜用于成品与表面薄层硬度测试方法（ A ）

A、布氏硬度

B、洛氏硬度

C、维氏硬度

D、以上方法都不宜

46、用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试（ b ）

A、布氏硬度

B、洛氏硬度

C、维氏硬度

D、以上都可以

47、金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而（ b ）

A、变好

B、变差

C、无影响

D、难以判断

48、判断韧性的依据是（ c ）

A、强度和塑性

B、冲击韧度和塑性

C、冲击韧度和多冲抗力

D、冲击韧度和强度

49、金属疲劳的判断依据是（ d ）

A、强度

B、塑性

C、抗拉强度

D、疲劳强度

50、材料的冲击韧度越大，其韧性就（ a ）

A、越好

B、越差

C、无影响

D、难以确定

51.通常用来评价材料的塑性高低的指标是（A ）

A 比例极限

B 抗拉强度

C 延伸率

D 杨氏模量

52.在测量材料的硬度实验方法中，（C ）是直接测量压痕深度并以压痕深浅表示材料的硬度

A 布氏硬度

B 洛氏硬度

C 维氏硬度

D 肖氏硬度

53.下列关于断裂的基本术语中，哪一种是指断裂的缘由和断裂面的取向（B ）

A 解理断裂、沿晶断裂和延性断裂

B 正断和切断

C 穿晶断裂和沿晶断裂

D 韧性断裂和脆性断裂

54.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（ B）

A 强度

B 硬度

C 塑性

D 弹性

55、金属的弹性变形是晶格中---------------。（A ）

A、原子自平衡位置产生可逆位移的反应。

B、原子自平衡位置产生不可逆位移的反应。

C、原子自非平衡位置产生可逆位移的反应。

D、原子自非平衡位置产生不可逆位移的反应。

56、在没当原子间相互平衡力受外力作用而受到破坏时，原子的位置必须作相应调整，即产生位移，以期外力、引力和（ C ）三者达到新的平衡。

A、作用力

B、平衡力

C、斥力

D、张力

５７、金属的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标。

温度、加载速率等外在因素对其影响也( a )。

A、不大、b、不确定c、很大

５８、金属产生滞弹性的原因可能与（ a ）有关。

A、晶体中点缺陷的移动 b、晶体中线缺陷的移动c、晶体中点阵滑移d、晶体晶界缺陷

５９、根据应力-应变曲线的特征，可将屈服分为（ｃ）三种。

（１）非均匀屈服（２）均匀屈服（３）连续屈服（４）间隔屈服

ａ、（１）（３）（４）ｂ（１）（２）（４）ｃ、（１）（２）（３）ｄ、（２）（３）（４）

６０、影响屈服强度的内因（Ｄ）

(1) 基体金属的本性及晶格类型(2) 溶质原子 (3) 晶粒大小和亚结构(4) 第二相

ａ、（１）（３）（４）ｂ、（１）（２）（４）ｃ、（２）（３）（４）ｄ、（１）（２）（３）（４）

６１、2、影响屈服强度的外因（ａ）

(1) 温度 (2) 应变速率增大(3) 应力状态

ａ、（１）（２）（３）ｂ、（１）（３）ｃ、（１）（２）ｄ、（２）（３）

62、应变硬化指数n：反映（ b ）

A、金属材料抵抗均匀脆性变形的能力。

B、金属材料抵抗均匀塑性变形的能力。

C、金属材料抵抗不均匀塑性变形的能力。

D、金属材料抵抗不均匀脆性变形的能力。

63、应变硬化指数n 的意义（c）

(1) n较大，抗偶然过载能力较强；安全性相对较好；

(2) 反映了金属材料抵抗、阻止继续塑性变形的能力，表征金属材料应变硬化的性能指标；

(3) 应变硬化是强化金属材料的重要手段之一，特别是对不能热处理强化的材料；

(4) 提高强度，降低塑性，改善低碳钢的切削加工性能。

A、（１）（２）（３）b、（１）（２）（4）c、（１）（２）（３）（4）d、（2）（3）（4）

64、影响塑性的因素（ a ）

(1) 细化晶粒，塑性提高

(2) 软的第二相塑性提高；固溶、硬的第二相等，塑性降低。

(3) 温度提高，塑性提高

A、（１）（２）（３）b、（１）（２）c、（１）（3）d、（２）（３）

65、韧性断裂的断裂特点（ b ）

①断裂前发生明显宏观塑性变形ψ>5% ，断裂面一般平行于最大切应力，并与主应力成45°，断口呈纤维状，暗灰色；

②断裂时的名义应力高于屈服强度；

③裂纹扩展慢，消耗大量塑性变形能。

A、（１）（２）b、（１）（２）（３）c、（１）（３）d、（２）（３）

66、脆性断裂的断裂特点（ B）

①断裂前不发生明显塑性变形ψ<5%，断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状；

②断裂时材料承受的工作应力往往低于屈服强度—低应力断裂；

③裂纹扩展快速、突然。

A、（１）（２）b、（１）（２）（３）c、（１）（３）d、（２）（３）

67、解理裂纹扩展的条件：（ b ）

（1）存在拉应力；（2）表面能γs较低；（3）裂纹长度大于临界尺寸。

A、（１）（２）b、（１）（２）（３）c、（１）（３）d、（２）（３）

68、应力状态软性系数（ c ）

单向拉伸：α=（）扭转：α=（）单向压缩：α=（）

A、0.5 0.7 1.0

B、0.5 0.8 1.0

C、0.5 0.8 2.0

D、0.8 0.8 2.0

69、脆性金属材料在拉伸时产生正断，塑性变形几乎为零，而在压缩时除能产生一定的塑性变形外，常沿与轴线（ d ）°方向产生切断。

A、30；b、35；c、40；d、45

70、为防止压缩时试件失稳，试件的高度和直径之比应取（ b ）

A、0.5~2.0

B、1.5~2.0

C、1.5~2.5

D、1.0~2.0

71、扭转试验具有如下特点: （ a ）

（1）.扭转的应力状态软性系数0.8，比拉伸时的大，易于显示金属的塑性行为。

（2）.试样扭转时，塑性变形均匀，没有缩颈现象。能精确地反映出高塑性材料，直至断裂前的变形能力和强度。

（3）.表面切应力最大，能较敏感地反映出金属表面缺陷及

表面硬化层的性能。

（4）.不仅适用于脆性也适用于塑性金属材料。

A、（１）（２）（３）（4）

B、（１）（２）（３）

C、（１）（３）（4）

D、（２）（３）（4）

72、缺口使塑性材料强度（），塑性（），这是缺口的第二个效应。（ c）

A、提高提高

B、提高不变

C、提高降低

D、不变降低

73、冲击载荷与静载的主要差异：（ b ）

A、应力大小不同

B、加载速率不同

C、应力方向不同

D、加载方向不同

74、如果在一定加载条件及温度下：（b）

材料产生正断，则断裂应力变化不大，随应变率的增加塑性（）；

如果材料产生切断，则断裂应力随着应变率提高显著（），塑性的变化（）

A、增大增加变大

B、减小增加变大

C、减小增加变小

D、减小减小变大

75、新标准冲击吸收能量K的表示方法：KV2的意义( D )

A、U型缺口试样在2mm摆锤刀刃下的冲击吸收能量，表示为KV2；

B、V型缺口试样在2m摆锤刀刃下的冲击吸收能量，表示为KV2；

C、V型缺口试样在2cm摆锤刀刃下的冲击吸收能量，表示为KV2；

D、V型缺口试样在2mm摆锤刀刃下的冲击吸收能量，表示为KV2；

76、断裂是工程上最危险的换效形式。不是其特点的是：（ b ）

（a）突然性或不可预见性；

（b）有一定的塑性

（c）低于屈服力，发生断裂；

（d）由宏观裂扩展引起。

77、不是裂纹扩展的基本形式的是（ d）

A、张开型

B、滑开型

C、撕开型

D、撕张型

78、断裂判据正确地（a）

A、KI < KIC 有裂纹，但不会扩展（破损安全）

B、KI < KIC 临界状态

C、KI=KIC 发生裂纹扩展，直至断裂

D、KI ＞ KIC 有裂纹，但不会扩展（破损安全）

79、疲劳现象及特点错误的（ c ）

A、疲劳是低应力循环延时断裂，即具有寿命的断裂;

B、疲劳是潜在的突发性脆性断裂;

C、疲劳对缺陷（缺口、裂纹及组织缺陷）不敏感;

D、疲劳断口能清楚显示裂纹的萌生、扩展和断裂。

80、疲劳宏观断口特征，不是断口区域：（c）

A、疲劳源b、疲劳区、c、滑开区 d、瞬断区

一．简答题论述题

1、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学性能?

答：金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚度影响不大。

2.影响屈服强度的因素

答：与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度

位错增值和运动

晶粒、晶界、第二相等

外界影响位错运动的因素

主要从内因和外因两个方面考虑

3、缺口冲击韧性试验能评定那些材料的低温脆性?那些材料不能用此方法检验和

评定？

答：缺口冲击韧性试验能评定的材料是低、中强度的体心立方金属以及Bb，Zn，这些材料的冲击韧性对温度是很敏感的。对高强度钢、铝合金和钛合金以及面心立方金属、陶瓷材料等不能用此方法检验和评定。

4、在评定材料的缺口敏感应时，什么情况下宜选用缺口静拉伸试验?什么情况下宜选用缺口偏斜拉伸?什么情况下则选用缺口静弯试验?

答：缺口静拉伸试验主要用于比较淬火低中温回火的各种高强度钢，各种高强度钢在屈服强度小于1200MPa时，其缺口强度均随着材料屈服强度的提高而升高；但在屈服强度超过1200MPa以上时，则表现出不同的特性，有的开始降低，有的还呈上升趋势。

缺口偏斜拉伸试验就是在更苛刻的应力状态和试验条件下，来检验与对比不同材料或不同工艺所表现出的性能差异。

缺口试样的静弯试验则用来评定或比较结构钢的缺口敏感度和裂纹敏感度。

5、如何提高陶瓷材料的热冲击抗力?

答：在工程应用中，陶瓷构件的失效分析是十分重要的，如果材料的失效，主要是热震断裂，例如对高强、微密的精细陶宠，则裂纹的萌生起主导作用，为了防止热震失效提高热震断裂抗力，应当致力于提高材料的强度，并降低它的弹性模量和膨胀系数。若导致热震失效的主要因素是热震损坏，这时裂纹的扩展起主要作用，这时应当设法提高它的断裂韧性，降低它的强度

6、疲劳断口有什么特点?

答：有疲劳源。在形成疲劳裂纹之后，裂纹慢速扩展，形成贝壳状或海滩状条纹。这种条纹开始时比较密集，以后间距逐渐增大。由于载荷的间断或载荷大小的改变，裂纹经过多次张开闭合并由于裂纹表面的相互摩擦，形成一条条光亮的弧线，叫做疲劳裂纹前沿线，这个区域通常称为疲劳裂纹扩展区，而最后断裂区则和静载下带尖锐缺口试样的断口相似。对于塑性材料，断口为纤维状，对于脆性材料，则为结晶状断口。总之，一个典型的疲劳断口总是由疲劳源，疲劳裂纹扩展区和最终断裂区三部份构成。

7、如何提高材料或零件的抗粘着磨损能力?

答：

1、注意一对摩擦副的配对。不要用淬硬钢与软钢配对；不要用软金属与软金属配对。

2、金属间互溶程度越小，晶体结构不同，原子尺寸差别较大，形成化合物倾向较大的金属，构成摩擦副时粘着磨损就较轻微。

3、通过表面化学热处理，如渗硫、硫氮共镕、磷化、软氮化等热处理工艺，使表面生成一化合物薄膜，或为硫化物，磷化物，含氮的化合物，使摩擦系数减小，起到减磨作用也减小粘着磨损。

4、改善润滑条件。

8.简述材料性能的分析方法。

答：对材料性能的分析，常有如下四种不同的方法

A．黑箱法：由于不知道或不需要知道材料内部的结构，认为材料是一个黑箱；可从输入和输出信息的实验关系来定义或理解性能

B相关法(灰箱法)：随着对材料结构的不断认识，及对材料实验数据的不断积累，材料的结构部分已知，从而可用统计的方法建立起性能与结构之间相关性的经验方程。

C过程法（白箱法）：在深入了解材料内部结构的本质、并掌握材料的行为过程机制的情况下，可从材料的结构参数去计算或预测材料的各种性能。

D环境法：材料的性能，除与材料的成分和结构有关外，还与外界的环境条件有关。即从环境条件对材料的作用角度去研究材料的性能。

9.解释形变强化的概念，并阐述其工程意义。

答：拉伸试验中，材料完成屈服应变后，随应变的增加发生的应力增大的现象，称为形变强化。材料的形变强化规律，可用Hollomon公式S=Kεn描述。

形变强化是金属材料最重要的性质之一，其工程意义在于：1）形变强化可使材料或零件具有抵抗偶然过载的能力，阻止塑性变形的继续发展，保证材料安全。2）形变强化是工程上强化材料的重要手段，尤其对于不能进行热处理强化的材料，形变强化成为提高其强度的非常重要的手段。3）形变强化性能可以保证某些冷成形如冷拔线材和深冲成形等工艺的顺利进行。

10简述布氏硬度试验方法的原理、计算方法和优缺点。

答：a) 测试原理：用一定的压力P将直径为D的淬火钢球或硬质合金球压入试样表面，保持规定的时间后卸除压力，于是在试件表面留下压痕（压痕的直径和深度分别为d和h）。布氏硬度用单位压痕表面积A上所承受的平均压力表示。

b) 计算方法：

HB=PP== AπDhc) 优缺点：

优点：1) 分散性小，重复性好，能反映材料的综合平均性能。

2) 可估算材料的抗拉强度。

缺点：1) 不能测试薄件或表面硬化层的硬度。

2) 试验过程中，常需要更换压头和实验载荷，耗费人力和时间

11.解释平面应力和平面应变状态，并用应力应变参数表述这两种状态。

答：对薄板，由于板材较薄，在厚度方向上可以自由变形，即σz=0。这种只在两个方向上存在应力的状态称为平面应力。

对厚板，由于厚度方向变形的约束作用，使得ｚ方向不产生应变，即εz=0，这种状态称为平面应变。

12.什么是低温脆性？并阐述低温脆性的物理本质。

答：材料因温度的降低由韧性断裂转变为脆性断裂，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状的现象，称为低温脆性或冷脆

低温脆性是材料屈服强度随温度的下降而急剧增加、但材料的断裂强度σf却随温度变化较小的结果。

13.弯曲试验与拉伸试验相比有什么特点。

答1）弯曲试验试样形状简单、操作简便。同时弯曲试验不存在拉伸试验时的试样偏斜对试验结果的影响

2）弯曲试样表面应力最大，可较灵敏地反映材料表面缺陷。

14.与常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有哪些特点？答：与常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有如下特点：

（1）材料在高温下将发生蠕变现象。即在应力恒定的情况下，材料在应力的持续作用下不断地发生变形。

（2）材料在高温下的强度与载荷作用的时间有关了。载荷作用的时间越长，引起一定变形速率或变形量的形变抗力及断裂抗力越低。

（3）材料在高温下工作时，不仅强度降低，而且塑性也降低。应变速率越低，载荷作用时间越长，塑性降低得越显著。因而在高温下材料的断裂，常为沿晶断裂。

（4）在恒定应变条件下，在高温下工作的材料还会应力松弛现象，即材料内部的应力随时间而降低的现象。

15.与常规晶粒材料相比，纳米材料的力学性能主要有哪些不同？

答:纳米材料的力学性能与常规晶粒材料的不同之处在于:（1）纳米材料的弹性模量较常规晶粒材料的弹性模量降低了30%~50%。（2）纳米纯金属的硬度或强度是大晶粒(>1μm)金属硬度或强度的2~7倍。（3）纳米材料可具有负的Hall-Petch关系，即随着晶粒尺寸的减小，材料的强度降低。（4）在较低的温度下，

如室温附近脆性的陶瓷或金属间化合物在具有纳米晶时，由于扩散的相变机制而具有塑性或是超塑性。（4分）

16.简述洛氏硬度试验方法的优缺点。

答：洛氏硬度试验的优点是：（1）因有硬质、软质两种压头，故适于各种不同硬质材料的检验，不存在压头变形问题。（2）因为硬度值可从硬度机的表盘上直接读出，故测定洛氏硬度更为简便迅速，工效高。（3）对试件表面造成的损伤较小，可用于成品零件的质量检验。（4）因加有预载荷，可以消除表面轻微的不平度对试验结果的影响。

洛氏硬度的缺点是：（1）洛氏硬度存在人为的定义，使得不同标尺的洛氏硬度值无法相互比较，不象布氏硬度可以从小到大统一起来。（2）由于压痕小，所以洛氏硬度对材料组织的不均匀性很敏感，测试结果比较分散，重复性差，因而不适用具有粗大组成相或不均匀组织材料的硬度测定。

17冲击弯曲试验主要用途有哪些用途？

1. 控制原材料的冶金质量和热加工后的产品质量，即将A K 值作为质量控制指标

使用。

2. 根据系列冲击试验（低温冲击试验）可得A K 值与温度的关系曲线，测定材料

的韧脆转变温度。

二．计算题

1.有一轴件平行轴向工作应力150MPa ，使用中发现横向疲劳脆性正断，断口分析表明有25mm 深度的表面半椭圆疲劳区，根据裂纹a/c 可以确定φ=1，测试材料的σ0.2=720MPa ，试估算材料的断裂韧度K IC 为多少？

解：

因为σ/σ0.2=150/720=0.208<0.7，所以裂纹断裂韧度K IC 不需要修正

对于无限板的中心穿透裂纹，修正后的K I 为：

K IC =Y σc a c 1/2

对于表面半椭圆裂纹，Y=1.1π/φ=1.1π

所以，K IC =Y σc a c 1/2=1.131025150-⨯⨯⨯π=46.229（MPa*m 1/2）

2.有一大型板件，材料的σ0.2=1200MPa ，K Ic =115MPa*m1/2，探伤发现有20mm 长的横向穿透裂纹，若在平均轴向拉应力900MPa 下工作，试计算KI 及塑性区宽度R 0，并判断该件是否安全？

解：由题意知穿透裂纹受到的应力为σ=900MPa

根据σ/σ0.2的值，确定裂纹断裂韧度K IC 是否休要修正

因为σ/σ0.2=900/1200=0.75>0.7，所以裂纹断裂韧度K IC 需要修正

对于无限板的中心穿透裂纹，修正后的K I 为：

= （MPa*m 1/2） 塑性区宽度为： =0.004417937(m)= 2.21(mm) 比较K 1与K Ic ： 因为K 1=168.13（MPa*m 1/2）

K Ic =115（MPa*m 1/2）

所以：K 1>K Ic ，裂纹会失稳扩展 , 所以该件不安全。

3通常纯铁的r s =25/m 2，E=2X10-10MPa,a 0=2.5x10-10m,试求其理论断裂强度σm 。

(课后习题)

4.若一薄板物体内部存在一条长3mm 的裂纹，且a 0=3x10-8cm ，试求脆性断裂时的断裂应力。

(课后习题)

5有一材料E=2x1011N/m2，r s =8N/m 。试算出在Tx107N/m 2的拉应力作用下，该材料中能扩展的裂纹之最小长度？

(课后习题)

13168750177010109001770122.).(..)

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