《材料结构与性能》习题
《工程材料力学性能》考试复习题
名词解释名词解释1，循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力应力状态软性系数材料最大切应力与最大正应力的比值，记为α。
：2，缺口效应：缺口材料在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态发生的变化。
3，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强度的比值表示。
抗拉强度的比值表示。
4，冲击吸收功：冲击弯曲试验中试样变形和断裂所消耗的功5，过载损伤界：抗疲劳过载损伤的能力用过载损伤界表示。
6，应力腐蚀：材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏7，氢蚀：，氢蚀： 由于氢与金属中的第二相作用生成高压气体，使基体金属晶界结合力减弱而导 8，金属脆化。
氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。
微观断口上晶界明显加宽，呈沿晶断裂。
断裂。
9，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。
1010，耐磨性：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，，耐磨性：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。
论述论述1，影响屈服强度的因素：，影响屈服强度的因素：①内因：①内因：a a 金属本性及晶格类型b 晶粒大小和亚结构c 溶质元素d 第二相第二相②外因：②外因：a a 温度b 应变速率c 应力状态应力状态2，影响韧脆转变的因素：，影响韧脆转变的因素：①冶金因素：①冶金因素：a a 晶体结构，体心立方金属及其合金存在低温脆性。
b 化学成分化学成分,1,1,1）间隙溶质元素↑→韧脆转变温度↑）间隙溶质元素↑→韧脆转变温度↑2置换型溶质元素一般也能提高韧脆转变温度，但Ni 和一定量Mn 例外。
3杂质元素S 、P 、As As、、Sn Sn、、Sb 等使钢的韧性下降等使钢的韧性下降c 晶粒大小，细化晶粒提高韧性的原因有：晶界是裂纹扩展的阻力；晶界前塞积的位错数减少，有利于降低应力集中；晶界总面积增加，使晶界上杂质浓度减少，避免产生沿晶脆性断裂。
模块2结构材料力学性能习题答案
模块2结构材料力学性能习题答案1. 有明显屈服点的钢筋的拉伸试验过程可分为哪四个阶段？试作出其应力-应变图并标出各阶段的特征应力值。
有明显屈服点的钢筋的拉手试验阶段可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。
图 有明显屈服点钢筋的σ-ε曲线弹性阶段：a 点对应的为弹性极限σp 。
屈服阶段：b 点为屈服上限；c 点为屈服下限，即屈服极限σs 。
强化阶段：最高点e 点对应的为抗拉强度σb 。
2. 结构设计计算中，有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋在设计强度取值上有何不同？屈服强度是钢筋强度的设计依据。
有明显屈服点的钢筋，一般取屈服下限作为屈服强度。
无明显屈服点的钢筋，通常取残余应变为0.2%时对应的应力σ0.2作为强度设计指标，称为条件屈服强度。
3. 钢材有哪几项主要力学性能指标？各项指标可用来衡量钢材的哪些方面的性能？钢材的几项主要力学性能指标：强度、塑性、冷弯性能、冲击韧性。
强度主要是屈服点y f 和抗拉强度u f 这两项指标。
钢材的屈服点y f 是衡量结构承载力和确定强度设计值的指标；抗拉强度u f 可直接反映钢材内部组织的优劣，它是抵抗破坏的重要指标。
塑性，延伸率代表材料断裂前具有的塑性变形能力。
冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。
冲击韧性指钢材抵抗冲击荷载的能力。
4. 碳、锰、硅、硫、磷对碳素结构钢的机械性能分别有哪些影响？碳：随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。
但当含碳量大于1.0%时，由于钢材变脆，强度反而下降。
锰：适量的锰可提高强度而不明显影响塑性，同时可消除热脆和改善冷脆倾向。
硅：适量(含量不超过0.2%时)可提高钢材强度，而对塑性、韧性和可焊性无明显不良影响。
硫：有害元素，会引起热脆性。
磷：使钢的强度、硬度提高，但显著降低钢材的塑性和韧性，会导致冷脆性。
5. 试阐述什么是应力集中。
钢结构构件中存在的孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变化、形状变化、内部缺陷等使一些区域产生局部高峰应力，在另外一些区域则应力降低，此谓应力集中现象。
《材料的结构与性能》课程复习知识点.doc
《材料的结构与性能》课程复习知识点1.离子键及其形成的离子晶体陶瓷材料的特征。
离子键是通过相反电荷Z间的库伦引力而形成的。
即当一个原子给出一个或一个以上的电子，而另一个原子因接受这些电了，达到电屮性。
每个原了充满电了层都达到稳定状态，便发生离了键合。
离了键及其形成的离了晶体陶瓷材料的特征可归纳如下：（1）离了可形成较紧密的堆积；（2）离了结合键无方向性；（3）离了键结合强度随电荷的增加而增大，且熔点升高，如A12O3> ZrO2. Y2O3；（4）吸收红外波、透过可见波长的光，即可制得透明陶瓷；（5）低温下导电率低，绝缘性能优异；（6）高温下呈离了导电性，如ZrO2o2.共价键及其形成的陶瓷材料具有的特征。
共价键合发生在两个或两个以上的原了共有一对电子，使每个原了都达到稳定的饱和电了层。
与金属键和离了键不同, 共价键是有方向性的，每个共价键由两个原了Z间的共有电了对组成，使每个电了的分布几率像一个哑铃形，这就是使共价键具有方向性，共价键的这种很强的方向性是独特的。
共价键及形成的陶瓷材料具有以下特征：（1）共有电了充满外面的电了层，达到电屮性；（2）共价键由具有相似的电负性的原了形成；（3）具有高度的方向性；（4）非紧密堆积结构，但一般由三维骨架，含空穴和孔道；（5）共价键化合物一般具有高强度，高硬度、高熔点；（6）具有较低的热膨胀系数。
3.层状结构材料的各向异性。
范徳华键和氢键在层状结构如黏十.、云母、石墨、六方晶系的氮化硼屮是很重要的，在这些陶瓷材料屮，内层具有很强的主键（离了键或共价键）,但层于层Z间的结合力主要是范徳华力和氢键,由于这些材料内层键合类型不同于层间的键合类型，因此这些材料显示出很高的备向异性。
4.影响陶瓷材料密度的因素。
陶瓷材料的密度主要取决于元素的尺寸、元素的质量和结构堆积的紧密程度。
原了序数和相对原了质量小的元素使材料具有低的结晶学密度或理论密度。
反Z,使材料具有较高的结晶学密度；金属键合和离了键合陶瓷屮的原了形成紧密堆积，会使其密度比共价键键合陶瓷（较开放的结构）的密度要高一些。
《钢的热处理》习题与思考题参考答案
《钢的热处理》习题与思考题参考答案（一）填空题1．板条状马氏体具有高的强度、硬度及一定的塑性与韧性。
2．淬火钢低温回火后的组织是 M回（+碳化物+Ar），其目的是使钢具有高的强度和硬度；中温回火后的组织是 T回，一般用于高σe 的结构件；高温回火后的组织是S回，用于要求足够高的强度、硬度及高的塑性、韧性的零件。
3．马氏体按其组织形态主要分为板条状马氏体和片状马氏体两种。
4．珠光体按层片间距的大小又可分为珠光体、索氏体和托氏体。
5．钢的淬透性越高，则临界冷却却速度越低；其C曲线的位置越右移。
6．钢球化退火的主要目的是降低硬度，改善切削性能和为淬火做组织准备；它主要适用于过共析（高碳钢）钢。
7．淬火钢进行回火的目的是消除内应力，稳定尺寸；改善塑性与韧性；使强度、硬度与塑性和韧性合理配合。
8．T8钢低温回火温度一般不超过 250℃，回火组织为 M回+碳化物+Ar ，其硬度大致不低于 58HRC 。
（二）判断题1．随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减小，板条状马氏增多。
（×）2．马氏体是碳在a-Fe中所形成的过饱和间隙固溶体。
当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生收缩。
（×）3．高合金钢既具有良好的淬透性，又具有良好的淬硬性。
（×）4．低碳钢为了改善切削加工性，常用正火代替退火工艺。
（√）5．淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性，它常应用于处理各类弹簧。
（×）6．经加工硬化了的金属材料，为了基本恢复材料的原有性能，常进行再结晶退火处理。
（√）（三）选择题1．钢经调质处理后所获得的组织的是 B 。
A．淬火马氏体 B．回火索氏体 C．回火屈氏体 D．索氏体2．若钢中加入合金元素能使C曲线右移，则将使淬透性 A 。
A．提高 B．降低 C．不改变 D．对小试样提高，对大试样则降代3．为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火，其加热温度是 A 。
《材料结构与性能》习题复习课程
《材料结构与性能》习题《材料结构与性能》习题第一章1、一25cm长的圆杆，直径2.5mm，承受的轴向拉力4500N。
如直径拉细成2.4mm，问：1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度；2)在此拉力下的真应力和真应变；3)在此拉力下的名义应力和名义应变。
比较以上计算结果并讨论之。
2、举一晶系，存在S14。
3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。
4、一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。
如该陶瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。
5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。
并注出：t=0,t=∞以及t=τε（或τσ）时的纵坐标。
6、一Al2O3晶体圆柱（图1.28），直径3mm，受轴向拉力F ，如临界抗剪强度τc=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。
同时计算在滑移面上的法向应力。
第二章1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm；弹性模量值从60到75GPa。
2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ=1.56J/m2；理论强度。
如材料中存在最大长度为的内裂，且此内裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。
3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式：与是一回事。
4、一陶瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。
如果E=380GPa，μ=0.24，求KⅠc值，设极限载荷达50㎏。
计算此材料的断裂表面能。
5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷，长8mm（=2c）。
此钢材的屈服强度为1400MPa，计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。
讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。
材料结构与性能复习题答案(仅供参考)
1 钢分类的方法有哪几种钢中常用合金元素有哪些是强碳化物形成元素中强碳化物形成元素钢的分类方法有5种：1）按化学成分，有碳素钢（低碳钢，中碳钢，高碳钢），合金钢；2）按质量，有普通钢，优质钢，高级优质钢；3）按用途，有结构钢，工具钢，特殊钢；4）按炼钢方法，有转炉钢，平炉钢，电炉钢；5）按浇筑前脱氧程度，有镇静钢，沸腾钢，半镇静钢。
强碳化合物形成元素：Hf,Zr,Ti,Ta,Nb,V中强碳化合物形成元素：W,Mo2 合金钢的主要优点是什么常用以提高钢淬透性的元素有哪些强烈阻碍奥氏体晶粒长大的元素有哪些提高回火稳定性的元素有哪些合金钢主要优点：优异的力学性能和其他性能，既有高的强度，又有足够韧性和塑性。
提高钢淬透性的元素：B,Mn,Cr,Mo,Si,Ni强烈阻碍奥氏体晶粒长大的元素：Hf,Zr,Ti,Ta,Nb,V提高回火稳定性的元素：V,Nb,Cr,Mo,W3 解释下列现象：（1）大多数合金钢的热处理温度比相同含碳量的碳素钢高；（2）大多数合金钢比相同含碳量的碳素钢具有较高的回火稳定性；（3）含碳量为%、含铬量为12%的铬钢属于过共析钢，而含碳量为%、含铬量为12%的铬钢属于莱氏体钢；（4）高速钢在热断货热轧后经空冷获得马氏体钢。
>1) 热处理目的是让碳及合金元素充分溶解，合金元素扩散速度慢，另外合金元素形成的碳化物溶解需要更高温度和时间。
2) 由于合金钢中含有较多的碳化物形成元素如，Cr、W、Mo、Ti、V等，它们与碳有较强的亲和力，使碳化物由马氏体向奥氏体溶解时，合金元素扩散困难，加之合金碳化物的稳定性高，使碳化物的溶解比较困难，合金钢在加热时需要较高的温度和较长的时间。
因此，合金钢具有较高的回火稳定性。
3) 按照金相组织来看，含碳量为%、含铬量为12%的铬钢平衡态是渗碳体加珠光体，含碳量为%、含铬量为12%的铬钢平衡态出现莱氏体。
4）由于高速钢的合金元素含量高，C曲线右移，一般合金元素越高临界冷却速度越小，淬透性越好，当空冷的冷却速度大于临界冷却速度时，空冷即可获得马氏体。
材料力学性能-第2版习题答案
《工程材料力学性能》课后答案机械工业出版社 2008第2版第一章 单向静拉伸力学性能1、 解释下列名词。
1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
2．滞弹性：金属材料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称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。
3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b 的台阶。
8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。
9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。
10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。
弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等2、 说明下列力学性能指标的意义。
答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？答：主要决定于原子本性和晶格类型。
混凝土材料力学性能练习题
混凝土材料力学性能练习题一、选择题1.《混凝土结构设计规范》中混凝土强度的基本代表值是（ A ）。
A．立方体抗压强度标准值；B．立方体抗压强度设计值；C．轴心抗压强度标准值；D．轴心抗压强度设计值；2.混凝土各种强度指标就其数值的大小比较，有（ B ）。
A．f cu,k>f t>f c>f tkB．f cu,k>f c>f tk>f t3.同一强度等级的混凝土，它的强度f cu,k，f c，f t的大小关系是（ C ）。
A．f cu,k < f c < f t；B．f c < f cu,k < f t；C．f t < f c < f cu,k；D．f cu,k < f t < f c4.混凝土强度的基本指标是（ A）。
A．立方体抗压强度标准值B．轴心抗压强度设计值C．轴心抗压强度标准值D．立方体抗压强度平均值5.混凝土强度等级由立方体抗压试验后的（ C ）。
A．平均值确μ定。
B．μ-2σ确定C．μ-1.645σ确定6.混凝土强度等级是由立方体抗压强度试验值按下述原则确定的（ B ）。
A．取平均值取μf，超值保证率50％B．取μf-1．645σf，超值保证率95％c．取μf-2σf，超值保证率97．72％D．取μf-σf，超值保证率84．13％7.采用非标准试块时，换算系数为（ D ）。
A．边长200mm立方块的抗压强度取0．95B．边长为l00mm立方块的抗压强度取1．05C．边长为l00mm立方块劈拉强度取0．90D．边长为l00mm立方块的抗压强度取0．95，若做劈拉强度时取0．85 8.混凝土的受压破坏（ C ）.A．取决于骨料抗压强度B．取决于砂浆抗压强度C. 是裂缝累积并贯通造成的D．是粗骨料和砂浆强度已耗尽造成的9.一般说来，混凝土内部最薄弱的环节是（C ）A.水泥石的抗拉强度B.砂浆的抗拉强度C．砂浆与骨料接触面间的粘结D．水泥石与骨料接触面问的粘结10.混凝土双向受力时，何种情况下强度降低（ C ）。
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《材料结构与性能》习题
第一章
1、一25cm长的圆杆，直径，承受的轴向拉力4500N。
如直径拉细成，问：
1) 设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度； 2) 在此拉力下的真应力和真应变； 3) 在此拉力下的名义应力和名义应变。
比较以上计算结果并讨论之。
2、举一晶系，存在S14。
3、求图所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。
4、一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O，3E=380GPa）计算上限及下限弹性模量。
如该陶瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。
5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。
并注出：t=0,t=∞以及t=τε时的纵坐标。
6、一Al2O3晶体圆柱，直径3mm，受轴向拉力F ，如临界抗剪强度τc=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。
同时计算在滑移面上的法向应力。
第二章
1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为/m2；Si-O 的平衡原子间距为×10-8cm；弹性模量值从60到75GPa。
2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ=/m2；理论强度。
如材料中存在最大长度为的内裂，且此内裂垂直于作用力的方向，计算此而导致的强度折减系数。
3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式：
与
是一回事。
4、一陶瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图所示。
如果E=380GPa，μ=，求KⅠc值，设极限载荷达50㎏。
计算此材料的断裂表面能。
5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷，长8mm。
此钢材的屈服强度为1400MPa，计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。
讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。
6、一陶瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：①2mm；②；③2μm，分别求上述三种情况下的临界应力。
设此材料的断裂韧性为 MPa〃m2。
讨论诸结果。
7、画出作用力与预期寿命之间的关系曲线。
材料系ZTA 陶瓷零件，温度在900℃，KⅠc为10MPa〃m2 ，慢裂纹扩展指数N=40，常数A=10-40，Y取π。
设保证实验应力取作用力的两倍。
8、按照本章图所示透明氧化铝陶瓷的强度与气孔率的
关系图，求出经验公式。
9、弯曲强度数据为：782，784，866，884，884，890，915，922，922，927，942，944，1012以及1023MPa。
求两参数韦伯模量数和求三参数韦伯模量数。
第三章
1、计算室温及高温时莫来石瓷的摩尔热容值，并请和安杜龙—伯蒂规律计算的结果比较。
2、请证明固体材料的热膨胀系数不因内含均匀分散的气孔而改变。
3、掺杂固溶体与两相陶瓷的热导率随体积分数而变化的规律有何不同。
4、康宁1723玻璃具有下列性能参数：λ=/(cm〃℃)；α=×10-6/℃；σp=/mm2,E=6700kg/mm2,ν=。
求第一及第二热冲击断裂抵抗因子。
5、一热机部件反应烧结氮化硅制成，其热导率λ= J/(cm〃℃)，最大厚度=120mm。
如果表面热传递系数h= J/(cm2〃s〃℃)，假设形状因子S=1，估算可兹应用的热冲击最大允许温差。
第四章
1、一入射光以较小的入射角i和折射角r穿过一透明玻璃板。
证明透过后的光强系数为 2。
设玻璃对光的衰减不计。
2、一透明AL2O3板厚度为1mm，用以测定光的吸收系数。
如果光通过板厚之后，其强度降低了15℅，计算吸收及散射系数的总和。
第五章
1、无机材料绝缘电阻的测量试件的外径Φ=50mm，厚度d=2mm，电极尺寸如图所示：D1=26mm，D2=38mm，D3=48mm，另一面为全电极。
采用直流三端电极法进行测量。
(1)请画出测量试件体电阻率和表面电阻率的接线电路图。
(2)若采用500V直流电源测出试体的体电阻为250MΩ，表面电阻为50MΩ，计算该材料的体电阻率和表面电阻率。
2、实验测出离子型电导体的电导率与温度的相关数据，经数学回归分析得出关系式为：
lgAB1 T(1)试求在测量温度范围内的电导活化能表达式。
(2)若给定T1=500K，σ1=10-9
式中N为状态密度，k为波尔兹曼常数，T为绝对温度。
试回答以下问题：
(1)设N=1023cm-3，k=×10-5eV〃K-1时，Si，TiO2(Eq=)在室温和500℃时所激发的电子数各是多少？ (2)半导体的电导率σ可表示为。