材料力学性能考试题及答案

材料力学性能考试题及答案07 秋材料力学性能一、填空：（每空1分,总分25分）1.材料硬度的测定办法有、和。

2.在材料力学行为的研究中，经常采纳三种典型的试样举行研究，即、和。

3.平均应力越高，疲劳寿命。

4.材料在扭转作用下,在圆杆横截面上无正应力而惟独,中心处切应力为,表面处。

5.脆性断裂的两种方式为和。

6.脆性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则；塑性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则；7.外力与裂纹面的取向关系别同，断裂模式别同，张开型中外加拉应力与断裂面，而在滑开型中两者的取向关系则为。

8．蠕变断裂全过程大致由、和三个时期组成。

9．磨损目前比较常用的分类办法是按磨损的失效机制分为、和腐蚀磨损等。

10．深层剥降普通发生在表面强化材料的区域。

11．诱发材料脆断的三大因素分不是、和。

二、挑选：（每题1分，总分15分）（）1. 下列哪项别是陶瓷材料的优点a）耐高温 b) 耐腐蚀 c) 耐磨损 d)塑性好（）2. 关于脆性材料，其抗压强度普通比抗拉强度a)高b)低c) 相等d) 别确定（）3.用10mm直径淬火钢球，加压3000kg，保持30s，测得的布氏硬度值为150的正确表示应为a) 150HBW10／3000／30 b) 150HRA3000／l0／30c) 150HRC30／3000／10 d) 150HBSl0／3000／30（）4.对同一种材料，δ5比δ10a) 大 b) 小 c) 相同 d) 别确定（）5.下列哪种材料用显微硬度办法测定其硬度。

a) 淬火钢件 b) 灰铸铁铸件c) 退货态下的软钢 d) 陶瓷（）6.下列哪种材料适合作为机床床身材料a) 45钢 b) 40Cr钢 c) 35CrMo钢 d) 灰铸铁（）7.下列哪种断裂模式的外加应力与裂纹面垂直，因而它是最惊险的一种断裂方式。

a) 撕开型 b) 张开型 c) 滑开型 d) 复合型（）8. 下列哪副图是金属材料沿晶断裂的典型断口形貌a) b) c) d)（）9.下列哪种材料中的弹性模量最高a) 氧化铝 b) 钢 c) 铝 d) 铜（）10.韧性材料在啥样的条件下也许变成脆性材料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（）11．应力腐蚀门槛值正确的符号为a) K ISCC b) ΔK th c) K IC d) CF（）12．σm=0 ， R=-1 表示下列哪种循环应力a) 交变对称循环 b)交变别对称循环c) 脉动循环 d) 波动循环（）13．为提高材料的疲劳寿命可采取如下措施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（）14．工程上产生疲劳断裂时的应力水平普通都比条件屈服强度a) 高b) 低 c) 一样 d) 别一定（）15．下列曲线中哪种为脆性材料的应力-应变曲线a) b) c) d)三、推断：（每题1 分，总分15分）（）1.材料的力学行为与材料的力学性能是同一概念。

（）2. 比例极限、弹性极限与屈服强度基本上表征材料对微量塑性变形的抗力，它们之间没有质的差异而惟独量的差不。

（）3. 压缩能够看作是反向拉伸。

所以，拉伸试验时所定义的各个力学性能指标和相应的计算公式，在压缩试验中基本上都能应用。

（）4.依照扭转试样的断口特征，别能推断断裂的性质和引起断裂的缘故。

（）5.评价陶瓷材料的强度普通用抗弯强度。

（）6.K IC为平面应力状态下的断裂韧性（）7.解理断裂中，“河流”的流向与裂纹扩展方向相反，故可从“河流”的流向去寻觅断裂源。

（）8.Griffith强度理论指出，含裂纹板材的实际断裂强度与裂纹半长的平方根成正比。

（）9. 金属材料的切口强度别是材料常数，切口敏感度系数也别是材料常数。

（）10.塑性材料在平面应力的切口根部裂纹形成应力大于平面应变状态下的。

（）11.硬度越高，材料的耐磨性能越好。

（）12.高强度材料的切口敏感度低, 低强度高塑性材料的切口敏感度高,而脆性材料彻底切口敏感的。

（）13.金属惟独在特定介质中才干发生腐蚀疲劳。

（）14.陶瓷材料的弹性模量比金属材料的高，且对气孔敏感。

（）15.适量的微裂纹存在于陶瓷材料中将落低热震损伤性。

四、名词解释：（每题3分，总分15分）1.低温脆性2.应力腐蚀断裂3.形变强化4．应力强度因子5．抗热震性五、简答：（总分20分）1.试画出延续塑性变形强化材料的应力—应变曲线?解释延续塑性变形强化工程应力－应变曲线的变化趋势，并讲明怎么依照应力—应变曲线确定材料的屈服强度？（5分）2.试用位错增殖理论解释多晶体金属产生明显物理屈服的现象？（5分） 3．简述ΔKth及其工程实际意义.（5分）4．简述蠕变中的强化与软化过程（5分）六、计算：（10分）已知一构件的工作应力=800,裂纹长度=4，应力场强度因子=,钢材随增加而下落，其变化如下表所示： 1100 1200 1300 1400 1500108.50 85.25 69.75 54.25 46.50若按屈服强度计算的安全系数=1.4，试找出既保证材料强度储备又别发生脆性断裂的钢材强度。

若=1.7时，上述材料是否满脚要求?（10分）材料2007年“材料力学性能”试卷A 标准答案及评分标准一、填空题1．压入法，回跳法，刻画法2．光滑试样，切口试样，带裂纹试样3．越低4．切应力，零，最大5．穿晶断裂，沿晶断裂6．正应力，正应变7．垂直，平行8．减速蠕变时期，恒速蠕变时期，加速蠕变时期9．黏着磨损，磨料磨损（微动磨损，冲蚀磨损，接触疲劳磨损也可）10．过渡区11．切口，低温，高速加载二、挑选题1-5 d a d a d 6-10 d b c a b 11-15 a a b b a三、推断题1-5 X √√X √ 6-10 XXXX √ 11-15 √X √√X四、名词解释1、低温脆性：一些具有体心立方晶格的金属，当温度落低到某一温度时，由于塑性落低到零而变为脆性状态，这种现象称为低温脆性。

2、应力腐蚀断裂：材料在静应力和腐蚀介质共同作用下发生的脆性断裂。

3、形变强化：绝大多数金属材料在室温下屈服后，要使塑性变形接着举行，必须别断增大应力，因此在真应力-真应变曲线上表现为流变应力别断上升。

这种现象称为形变强化。

4、应力强度因子：反映了裂纹尖端区域应力场的强度，故称为应力强度因子。

（它综合反映了外加应力裂纹长度对裂纹尖端应力场强度的妨碍。

）5、抗热震性：材料承受温度骤变而别破坏的能力称为材料的抗热震性。

五、简答题1、答：延续塑性变形强化材料的应力—应变曲线如右图所示（2分）；屈服强度：工程上通常以产生0.2%的残留变形时的应力记为屈服强度。

（2分；文字回答或做图均可）（2分）工程应力－应变曲线呈先升后落的趋势，这与工程应力的定义有关，并别代表材料的本性。

具体解释为：当拉伸应力超过弹性极限时，便在试件标据内的最弱部位产生塑性变形，并使该部位的材料发生变形强化，从而增大材料进一步塑性变形的抗力，这时，惟独提高应力，才干在次弱部位产生塑性变形，材料随即有在此处强化，所以，在曲线上表现为随应变的增大，应力也在延续的升高，向来到b 点，到达b 点后，材料的变形强化已别能补偿由于横截面积的减小而引起的承载能力的下落，因而在曲线上表现为下落。

（3分）2、答：金属材料塑性应变速率ε与可动位错密度ρ、位错运动速率ν及柏氏矢量的关系式为ρνεb =.由于变形前的材料中可动位错非常少，为了习惯一定的宏观变形速率的b要求，必须增大位错运动速率。

而位错运动速率又取决于应力的大小，其关系式为m )/(0ττν=.于是，要增大位错运动速率，就必须有较高的外应力，就浮现了上屈服点。

（3分）继续发生塑性变形，位错大量增殖，ρ增大，为习惯原先的形变速率，位错运动速率必定大大落低，相应的应力也就忽然落低，浮现了屈服落降现象。

（2分） 3、答：ΔK th 是疲劳裂纹别扩展的ΔK 临界值，称为疲劳裂纹扩展门槛值，即：ΔK<ΔK th 时，裂纹不扩展；ΔK<ΔK th ，裂纹开始扩展，表示材料阻止疲劳裂纹开始扩展的性能，也是材料的力学性能指标，其值越大，阻止疲劳裂纹开始扩展的阻力就越大，材料性能就越好。

（3分）ΔK ＝Y Δσa 1/2 ≤ΔK th ，依照该式，若已知裂纹件的裂纹尺寸a 和材料的疲劳门槛值ΔK th ，就可求得该件无限疲劳寿命的承载能力。

若已知裂纹件的工作载荷Δσ和ΔK th ，即可求得裂纹的允许尺寸。

（2分）4、答：蠕变过程中位错因受到各种障碍的阻滞产生塞积现象，滑移便别能接着举行。

惟独施加更大的外力才干引起位错重新运动和接着变形，这算是强化。

（2分）但蠕变式在恒应力下举行的，位错可借助于热激活来克服某些障碍，使得变形别断产生，这算是软化。

（2分）在整个蠕变过程中，材料的强化和软化过程是一起发生的。

（1分）六、计算题答：（1）保证材料强度储备的判据为：σ≤[σ]=σ0.2/n （2分）因此σ0.2=n[σ]≥n σ当n=1.4时，σ0.2≥1.4×800=1120（MPa ）（1分）当n=1.7时，σ0.2≥1.7×800=1360（MPa ）（1分）（2）保证材料别发生脆性断裂的判据为：K Ⅰ≤K ⅠC （2分）K Ⅰ=2σa 1/2=2×800×（2×10-3）1/2=71.55（MPa ·m 1/2）（2分）（3）依照上述两个判据确定满脚要求的钢材为：当n=1.4时，σ0.2=1200（MPa ）、K ⅠC =85.25（MPa ·m 1/2）的钢材；（1分）当n=1.7时，无满脚要求的钢材；（1分）。