材料力学性能总结

时间：2021-03-04 12:05:57 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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材料力学性能总结 本文关键词：力学性能，材料

材料力学性能总结 本文简介：材料力学性能材料受力后就会产生变形，材料力学性能是指材料在受力时的行为。描述材料变形行为的指标是应力σ和应变ε，σ是单位面积上的作用力，ε是单位长度的变形。描述材料力学性能的主要指标是强度、延性和韧性。其中，强度是使材料破坏的应力大小的度量；延性是材料在破坏前永久应变的数值；而韧性却是材料在破坏时所

材料力学性能总结 本文内容：

材料力学性能

材料受力后就会产生变形，材料力学性能是指材料在受力时的行为。描述材料变形行为的指标是应力σ和应变ε，σ是单位面积上的作用力，ε是单位长度的变形。描述材料力学性能的主要指标是强度、延性和韧性。其中，强度是使材料破坏的应力大小的度量；延性是材料在破坏前永久应变的数值；而韧性却是材料在破坏时所吸收的能量的数值。

1．

弹性和刚度

材料在弹性范围内，应力与应变成正比，其比值E=σ/ε（MN/m2）称为弹性模量。E标志着材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。E值主要取决于各种材料的本性，一些处理方法（如热处理、冷热加工、合金化等）对它影响很小。零件提高刚度的方法是增加横截面积或改变截面形状。金属的E值随温度的升高而逐渐降低。

2．强度

在外力作用下，材料抵抗变形和破坏的能力称为强度。根据外力的作用方式，有多种强度指标，如抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。当材料承受拉力时，强度性能指标主要是屈服强度和抗拉强度。

（1）屈服强度σs

在图1-6（b）上，当曲线超过A点后，若卸去外加载荷，则试样会留下不能恢复的残余变形，这种不能随载荷去除而消失的残余变形称为塑性变形。当曲线达到A点时，曲线出现水平线段，表示外加载荷虽然没有增加，但试样的变形量仍自动增大，这种现象称为屈服。屈服时的应力值称为屈服强度，记为σS。

有的塑性材料没有明显的屈服现象发生，如图1-6（c）所示。对于这种情况，用试样标距长度产生0.2%塑性变形时的应力值作为该材料的屈服强度，以σ0.2表示。

机械零件在使用时，一般不允许发生塑性变形，所以屈服强度是大多数机械零件设计时选材的主要依据也是评定金属材料承载能力的重要机械性能指标。材料的屈服强度越高，允许的工作应力越高，零件所需的截面尺寸和自身重量就可以较小。

（2）抗拉强度σb

材料发生屈服后，其应力与应变的变化如图1-1所示，到最高点应力达最大值σb。在这以后，试样产生“缩颈”，迅速伸长，应力明显下降，最后断裂。最大应力值σb称为抗拉强度或强度极限。它也是零件设计和评定材料时的重要强度指标。σb测量方便，如果单从保证零件不产生断裂的安全角度考虑，可用作为设计依据，但所取的安全系数应该大一些。

屈服强度与抗拉强度的比值σS/σb称为屈强比。屈强比小，工程构件的可靠性高，说明即使外载或某些意外因素使金属变形，也不至于立即断裂。但屈强比过小，则材料强度的有效利用率太低。

3．塑性

材料在外力作用下，产生永久残余变形而不被断裂的能力，称为塑性。塑性指标也主要是通过拉伸实验测得的（图1-6）。工程上常用延伸率和断面收缩率作为材料的塑性指标。

（1）

延伸率δ

试样在拉断后的相对伸长量称为延伸率，用符号δ表示，即

b

式中：L0

试样原始标距长度；

L1

试样拉断后的标距长度。

（2）

断面收缩率ψ

试样被拉断后横截面积的相对收缩量称为断面收缩率，用符号ψ表示，即

式中：F0

试样原始的横截面积；

F1

试样拉断处的横截面积。

延伸率和断面收缩率的值越大，表示材料的塑性越好。塑性对材料进行冷塑性变形有重要意义。此外，工件的偶然过载，可因塑性变形而防止突然断裂；工件的应力集中处，也可因塑性变形使应力松弛，从而使工件不至于过早断裂。这就是大多数机械零件除要求一定强度指标外，还要求一定塑性指标的道理。

材料的δ和ψ值越大，塑性越好。两者相比，用ψ表示塑性更接近材料的真实应变。

4．硬度

硬度是材料表面抵抗局部塑性变形、压痕或划裂的能力。通常材料的强度越高，硬度也越高。硬度测试应用得最广的是压入法，即在一定载荷作用下，用比工件更硬的压头缓慢压入被测工件表面，使材料局部塑性变形而形成压痕，然后根据压痕面积大小或压痕深度来确定硬度值。从这个意义来说，硬度反映材料表面抵抗其它物体压入的能力。工程上常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。

（1）布氏硬度HB

布氏硬度是用一定载荷P，将直径为D

的球体（淬火钢球或硬质合金球），压入被测材料的表面，保持一定时间后卸去载荷，根据压痕面积F确定硬度大小。其单位面积所受载荷称为布氏硬度。

由于布氏硬度所用的测试压头材料较软，所以不能测试太硬的材料。当测试压头为淬火钢球时，只能测试硬度小于450HB的材料；当测试压头为硬质合金时，可测试硬度小于650HB的材料。对金属来讲，钢球压头只适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。材料的σb与HB之间，有以下近似经验关系：

对于低碳钢：σb≈0.36HB；

对于高碳钢：σb≈0.34HB；

对于灰铸铁：σb≈0.10HB。

（2）洛氏硬度HR

洛氏硬度是将标准压头用规定压力压入被测材料表面，根据压痕深度来确定硬度值。根据压头的材料及压头所加的负荷不同又可分为HRA、HRB、HRC三种。

HRA适用于测量硬质合金、表面淬火层或渗碳层；

HRB适用于测量有色金属和退火、正火钢等；

HRC适用于测量调质钢、淬火钢等。

洛氏硬度操作简便、迅速，应用范围广，压痕小，硬度值可直接从表盘上读出，所以得到更为广泛的应用。

（3）维氏硬度HV

维氏硬度的实验原理与布氏硬度相同，不同点是压头为金刚石四方角锥体，所加负荷较小（5～120kgf）。它所测定的硬度值比布氏、洛氏精确，压入深度浅，适于测定经表面处理零件的表面层的硬度，改变负荷可测定从极软到极硬的各种材料的硬度，但测定过程比较麻烦。

5．疲劳强度

以上几项性能指标，都是材料在静载荷作用下的性能指标。而许多零件和制品，经常受到大小及方向变化的交变载荷，在这种载荷反复作用下，材料常在远低于其屈服强度的应力下即发生断裂，这种现象称为“疲劳”。材料在规定次数（一般钢铁材料取107次，有色金属及其合金取108次）的交变载荷作用下，而不至引起断裂的最大应力称为“疲劳极限”。光滑试样的弯曲疲劳极限用σ－1表示。一般钢铁的σ－1值约为其σb的一半，非金属材料的疲劳极限一般远低于金属。

疲劳断裂的原因一般认为是由于材料表面与内部的缺陷（夹杂、划痕、尖角等），造成局部应力集中，形成微裂纹。这种微裂纹随应力循环次数的增加而逐渐扩展，使零件的有效承载面积逐渐减小，以至于最后承受不起所加载荷而突然断裂。

通过合理选材，改善材料的结构形状，避免应力集中，减小材料和零件的缺陷，提高零件表面光洁度，对表面进行强化等，可以提高材料的疲劳抗力。

6．韧性

材料的韧性是断裂时所需能量的度量。描述材料韧性的指标通常有两种：

（1）冲击韧性aK

冲击韧性是在冲击载荷作用下，抵抗冲击力的作用而不被破坏的能力。通常用冲击韧性指标aK来度量。aK是试件在一次冲击实验时，单位横截面积（m2）上所消耗的冲击功（MJ），其单位为MJ/m2。aK值越大，表示材料的冲击韧性越好。

标准冲击试样有两种，一种是常用的梅氏试样（试样缺口为U型）；另一种是夏氏试样（试样缺口为V型）。同一条件下同一材料制作的两种试样，其梅氏试样的aK值显著大于夏氏试样的aK值，所以两种试样的aK值不能互相比较。夏氏试样必须注明aK（夏）。

实际工作中承受冲击载荷的机械零件，很少因一次大能量冲击而遭破坏，绝大多数是因小能量多次冲击使损伤积累，导致裂纹产生和扩展的结果。所以需采用小能量多冲击作为衡量这些零件承受冲击抗力的指标。实践证明，在小能量多次冲击下，冲击抗力主要取决于材料的强度和塑性。

（2）断裂韧性K1

在实际生产中，有的大型传动零件、高压容器、船舶、桥梁等，常在其工作应力远低于σS的情况下，突然发生低应力脆断。通过大量研究认为，这种破坏与制件本身存在裂纹和裂纹扩展有关。实际使用的材料，不可避免地存在一定的冶金和加工缺陷，如气孔、夹杂物、机械缺陷等，它们破坏了材料的连续性，实际上成为材料内部的微裂纹。在服役过程中，裂纹扩展的结果，造成零件在较低应力状态下，即低于材料的屈服强度，而材料本身的塑性和冲击韧性又不低于传统的经验值的情况下，发生低应力脆断。

材料的断裂韧性K1C与裂纹的形状、大小无关，也和外加应力无关，只决定于材料本身的特性（成分、热处理条件、加工工艺等），是一个反映材料性能的常数。

篇2：材料力学性能试题集

材料力学性能试题集 本文关键词：试题，力学性能，材料

材料力学性能试题集 本文简介：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

材料力学性能试题集 本文内容：

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KIC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KIC。（

√

）

26.

一般大多数结构钢的断裂韧度KIC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、金属材料在静载荷下失效的主要形式为“塑性变形”和“断裂”。

2-2、扭转试验测定的主要性能指标有“切变模量”、“扭转屈服点τs”、“抗扭强度τb”。

2-3、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tk

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：KI≥KIC

4-4、断裂G判据：GI≥GIC

。

4-7、断裂J判据：JI≥JIC

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”。

5-6、疲劳断裂应力判据：对称应力循环下：σ≥σ-1

。非对称应力循环下：σ≥σr

5-7、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

除以冲击试样缺口底部截面积所得之商，称为冲击韧度，αku=Aku/S

（J/cm2）,反应了材料抵抗冲击载荷的能力,用表示。

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。此即为试样变形和断裂所消耗的功，称为冲击吸收功，以表示，单位为J。

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时，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

在裂纹尖端区域各点的应力分量除了决定于位置外，尚与强度因子有关，对于某一确定的点，其应力分量由确定，

越大，则应力场各点应力分量也越大，这样就可以表示应力场的强弱程度，称为应力场强度因子。

“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

，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ψ1μm)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AK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AK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KIC为多少？

解：

因为σ/σ0.2=150/720=0.2080.7，所以裂纹断裂韧度KIC需要修正

对于无限板的中心穿透裂纹，修正后的KI为：

=

（MPa*m1/2）

塑性区宽度为：

=0.004417937(m)=

2.21(mm)

比较K1与KIc：

因为K1=168.13（MPa*m1/2）

KIc=115（MPa*m1/2）

所以：K1>KIc

，裂纹会失稳扩展,所以该件不安全。

3通常纯铁的rs=25/m2，E=2X10-10MPa,a0=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a0=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，rs=8N/m。试算出在Tx107N/m2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)

篇3：材料力学性能思考题大连理工大学

材料力学性能思考题大连理工大学 本文关键词：思考题，大连理工大学，力学性能，材料

材料力学性能思考题大连理工大学 本文简介：一、填空：1.提供材料弹性比功的途径有二，提高材料的，或降低。2.退火态和高温回火态的金属都有包申格效应，因此包申格效应是具有的普遍现象。3.材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段，根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程，可以将断裂分为与；按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径，分为和；按照微观断裂机

材料力学性能思考题大连理工大学 本文内容：

一、填空：

1.提供材料弹性比功的途径有二，提高材料的

，或降低

。

2.退火态和高温回火态的金属都有包申格效应，因此包申格效应是

具有的普遍现象。

3.材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段，根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程，可以将断裂分为

与

；按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径，分为

和

；按照微观断裂机理分为

和

；按作用力的性质可分为

和

。

4.滞弹性是指材料在

范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加

的

现象，滞弹性应变量与材料

、

有关。

5.包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量的塑性变形,而后再同向

加载,规定残余伸长应力

；

反向加载，规定残余伸长应力

的现象。消除包申格效应的方法有

和

。

6.单向静拉伸时实验方法的特征是

、

、

必须确定的。

7.过载损伤界越

，过载损伤区越

，说明材料的抗过载能力越强。

8.

依据磨粒受的应力大小，磨粒磨损可分为

、

、

三类。

9．解理断口的基本微观特征为

、

和

。

10．韧性断裂的断口一般呈杯锥状，由

、

和

三个区域组成。

11．韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，其中又分为

、

和

。

12.在α值

的试验方法中，正应力分量较大，切应力分量较小，应力状态较硬。一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验；在α值

的试验方法中，应力状态较软，材料易产生塑性变形，适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料；

13.材料的硬度试验应力状态软性系数

，在这样的应力状态下，几乎所有金属材料都能产生

。

14.

硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能，大体上可以分为

、

和

三大类；在压入法中，根据测量方式不同又分为

、

和

。

15.

国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为

试样

和

试样，所测得的冲击吸收功分别用

、

标记。

16.

根据外加压力的类型及其与裂纹扩展面的取向关系，裂纹扩展的基本方式

有

、

和

。

17.

机件的失效形式主要有

、

、

三种。

18.低碳钢的力伸长曲线包括

、

、

、

、断裂等五个阶段。

19.内耗又称为

，可用

面积度量。

20.应变硬化指数反映了金属材料抵抗均匀塑性变形的能力，在数值上等于测量形成拉伸颈缩时的

。应变硬化指数与金属材料的层错能有关，层错能低者n值

。冷加工状态n值

。晶粒粗大材料n值

。

21.

是材料抵抗无限次应力循环也不疲劳断裂的强度指标。

22.

应力状态软性系数：用试样在变形过程中的测得

和

的比值表示。

23.微孔聚集型断裂是包括微孔

、

直至断裂的过程。

24.缺口试样的

与等截面光滑试样的

的比值。称为“缺口敏感度”。

25.机件在冲击载荷下的断口形式仍为

、

和

。

26.包申格应变是在给定应力下，正向加载和反向加载两

曲线之间的应变差。

27.由于缺口的存在，在

载荷作用下，缺口截面上的应力状态将发生变化的现象，被称为“缺口效应”。

28.

洛氏硬度是在一定的实验力下，将120o角的

压入工件表面，用所得的

来表示材料硬度值的工艺方法。

28.低温脆性是随

的下降，材料由

转变为

的现象。

29.

缺口敏感性是指材料因存在缺口造成的

状态和

而变脆的倾向。

31.

疲劳破坏形式按应力状态分为

、

、

、及

。按应力高低和断裂寿命分为

和

。

32.

典型的疲劳断口具有

、

、

三个特征区。

33.

疲劳条带是疲劳断口的

特征，贝纹线是断口的

特征。

34.

金属材料的疲劳过程也是裂纹的

和

过程。

35.金属材料抵抗疲劳过载损伤的能力，用

或

表示。

36.金属在

和特定的

共同作用下，经过一段时间后所发生的

现象，成为应力腐蚀断裂。

37.应力腐蚀断裂的最基本的机理是

和

。

38.由于氢和应力的共同作用而导致金属材料产生脆性断裂的现象叫做

。

39.氢致脆断裂纹的拓展方式是

式，这是与应力腐蚀裂纹

式扩展方式是不同的。

40.钢的氢致延滞断裂过程可分为

、

、

三个阶段。

41.典型氢脆类型包括

、

、

、

。

42.

机件正常运行的磨损过程一般分为

、

、

段三个阶段。减轻粘着磨损的主要措施有

、

、

。

43.

按磨损模型分为：

、

、

、

、

五大类。

44.韧窝是微孔聚集型断裂的基本特征。其形状视应力状态不同分为下列

、

、

三类。其大小决定于第二相质点的

、基体材料的

和

以及外加应力的大小和形状。

45.

磨损量的测定方法有

和

两种，单位摩擦距离单位压力下的磨损量称之为

。

46.

国家标准规定了四种断裂韧性测试试样：

、

、

和

。

47.

过载持久值越高，说明材料在相同的过载荷下能承受的应力循环周次

，材料的

能力越强。

48.

按照蠕变速率的变化，可将蠕变过程可分为

、

和

三个阶段。

49.

金属材料的蠕变变形主要是通过

、

等机理进行的。

50.

当试验温度低于某一温度tk时，材料由

状态变为

状态，冲击吸收功明显下降，断裂机制由

型变为

断口特征，断口由

状变为

状，这就是低温脆性。

51.韧脆转变温度tk，也是金属材料的

指标,它反映了温度对材料

的影响。也是

性能指标，是从韧性角度选材的重要依据之一，可用于抗脆断设计。

52.

金属材料在长时高温载荷作用下的断裂大多为

断裂。在不同的应力和温度条件下，晶界裂纹的形成方式有

、

两种。

53.

金属材料蠕变断裂断口的宏观特征为：一是在断口附近产生

，在变形区域附近有许多

，使断裂机件表面出现

现象；另一个特征是由于高温氧化，断口表面往往被一层

覆盖。

54.

金属材料蠕变断裂断口的微观特征主要是冰糖状花样的

。

55.

蠕变极限是表示材料在高温长时间载荷作用下的

抗力指标，是选用高温材料，设计高温下服役机件的主要依据之一。

56.

描述材料的蠕变性能常采用

、

、

等力学性能指标。

57.

缺口偏斜拉伸试验过程中，试样在承受拉伸力的同时还承受

力的作用，承受复合载荷，故其应力状态更

，缺口截面上的应力分布更

，因而，更能显示材料的缺口敏感性。

58.

要在同一材料上测得相同的布氏硬度，或在不同的材料上测得的硬度可以相互比较，压痕的形状必须

，压入角应

。

59.高温下材料晶内和晶界的强度均随温度升高而

，但晶界的强度降低速度比晶内的降低速度

。

60.根据剥落裂纹起始位置及形态不同，接触疲劳破坏分为

、

和

三类。

61.

是引起疲劳破坏的外力，它是指大小、方向均随时间变化的载荷。

62.紧凑拉伸试样预制裂纹后在固定应力比和应力范围条件下循环加载，

随

的变化曲线即为疲劳裂纹扩展曲线。

63.疲劳裂纹不扩展的应力强度因子范围临界值，称为

。

64.产生疲劳微观裂纹的主要方式有

、

和

。

65.疲劳裂纹扩展第二阶段断口最重要的特征是具有

。

66.驻留滑移带在加宽过程中，还会出现

和

，其成因可用柯垂耳－赫尔模型描述。

67.剪切断裂和解理断裂都是

断裂。前者受剪切力作用是

断裂，后者受正应力作用，属

断裂。断裂性质完全不同。也就是说

断裂既可能是韧性断裂也可能是脆性断裂。取决于材料的本性和力的作用方式。

68解理断裂是沿特定界面发生的脆性

断裂，解理断裂实际上是沿一族相互平行的晶面解理而引起的。这些解理面称为

。

69.若干相互平行的而且位于不同高度的解理面，从而形成解理断口的基本微观特征

。

二、概念：

1.韧脆转变：

2.内耗：

3.解理裂纹：

4.弹

性：

5.低温脆性：

6.低应力脆断：

7.过载持久值：

8.滞弹性：

9.穿晶裂纹：

10.疲劳缺口敏感性：

11.韧脆转变温度：

12.循环韧性：

13.解理刻面：

14.韧

性：

15.小范围屈服：

16.有效裂纹长度：

17.缺口敏感度：

18.穿晶断裂：

19.解理断裂：

20.氢致延滞断裂

21.应力腐蚀

22.白点

23.接触疲劳

24.耐磨性

25.粘着磨损

26.约比温度

27.松弛稳定性

28.等强温度

29持久强度

30.蠕变极限

三、分析问答题

第一章

1.试分析金属材料在屈服阶段为何存在上下屈服点？

2.循环韧性有何工程意义？选择音叉需要选择循环韧性高的还是低的材料？

3.

何为拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口的形态的因素有哪些？

4、为什么材料的塑性要以延伸率和断面收缩率这两个指标来度量?它们在工程上各有什么实际意义?

5.包申格效应有何意义？工程中对机件会产生哪些影响？

6.试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力－伸长曲线图上的区别？为什么？

7.

试述韧性断裂与脆性断裂的区别，为什么说脆性断裂最危险？

8.

常温静拉伸试验可确定金属材料的哪些性能指标？说出这些指标的符号定义、意义。

9．常用的标准试样有5

倍试样和10

倍试样，其延伸率分别用σ5和σ10表示，说明为什么σ5>σ10。

10.试述多晶体金属产生明显屈服的条件，并解释bcc金属与fcc金属及其合金屈服行为不同的原因。

第二章

1.

布氏硬度与洛氏硬度可否直接比较？

2.

缺口对材料的拉伸力学性能有什么影响？

3.

布氏硬度与洛氏硬度的测量方法有何不同？

HRA、HRB、HRC分别用于测量何种材料的硬度？

4、什么是“缺口效应”？它对材料性能有什么影响？

5.金属材料在受到扭转、单向拉伸、三向等拉伸、单向压缩、两向压缩、三向压缩应力作用时，其应力状态软性系数分别为多少？

6.缺口试样拉伸时应力分布有何特点？

7.试综合比较光滑试样轴向拉伸、缺口试样轴向拉伸和偏斜拉伸试验的特点

8.

今有如下工件需要测定硬度，试说明选用何种硬度试验法为宜？（1）渗碳层的硬度分布；（2）淬火钢；（3）灰铸铁，（4）硬质合金，（5）鉴别钢中的隐晶马氏体与残余奥氏体，（6）仪表小黄铜齿轮，（7）龙门刨床导轨，（8）氮化层，（9）火车圆弹簧，（10）高速钢刀具。

第三章

1.

试说明低温脆性的物理本质及其影响因素？

2.冲击韧性主要有哪些用途？

3．细化晶粒尺寸可以降低脆性转变温度或者说改善材料低温脆性，为什么？

4．为什么通常体心立方金属显示低温脆性，而面心立方金属一般没有低温脆性?

5.试述冲击载荷作用下金属变形和断裂的特点。

6、什么是低温脆性、韧脆转变温度tk？产生低温脆性的原因是什么？体心立方和面心立方金属的低温脆性有何差异？为什么？

第四章

1.

说明KI和KIc的异同。

2.为什么研究裂纹扩展的力学条件时不用应力判据而用其它判据？

3.试述应力场强度因子的意义及典型裂纹KⅠ的表达式

4.试述K判据的意义及用途

5.试述裂纹尖端塑性区产生的原因及其影响因素，在什么条件下需考虑塑性区的影响对KⅠ进行修正？

6.

张开型、滑开型和撕开型哪种断裂方式最危险？

7.试述影响KⅠc和AkV的异同及其相互之间的关系

8．什么叫断裂韧性？它与应力场强度因子有何联系与区别？

第五章

1.轴对称循环应力的平均应力、应力幅和应力比分别为多少？

2.

疲劳宏观断口上的贝纹线与微观断口的条带有什么区别？

3.试述金属疲劳断裂的特点

4.试说明合金成分、显微组织、非金属夹杂物、表面粗糙度等对金属疲劳性能的影响规律

5.试述金属表面强化对疲劳强度的影响。

第六章

1.有一M24栓焊桥梁用高强度螺栓，采用40B钢调质制成，抗拉强度为1200MPa，承受拉应力650MPa。在使用中，由于潮湿空气及雨淋的影响发生断裂事故。观察断口发现，裂纹从螺纹根部开始，有明显的沿晶断裂特征，随后是快速脆断部分。断口上有较多腐蚀产物，且有较多的二次裂纹。试分析该螺栓产生断裂的原因，并考虑防止这种断裂的措施。

2.试述金属产生应力腐蚀的条件和机理。

3.试述区别高强度钢的应力腐蚀和氢致延滞断裂的方法。

4.何为氢致延滞断裂？为什么高强度钢的氢致研制断裂是在一定的应变速率和温度范围内出现？

第七章

1粘着磨损产生的条件、机理及其防止措施

2.摩擦副材料的硬度一般较测试材料高，请问为何一般不能选择同种材料作摩擦副？

3.耐磨性一般如何测量？有哪些测定方法？

4.如何提高材料或零件的抗粘着磨损能力?

第八章

1.试说明材料的持久强度极限是如何由实验方法测得的？

2.试说明使材料产生稳态蠕变速率的蠕变极限是如何由实验方法测得的？

3．解释材料高温蠕变变形理论主要有哪些？蠕变断裂有哪几种形式？

4.

试分析晶粒大小对金属材料高温力学性能的影响。

5.

材料的高温性能包括哪些？

6.试述金属蠕变断裂的裂纹形成机理与常温下金属的裂纹形成机理有何不同？

四、计算

1.

通常纯铁的γs=2J/m2,E=2×105MPa,a0=2.5×10-10m，试求其理论断裂强度σm。(4×104MPa)

2.

若一薄板内有一条长3毫米的裂纹，且a0=3×10-8mm，

试求脆性断裂时的断裂应力σc（设σm=E/10＝2×105MPa）。（71.4MPa）

3.

有一材料E=2×1011N/m2,γs=8N/m,试计算在

7×107N/m2的拉力作用下，该材料的临界裂纹长度？（0.4mm）

4．一直径为2.5mm，长为200mm

的杆，在载荷2000N作用下，直径缩小为2.2mm,试计算：

(1)杆的最终长度；(258.3mm)

(2)在该载荷作用下的真应力S

与真应变e；(407.6MPam,0.291)

(3)在该载荷作用下的名义应力σ与名义应变δ。(526.2MPa,0.255)

5.某材料制成长50mm、直径5mm的圆形拉伸试样，当进行拉伸试验时，塑性变形阶段的外力F与长度增量ΔL的关系为

F

(N)

6000，

14000

ΔL

(mm)

1，

11.5

试求该材料的硬化系数和应变硬化指数。

(n＝0.44，K＝1659.59MPa)

6.有一大型板件，材料的s0.2=1200MPa，KIC=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R0，并判断该件是否安全。（168.13

MPa.m1/2，1.01mm）

7.有一轴件平均轴向工作应力150MPa，使用中发生横向疲劳脆性正断，断口分析表明有a=25mm深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s0.2=720MPa，试估算材料的断裂韧度KIC是多少？（46.23

MPa.m1/2）

8.铝合金三点弯曲试样，尺寸B:W:S=18:36:144，用千分尺测得的实际尺寸B=18.01mm，W=36.06mm，试样的屈服强度550MPa，测试中所获得的F-V曲线形状如图所示，为第二类曲线，最大载荷Fmax=8700N，第一个高峰值为8360N，用初始线段的斜率小于5%做割线截取时与F-V曲线交点为8050N。试样断裂后，从断口上测得的相对裂纹长度a/W=0.54；从附表查得，Y(a/W)=3.04，试求条件断裂韧度KQ并进行有效性判断。（29.67

MPa.m1/2，B>7.27mm）

Fmax

V

F

O

FQ

F5

9．低合金钢厚板的断裂韧性在-20℃时的GⅠc=5.1×10-2MPam，GⅠc值随温度成比例地减小，每下降10℃，GⅠc降低1.3×10-2MPam，如果这块板上有长度为10mm

的裂纹，问在-50℃时σc的断裂应力是多少?(

E=2×105MPa,ν=0.3)（409.86或者410.84MPa）

10．用某材料制造一批压力容器，此材料的屈服强度σs=1600

MPa

，断裂韧性KⅠc=40

MPa.m1/2

，经探伤检验发现某一容器沿轴向有一穿透裂纹，长度为2a=5mm

，此批容器的半径R=1100mm

，壁厚t=6mm

，试问:

如果2a=5mm

的这一压力容器必须承受的最大压强为8.34

MPa(85

个大气压)，这个压力容器是否安全?（σ=1529MPa，不安全KI=184.18

MPa.m1/2）

11.

某汽车发动机连杆大头螺栓在工作时承受交变拉应力，最大拉力为59460N，最小拉力为56900N，螺栓螺纹处内径为11.29mm，试求应力半幅σa、平均应力σm及应力循环对称系数r。(3.198MPa,145.36MPa,0.96)

12．设有屈服强度为415

MPa，断裂韧性为132

MPa.m1/2

，宽度分别100mm、260

mm的两块合金厚钢板。如果板都受500

MPa的拉应力作用，并设板内都有长为46mm的中心穿透裂纹，试问此两板内裂纹是否都扩展?(KI=

156*

f(a/b),MPa.m1/2)

13.物体内部有一圆盘状尖锐深埋裂纹，直径为2.5cmm，当作用的应力为700

MPa时，物体发生断裂事故，求:

(a)材料的断裂韧性是多少?(假定满足平面应变条件。)88.433

MPa.m1/2

(b)若用这种材料制成一块厚度B=0.75cm，裂纹半长a=3.75cm的板作断裂韧性试验，问测得的断裂韧性值是否有效?(设材料的屈服强度为1100

MPa。)(2.5（KIC/σs）2=16.2mm，BKIC)

15.

有板件在脉动载荷下工作，σmax=200MPa,σmin=0,该材料的σb=670MPa,σ0.2=600MPa,KIc=104MPa·m1/2,Paris公式中，C=6.9×10-12,n=3.0，使用中发现有0.1mm和1mm两处横向穿透裂纹，请估算板件的疲劳剩余寿命？（2.69×105循环周次）

16.正火45钢的σb=610MPa，σ-1=300MPa，试用Goodman

公式绘制σmax（σmin）-σm疲劳图，并确定σ-0.5，σ0,σ0.5等疲劳极限(σmax)。(402.2MPa,484.8MPa,343.6MPa)

σm

σb

σ-1

σ-1

σmax

σmin

σb

O

σm

σb

σ-1

σa

O

17.某高强度钢的σ0.2=1400MPa，在水介质中的KISCC=21.3MPa?m1/2。裂纹扩展到第Ⅱ阶段的da/dt=2×10-6mm/s。第Ⅰ阶段结束时KI=62MPa?m1/2，该材料制成的机件在水介质中工作，工作拉应力σ=400MPa，探伤发现该机件表面有半径a0=4mm的半圆形裂纹，试粗略估算其剩余寿命。(ac=15.6mm,Φ2=2.46,67.13天)

五、说明下列力学性能指标的意义：

500HBW5/750；HR30N；

HV；HK；HS；AKV；AKU,FATT50；NDT,FTE,FTP；KIc；GIc；σ-1，σ-1P,σ-1N,τ-1,qf,ΔKth,da/dN,σscc、KⅠscc、KⅠhec

、da/dt、；；；；

。

六、判断正误，正确的在括号里打P，错误的打O

1.弹性模量E表征了金属材料对弹性变形的抗力（

）。

2.材料的真实相对伸长与真实相对断面收缩率在数值上是相等的（

）。

3.穿晶断裂一定是韧性断裂（

）。

4.疲劳断裂总是脆性断裂（

）。

5.所谓解理面是指屈服强度最低的晶面（

）。

6.应力状态软性系数越小，越容易产生脆性断裂（

）。

7.随着加载速率的提高，材料的韧脆转变温度也提高（

）。

8.金属的断裂韧性KIc随裂纹的扩展而增大（

）。

9.贝纹线和疲劳条带都是疲劳断口的微观特征（

）。

10.材料的缺口敏感度为1，说明缺口几乎不影响材料的疲劳强度（

）。

11.退火态和高温回火态的金属都有包申格效应（

）。

12.弹性模量E主要取决于金属的本性，是组织不敏感因素（

）。

13.解理断裂总是脆性断裂（

）。

14.过载损伤是指金属在高于疲劳极限的应力水平下运转一定周次后，其疲劳极限或疲劳寿命的减损（

）。

15.韧窝是微孔聚集型断裂断口微观形貌的基本特征（

）。

16.提高材料的弹性模量能够提高材料弹性比功（

）。

17.

硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能（

）。

18.内耗可用弹性比功度量（

）。

19.应变硬化指数随层错能降低而降低（

）。

20冷加工状态应变硬化指数高（

）。

21.晶粒粗大材料应变硬化指数高（

）。

22.缺口试样的屈服强度与光滑试样的屈服强度的比值。称为“缺口敏感度”（

）。

23.应力腐蚀是指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（

）。

24.由于氢和应力的共同作用而导致金属材料产生脆性断裂的现象叫做氢致断裂（

）。

26.单位摩擦距离单位压力下的磨损量称之为比磨损量（

）。

27.材料的组织越不均匀，弹性后效越明显（

）。

28.疲劳寿命是指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（

）。

29.金属材料的蠕变变形主要是通过晶界滑动和位错滑移等机理进行的（

）。

30.

金属材料蠕变断裂断口在变形区域附近有许多裂纹，使断裂机件内部出现龟裂现象（

）。

31.金属材料蠕变断裂断口一定因为高温氧化，在表面形成一层氧化膜（

）。

32.

金属材料蠕变断裂断口的微观特征通常是冰糖状花样的沿晶断裂形貌（

）。

33.

蠕变极限是表示材料在高温长时间载荷作用下的塑性变形抗力指标（

）。

34.材料的晶内和晶界的强度均随温度升高而降低（

）。

35.蠕变极限是指在约比温度以下，使试样在蠕变第二阶级产生规定稳态蠕变速率的最大应力（

）。

36.蠕变极限是指在给定温度和载荷条件下，使试样产生规定的蠕变应变的最大应力（

）。

37.蠕变就是高温时材料在长时间的载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象（

）。

38.滞弹性是指在外加载荷作用下，应变落后于应力现象，属于弹塑性变形（

）。

39.包申格效应是指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限增加；反向加载时弹性极限降低的现象（

）。

40.解理断裂沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂（

）。

41.驻留滑移带是指用已发生塑性变形的试样电解抛光后，对其重新循环加载时，又在原处再现的循环滑移带（

）。

42.布氏硬度是指用钢球或硬质合金球作为压头，采用单位压痕投影面积所承受的试验力计算而得的硬度（

）。

43.洛氏硬度不同标尺是可以相互比较的（

）。

44.维氏硬度是以两相对面夹角为136°的金刚石四棱锥作压头，采用单位投影面积所承受的试验力计算而得的硬度（

）。

45.冲击韧度是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功的能力（

）。

46.低温脆性可以作为选材的依据（

）。

47.小范围屈服是指塑性变形去尺寸较裂纹尺寸及净截面尺寸小一个数量级以下的屈服现象（

）。

48.材料的循环韧性越高，则机件依靠材料自身的消振能力越好（

）。

49.接触疲劳是指两接触面做滑动摩擦时，在交变接触压应力长期作用下，材料表面因疲劳损伤产生的小片金属剥落而使材料损失的现象（

）。

50.弹性比功是指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（

）。

51.循环韧性是指金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力（

）。

52.韧性是指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力（

）。

53.疲劳贝纹线是疲劳区的微观特征，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（

）。

54.疲劳条带是疲劳裂纹扩展宏观上具有略呈弯曲并相互平行的沟槽花样（

）。

55.

国内正在研发自己的民航飞机，要求其采用直径4mm铆钉连接，铆钉帽直径6mm。现有两种铝合金材料，一种7050铝合金屈服强度KⅠc

=38

MPa.m1/2

，初步确定其最小壁厚是4毫米，另一种7045铝合金KⅠc

=47

MPa.m1/2

，请先确定其单位面积上所有压力。如果改用后一种铝合金，请确定其可能采用的最小厚度是多少？