《《材料力学》期末复习题.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《材料力学》期末复习题.doc（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、1、解释：形变（应变）强化、弹性变形、刚度、弹性不完整性、弹性后效、弹 性滞后、Bauschinger效应、应变时效、韧性、脆性断裂、韧性断裂、平面应力 状态、平面应变状态、低温脆性、高周疲劳、低周疲劳、疲劳极限、等强温度、 弹性极限、疲劳极限、应力腐蚀开裂、氢脆、腐蚀疲劳、蠕变极限、持久强度、 松弛稳定性、 磨损。2. 弹性滞后环是由于什么原因产生的。 材料的弹性滞后环的大小对不同零件有不 同的要求？ 弹性滞后环是由于材料的加载线和卸载线不重合而产 生的 。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
2、好。3. 断口的三个特征区？微孔聚集型断裂、解理断裂和沿晶断裂的微观特征分别 为？断 口 的 三 要 素 是 纤 维 区 、 放 射 区 和 剪 切 唇 。微 孔 聚 集 型 断 裂 的 微观特征是 韧窝 ；解理断裂的微观特征主要有 解理台阶 和 河流和 舌状花样 ；沿晶断裂的微观特征为 石状 断口和 冰糖块状 断口。4应力状态系数a值大小和应力状态的软硬关系。 为测量脆性材料的塑性，常选 用应力状态系数a值（大）的实验方法，如（压缩）等。5. 在扭转实验中，塑性材料的断口方向及形貌，产生的原因？脆性材料的断口 的断口方向及形貌，产生的原因？在 扭 转 试 验 中 ，塑 性 材 料 的 断 裂
3、 面 与 试 样 轴 线 垂 直 ；脆 性 材 料 的 断 裂面 与 试 样 轴 线 成 450 。6. 材料截面上缺口的存在，使得缺口根部产生（ 应 力 集 中 ）和（ 双（ 三 ）向 应力），试样的屈服强度（ 升高 ），塑性（ 降低 ）。7. 低温脆性常发生在具有什么结构的金属及合金中，在什么结构的金属及合金 中很少发现。低温脆性常发生在具有体心立方结构的金属及合金 中 ， 而 在 面 心 立方 结构的金属及合金中很少发现。8. 按断裂寿命和应力水平，疲劳可分为？疲劳断口的典型特征是？9. 材料的磨损按机理可分为哪些磨损形式。10. 不同加载试验下的应力状态系数分别为多少？11. 材料的断
4、裂按断裂机理可分为？按断裂前塑性变形大小可分为？答：材 料 的 断 裂 按 断 裂 机 理 分 可分为微孔聚集型断裂，解 理 断 裂 和 沿 晶断 裂 ；按 断 裂 前塑性变形大小分可分为延 性 断 裂 和 脆 性 断 裂 。微 孔 聚集型断裂的微观特征是韧窝 ；解 理 断 裂 的 微 观 特 征 主 要 有 解 理 台 阶 和河流和舌状花 样；沿晶断裂的微观特征为 石状 断口和 冰糖块状 断口。12. 根据裂纹体所受载荷与裂纹间的关系， 可将裂纹分为哪三种类型？哪种类型 裂纹是实际工程构件中最危险的一种形式？根据裂纹体所受载荷与裂纹间的关系，可将裂纹分为张开（拉伸）型裂纹、滑开（剪切）型裂纹
5、和 撕开型裂纹等三种类型；其中 张开（拉伸）型裂纹是实际工程构件中最危险的一种形式。13循环载荷的五个参量？对循环载荷，常用最大应力、最小应力、平均应力、应 力半幅、和应力比等五个参量进行描述。14. 材料在环境介质作用下的开裂包括哪些类型。15. 在典型的金属蠕变曲线上包括哪三个阶段。在典型金属与陶瓷材料的蠕变曲线上，蠕变过程常由减 速蠕变，恒速蠕变和加速蠕变三个阶段组成。16. 在材料的完整弹性变形中，加载的应力-应变曲线与卸载曲线 （ 完全重合）；而对不完整的弹性变形，存在着（弹性后效）、（弹性滞后）、（包辛格效应）等弹性变形时加载线与卸载线不重合的现象。17. 测定材料硬度的方法主要有
6、？其中压入硬度法又可分为？答：测定材料硬度的方法主要有压入法、回跳法和刻划 法；其中压 入硬度法又可分为 布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、和 努 氏硬度等。18. 应力腐蚀中材料与介质的组合是（）；在腐蚀疲劳断裂中材料会在（）介质中出现。19. 材料的拉伸力学性能包括哪些强度指标和哪些塑性指标。20. 材料的韧性是表征材料在外力作用下，从变形到断裂全过程中）的能力。21. c e、（T p、（T s、（T b、V、Kiscc、Km 等分别表示材料的？（T e表示材料的弹性极限；T p表示材料的比例极限；T s 表示材料的屈服强度；t b表示材料的 抗拉强度。22拉伸试样的直径一定，标距越长则测出
7、的延伸率会？23不同加载实验中，应力状态系数的大小关系？24哪种硬度与维氏硬度值可以互相转换？25在缺口试样的冲击实验中，试样的厚度、缺口的尖锐程度和试样冲击韧性的 关系？26双原子模型计算出的材料理论断裂强度比实际值高出13个数量级，是因为什么？27材料的断裂韧性随板材厚度或构件截面尺寸的增加如何变化？28在研究低周疲劳和高周疲劳时，分别通过控制什么的方式进行。29在高温高压下，氢与钢中的碳发生反应生成甲烷气体，从而导致钢的塑性降 低，这种现象叫做？30应力松弛是指什么？31材料的弹性比功，可通过什么方法来得到提高32 HRC种表示什么硬度。33在缺口试样的冲击实验中，缺口试样的厚和韧脆转变
8、温度的关系34 I型（张开型）裂纹、II型（滑开型）裂纹的外加应力与裂纹面的方向关系?35对称循环应力的应力比 R为？36黄铜容易在什么溶液中发生应力腐蚀开裂。37 表示？38为使材料获得较高的韧性，对材料的强度和塑性有什么要求39奥氏体不锈钢在什么溶液中容易发生应力腐蚀开裂。40细晶强化不适用于什么温度下的强化？41.材料的应力腐蚀开裂具有哪些主要特征？答：应力腐蚀开裂具有以下特点：（1）造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材 料的屈服强度，而且一般是拉伸应力。（2）应力腐蚀造成的破坏，是脆性断裂， 没有明显的塑性变形。（3）只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造 成应力腐蚀。（4）应
9、力腐蚀的裂纹扩展速率 一般在10-910-6m/s,有点象疲劳， 是渐进缓慢的，这种亚临界的扩展状况一直达到某一临界尺寸，使剩余下的断面不能承受外载时，就突然发生断裂。（5）应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处， 而裂纹的传播途径常垂直于拉力轴。（6）应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，表 面常有腐蚀产物。（7）应力腐蚀的主裂纹扩展时常有分枝。（8）应力腐蚀引起的断 裂可以是穿晶断裂，也可以是晶间断裂。（5分）42材料的厚度或截面尺寸对材料的断裂韧性有什么影响？在平面应变断裂韧性 Kic的测试过程中，为了保证裂纹尖端处于平面应变和小范围屈服状态，对试样的尺寸有什么要求？答：材料的断裂韧性随材料厚度或截
10、面尺寸的增加而减小，最终趋于一个稳定的最低值，即平面应变断裂韧性K I C。（ 2分）为保证裂纹尖端处于平面应变和小范围屈服状态， 对试样在z向的厚度B、在y向的宽度 W与裂纹长度a之差（即W-a，称 为韧带宽度）和裂纹长度 a设计成如下尺寸43脆性和塑性材料的典型应力-应变曲线有哪几种？并叙述曲线的主要特征及 所属材料。答：典型的应力-应变曲线主要有以下两种：（1）脆性材料如玻璃、多种陶瓷、岩石，交联很好的聚合物、低温下的金属材料、淬火状态的高碳钢和普通灰铸铁等的应力-应变曲线，在拉伸断裂前，只发生弹性变形，不发生塑性变形，在最高载荷点处断裂，形成平断口，断口平面与 拉力轴线垂直。（1分）（
11、2） 塑性材料的应力一应变曲线：（a）对调质钢和一些轻合金，它们的应力一应 变曲线可分为：弹性变形阶段、发生屈服、应变强化或加工硬化阶段、缩颈阶段、 断裂等阶段；断裂后形成杯状断口。 （b）退火低碳钢和某些有色金属材料，应力- 应变曲线上具有明显的屈服点、屈服平台等特征。（c）对某些塑性较低的金属如铝青铜、和形变强化能力特别强的金属如 ZGM n13等材料，应力一应变曲线上不 出现颈缩的，只有弹性变形阶段和均匀塑性变形阶段。（d）对某些低溶质固溶体铝合金及含杂质的铁合金材料，在应力-应变曲线上回出现多次局部失稳或齿形 特征。（4分）44. 解释形变强化的概念，并阐述其工程意义。答：拉伸试验中，
12、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=K n描述。（2分） 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。（2分）45. 简述布氏硬度试验方法的原理、计算方法和优缺点答：町 测试原理：用一崔的床力P将耳袴为D的淬火钢球或便质合金球压入
13、 试样表面.保持规宦的时间后卸除斥力.于是在试件表面留下斥痕（压痕的 H径和澡发分别为和h）a布氏懊度用单位压痕衷面积A上所承受的平均压 力表示a （ 2分）b）讣算方法 c）优缺点：（1分）HB丄PttDU2PDtD-D1 -d1)（1分）优点；1）分散性小，重境性好，陡反映材料的综合平均性能口2）可佔算材斡的抗拉强度“ 缺点：1）不能测试薄件或表面般化层的换度。2）试验过理屮，常需要更换压头和实验载荷耗费人力和时间亠46. 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，即匚z = 0。这种只在两个方向上存在应力的状态称为平
14、 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；z =0，这 种状态称为平面应变。（2分）47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
15、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。48.某一高强钢在化学介质和外加载荷的共同作用下，常发生低应力脆断。试从 断口和电化学的角度，阐述如何区分钢的应力腐蚀与氢致延滞断裂。答：a）断口特征：断裂源位逍宏观特征微观特征二次裂纹何力腐蚀破裂住表面上颜色较暗有腐蚀产物较多氢脆在表面下断口光亮无腐蚀产物很少b）电化学原理：（2分）应力幅蚀破裂：施加阳极极化电流时，会缩短产生裂纹的时间、 氢 跪：施加阴极极化电流时，会缩短产生裂纹的时间。49什么是低温脆性？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
16、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c却随温度变化较小的结果。50. 哪些材料易表现出低温脆性？工程上常用哪些方法评定材料的低温脆性？答：与面心立方金属相比，体心立方金属材料如中低强度钢等，容易表现出低 温 脆 性。在工程上，常用能量准则、断口形貌准则、断口变形特征准则等评价材 料的低温脆性敏感性。51. 缺口会引起哪些力学响应？如何评定材料的缺口敏感性？答：材料截面上缺口的存在，使得在缺口的根部产生应力集中、双向或三向应 力、应力集中和应变集中，并试样的屈服强度
17、升高，塑 性降低。材料的缺口敏感性，可通过缺口静拉伸、偏斜拉伸、静弯曲、冲击等方法加 以评定。52. 高周疲劳与低周疲劳的区别是什么？并从材料的强度和塑性出发，分析应如何提高材料的抗疲劳性能？答：高周疲劳是指小型试样在变动载荷（应力）试验时，疲劳断裂寿命高于105周次的疲劳过程。高周疲劳试验是在低载荷、高寿命和控制应力下进行的疲劳。而低周疲劳是在高应力、短寿命、控制应变下进行的疲劳过程。（2分）对高周疲劳，由于承受的载荷较小、常处于弹性变形范围内，因而材料的疲劳抗 力主要取决于材料强度。于是提高的材料就可改善材料的高周疲劳抗力。而对低 周疲劳，承受的载荷常大于材料的屈服强度、 处于塑性变形内，
18、因而材料的疲劳 抗力主要取决于材料的塑性。于是增加材料的塑性，可提高材料的低周疲劳抗力。（2分）53. 与纯机械疲劳相比，腐蚀疲劳有何特点？推导1 颈缩条件分析。1）利用Hollomon公式推导应力-应变曲线上应力达到最大值时开始 产生颈缩的条件。解：应力一应变曲线I的应力达到最大值时开始颈缩U在应力一应变曲线的最高点处有:其中P和S分别杲试样战面枳为汪旳的载荷和A.hy力B由于颈缩开始前试样的变形是均匀分布的*所以有试样的体枳不变*即k土常数.Jd/+7dJ=0o并考虑到应变的宦义ds = dl I.可得：ds = dl I dA A由dP=O町得：dS dA（1分）=deS A所以=Sds
19、这就是颈缩刿据。说明颈縮开始十应变强化速率血峙貞阴力相導的的刻.由Hollomon公式S二加聊应变强化指数H的圮义得岀;dS S=科一de e（1分）将颈缩条件dS二S代入上式*（1分说明在颈缩开始时的貞应变心址值上勺应变强化指数幷柑峯2推导静载拉伸实验均匀变形阶段材料的延伸率S与断面收缩率书的关系式。1）对静载检伸宜一二试根据体积不变条件及延神率、断而收缩率的概念，摊导均匀变形阶 段材料的延伸率a勺斷面收缩率护的关系式。解：假设均匀变形前，材料的长度和截面积分别为/旷 妇 变形后材料的长度和截面积变 化为人A.根据延伸率n断面收缩率样的泄义：亦=午釘列二如二4（1分）在均匀变形阶段.由变形前后体积不变的条件1=IA得：（i分）f = b + A/ = （l +）=（1 亠（5 1 /A4/ =竝-AA = 2（1）=血（1一艸（1 分）于是.町推出柯料的延伸率6勺断血收缩率V间的瓷系，1 +产=一（2分）或 5 = &* 1 汁1_皆1:式表明，在均匀变形阶段古恆大干肖.（1分）