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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T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 越好。 3?断口的
2、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？ 断口的三耍素是纤维区、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，塑性材料的断裂面与试样轴线垂直；脆性材料的断裂而与试样轴线成45 o 6.材料截面上缺口的存在，使得缺口根部产生（
3、应力集中）和 （双（三）向应力）, 试样的屈服强度（升高），塑性（降 低 )o 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解理断裂和沿晶断裂；按断裂前塑性变形大小分延性断裂 和脆性断裂。微孔聚集型断裂的微
4、观特窝；解理断裂的微观特征主要有解理台阶和河流和舌 状花 （ 弹性后效 ）等弹性变形时加载线与卸 完全 ）、 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 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？ 根抑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
5、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 与卸载曲线重合 ）；而对不完整的弹性变形，存在 着（ （弹性滞后）、（包辛格效应 载线不重合的现象。 17.测定材料硬度的方法主要有？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；具中压入硬度法乂可分为布氏硬 度、洛氏硬度、维氏硬度、和努 料会在（）介质中出现。 19.材料的拉伸力学性能包括哪些
6、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 2 2.5 的尺寸有什么要求？ 答：材料的断裂韧性随材料厚度或截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KIC。（2分） 为保证裂纹尖端处于平面应变和小范囤屈服状态，对试样在乙向的厚度B、在y向的宽 度W与裂纹长度a Z差（即Ww,称 为韧带宽度）和裂纹长度Q设计成如下尺寸 B a （矿一。） 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耍有以下两种： （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
7、金属材料、淬火 状态的高碳钢和普通灰铸铁等的应力一应变曲线，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） （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ZGMnl3等材料，丿应力一丿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
8、段。（d）对某些低溶质固溶体铝合金及含杂质的铁合金材料，在应力一应变 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，材料完成屈服应变后，随应变的增加发生的应力增大的现彖，称为形变强 化。材料的形变强化规律，可用Hollomon公式S=Ksn描述。（2分） 形变强化是金属材料 最重要的性质2，其工程意义在T： 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耍的手段。 3）形变强化性能可以
9、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） HB _ 斗_- A rDh 小-山- 心 （1分） 45.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，于是在试件表而留下压痕（压痕的直径和深度分别为d和, 门。布氏硬度用单位压痕表面枳川上所承受的平均压力表示。（2分） b）计算方法：c）优缺点：（1分） 优点：1）分散性小，重复性好，能反映材料的综合平均性能。 2）可佔算材料的抗拉强度。 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
10、，耗费人力和时间。 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a = （）。这种只在两个方 向上存在应力的状态称为平 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 “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，材料在丿应力的持续作用 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。载荷作用的吋间越
11、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。 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： 断裂源位宜宏观特征微观特征二次裂纹 应力腐蚀破裂在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
12、） 应力腐蚀破裂：施加阳极极化电流时，会缩短产生裂纹的时间。氢脆：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。瑯随温度变化较小 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T 程上，常用能量准则、断口形貌准则、
13、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T 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
14、的疲劳过程。（2分） 对高周疲劳，由丁 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。 ?丁? 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，因而材料的疲劳抗力主要取决于材料的塑性。丁是增加材料的塑 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S=Ks n, 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：应力一应变曲线上的应力达到最大值时开始颈缩。在应力一应变曲线的最高点处有: dP=SdA +
15、AdS = O（1 分） 其中P和S分别是试样截面积为X时的载荷和貞 ?应力。 由于颈缩开始前试样的变形是均匀分布的，所以有试样的体积不变，即 口=常数，或AdlIdA=0o并考虑到应变的定义d = 可得： dw = dl 1 = dA A（1分） 由dP=O可得： dS dA , = - =ds（1分） S A 所以 ds - S （1分） de 这就是颈缩判据。说明颈缩开始于应变强化速率dS/血与貞?应力相等的时刻。 由Hollomon公式S=Ks n 和应变强化指数n的定义得岀： dS S =n de e 将颈缩条件 = S代入上式，得 : as W = b （ 1 分） （1 说明在颈
16、缩开始时的真应变在数值上与应变强化指数”相等。 2?推导静载拉伸实验均匀变形阶段材料的延伸率6与断面收缩率V的关系 式 1）对静载拉伸实验，试根据体积不变条件及延伸率、断面收缩率的概念，推导均匀变形阶 段材料的延伸率5与断面收缩率肖的关系式。 解：假设均匀变形前，材料的长度和截面枳分别为仏；变形后材料的长度和截而积变化为 / 、A. 根据延伸率6、断面收缩率怜的定义： =肖=如二（1分） 04） 在均匀变形阶段，由变形前后体积不变的条件肱 =L4得：（1分） / = /0 + A/ = /o(l + -j ) = / 。(1 + /) *0 （1 分） A o （1 分） 于是，可推出材料的延伸率0与断面收缩率附间的关 系: _屮 （2 分） 或”旦（1 分） 上式表明，在均勻变形阶段方恒大于肖。（1分）