材料力学性能 复习思考题

1）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。2）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。3）单向拉伸条件下的应力状态系数为0匸；扭转和单向压缩下的应力状态系数分别为0.8和2.0。应力状态系数越大，材料越容易产生延性（塑性）断裂。4）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。5）根据裂纹体所受载荷与裂纹间的关系，可将裂纹分为张开型裂纹、滑开型裂纹和撕开型裂纹等三种类型；其中张开型裂纹是实际工程构件中最危险的一种形式。6）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讲行描述。7）按断裂寿命和应力水平，疲劳可分为高周疲劳和低周疲劳：疲劳断口的典型特征是一疲劳条纹（贝纹线）。8）低温脆性常发生在具有体心立方或密排六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。9）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。10）通过静载拉伸实验可以测定材料的弹性极限、屈服极限、抗拉强度、断裂强度等强度指标，及延伸率、断面收缩率等塑性指标。11）断口的三要素是纤维区、放射区和剪切唇。12）在平面应变断裂韧性KIC的测试过程中，对三点弯曲试样的厚度B、裂纹长度a和韧带长度（W-a）之间的关系有一定的要求，这样做的目的是为了保证裂纹尖端处于小范围屈服和平面应变状态。13）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好。14）材料长期在高温条件下时，在恒应力下发生的塑性变形现象称作蠕变;而在恒应变下的应力降低现象称作_应力松弛。15）在典型金属的蠕变曲线上，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。1）拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的延伸率会（B）a）越大；b）越小；c）不变；d）无规律可循2）下述断口哪一种是延性断口（D）。a）穿晶断口；b）沿晶断口；c）河流花样；d）韧窝断口3）在单向拉伸、扭转与单向压缩实验中，应力状态系数的变化规律是（C）。a）单向拉伸扭转单向压缩；b）单向拉伸单向压缩扭转；c）单向压缩扭转单向拉伸；d）扭转单向拉伸单向压缩4）从化学键的角度看，一价键材料的硬度变化规律是（A）。a）离子键金属键氢键；b）离子键氢键金属键；c）氢键金属键离子键；d）金属键离子键氢键5）与维氏硬度值可以互相比较的是（A）。a）布氏硬度；b）洛氏硬度；c）莫氏硬度；d）肖氏硬度6）在缺口试样的冲击实验中，缺口越尖锐，试样的冲击韧性（B）。a）越大；b）越小；c）不变；d）无规律7）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（C）a）模型不正确；b）近似计算太粗太多；c）实际材料有缺陷；d）实际材料无缺陷8）材料的断裂韧性随板材厚度或构件截面尺寸的增加而（A）。a）减小；b）增大；c）不变；d）无规律9）在研究低周疲劳时，常通过控制（B）的方式进行。a）应力；b）应变；c）时间；d）频率10）平面应变条件下裂纹尖端的塑性区尺寸（B）平面应力条件下的塑性区。a）大于；b）小于；c）等于；d）不一定11）在研究高周疲劳时，常通过控制（A）的方式进行。a）应力；b）应变；c）时间；d）频率12）对称循环应力的应力比R为（C）。a）0；b）1；c）-1；d）g13）I型（张开型）裂纹的外加应力与裂纹面（B）；而II型（滑开型）裂纹的外加应力与裂纹面（）a）平行、垂直；b）垂直、平行；c）成450角、垂直；d）平行、成450角14）在缺口试样的冲击实验中，缺口试样的厚度越大，试样的冲击韧性越（C）、韧脆转变温度越（）a）大、高；b）小、低；c）小、高；d）大、低15）HRC是（D）的一种表示方法。a）维氏硬度；b）努氏硬度；c）肖氏硬度；d）洛氏硬度16）材料的弹性比功，可通过（B）来得到提高。a）提高抗拉强度、降低弹性模量；b）提高弹性极限、降低弹性模量；c）降低弹性极限、降低弹性模量；d）降低弹性极限、提高弹性模17）Bauschinger效应是指经过预先加载变形，然后再反向加载变形时材料的弹性极限（B）的现象。a）升高;b）降低；c）不变；d）无规律可循18）应力松弛是指高温服役的零件或材料在保持不变的条件下，其中的自行降低的现象。（B）a）应力、应变；b）应变、应力；c）温度、应变；d）温度、应力19）表示给定温度T下，恰好使材料经过规定的时间t发生断裂的（B）。a）蠕变极限；b）持久强度；c）高温强度；d）抗拉强度20）晶粒与晶界两者强度相等的温度，称为（C）。a）冷脆转变温度；b）玻璃化转变温度；c）等强温度；d）共晶温度21）细晶强化是非常好的强化方法，但不适用于（A）。a）咼温；b）中温；c）常温；d）低温（1）某材料的值大于值，则可判断此材料为韧性材料，拉伸时有缩颈现象-（错）（2）布氏硬度是测量压痕的深度，洛氏硬度是测量压痕的平均直径-（错）（3）若断口与试样轴线垂直，则可判断为正断；若断口与试样轴线是45度则切断。-（错）（4）脆性较大的材料采用多向不等压缩试验，比用单向压缩获得的塑性高-（对）（5）应变速率对金属材料的弹性行为和弹性模量没有影响（对）（6）寒冷地区应尽量选用脆性转变温度较高的钢材（错）（7）从裂纹扩展角度区分的三种方式中，撕开型裂纹最危险，容易引起低应力脆断。（错）（8）聚合物材料的抗拉强度与抗压强度比金属低得多，其比强度也比金属材料低。（错）（9）塑性材料应该在应力状态软性系数小的实验中考察其脆性行为（对）（10）屈服强度是一个组织不敏感的力学参量。（错）（11）显微硬度是选用了很小载荷的维氏硬度（对）（12）加载速率提高时，金属材料力学性能将发生显著变化。（对）（13）复合材料最显著的特点是其可设计性-（对）（14）金属材料高温力学性能中的温度高低是以其“约比温度”为标准的，即T/Tm0.5为高温状态。（对）（15）考察聚合物材料的硬度指标时，由于聚合物具有粘弹性，所以必须要求其足够载荷保持时间。（对（16）构件的刚度Q与材料的弹性模量E成正比，而与构件的横截面积A成反比。（x）（17）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。（7）（18）Bauschinger效应是指经过预先加载变形，然后再反向加载变形时材料的弹性极限升高的现象。（x）（19）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。（x）（20）在韧性材料的冲击试样断口上，裂纹会在距缺口一定距离的试样内部萌生，而不是在缺口根部。（7）（21）利用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，这是因为该计算模型不正确。（x）。（22）材料的低周疲劳行为，常通过S-N曲线来表示。（x）（23）晶粒与晶界两者强度相等的温度，称为等强温度。（7）（24）应力松弛是指高温服役的零件或材料在应力保持不变的条件下，其中的应变自行降低的现象。（x）纤维临界长度：纤维传递应力达到其强度极限时的纤维最小长度。贝纹线：疲劳区是疲劳裂纹亚稳扩展所形成的一个区域。该区的宏观特征是断口比较光滑并有贝纹线，有时还有裂纹扩展台阶。贝纹线是疲劳区的最大特征，它是由载荷变动引起的。应力状态软性系数：max与max的比值表示它们的相对大小，称为应力状态软性系数。包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，而后再同向加载，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。缺口敏感度：以缺口试样的抗拉强度与光滑试样的抗拉强度的比值来衡量比值越大，缺口敏感度越小。穿晶断裂：晶体金属断裂时，裂纹穿过晶内。滞弹性：在外加载荷作用下，应变落后于应力现象。韧脆转变温度：材料呈现低温脆性的临界转变温度等强温度：晶粒和晶界两者强度相等的温度。COD:裂纹尖端因塑性钝化在不增加裂纹长度2a的情况下，裂纹将沿应力方向产生张开位移，该称为COD。FTP：高于某一温度时，材料吸收的能量也基本不变，出现一个上平台，称为“高阶能”。以高阶能对应的温度为tk，记为FTP。ot:蠕变极限，表示在规定温度下，使试样产生规定稳态蠕变速率的最大应力。王以规定发生一定的残留变形为标准，如通常以0.2%残留变形的应力作为屈服强度。Kic：平面应变条件下的断裂韧度，表示材料抵抗断裂的能力.FATT50.温度下降，纤维区面积减少，结晶区面积增大，材料由韧变脆。通常取结晶区面积占整个断口面积50%时的温度为tk，记为FATT50厂erc一3.点丁对称循环疲劳极限，表示外载荷低于该值经过无数次循环也不发生断裂。10）Kic平面应变断裂韧性4疋扭转屈服强度11）乐应丿丿比为R卜的疲劳极限12）A7Q疲劳裂纹扩展的门槛值给定温度T卜规定试验时间t内产生一定的蠕变伸长率的蠕变极限15）erf给定温度T卜，规定试验时间t内发生断裂的持久极限1.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？3. 2解释形变强化的概念，并阐述其工程意义简述布氏硬度试验方法的原理、计算方法和优缺点.4. 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。5什么是低温脆性？并阐述低温脆性的物理本质。6. 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？7. 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？8. 利用Hollomon公式S=Ksn，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。9缺口会引起哪些力学响应？如何评定材料的缺口敏感性？10. 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？11. 画出低碳钢的一曲线，并写出拉伸时的变形过程及每个过程所涉及的力学性能指标。12. :何谓疲劳现象？请绘制典型的疲劳寿命曲线？并结合曲线进行分析不同的区域的重要意义？13对金属材料而言，疲劳断裂是“脆性的”和疲劳断裂是“韧性的”观点你怎么理解的，为什么？什么是高聚物粘弹性的Maxwe11模型？试用Maxwei1模型来解释高聚物的应力松弛，并对松弛时间t作出讨论。15什么是聚合物的粘弹性?为什么多数聚合物在室温下就会产生明显的蠕变?聚合物的蠕变抗力怎样度量？计算题2）在原子平衡间距为d的理想品体中，两原子间的作用力b与原子相对位置变化X的关系为o-=crmsin。如品体断裂的表面能为丫，弹性模量为E,试推导品体发生断裂的理2论断裂强度。已知由某种钢材制作的大型厚板结构（属平商应变），承受的工作应力为r=56OMPa,板中心有一穿透裂纹（K/=CyTna）,裂纹的长度为2o=6mm,钢料的性能指标如卜表所不：温度（C）as（MPa）Kic（MPa*m1/2）-50100030-309005008009050700150试求：a）该构件在哪个温度点使用时是安全的？b）该构件在0C和50C时的塑性区大小R。O用作图法求出该材料的低温脆性转变温度某单位拟设计一种大型的焊板构件（屈平面应变），构件的作应力为cr=8OOMPa,板中心有一穿透裂纹（K/tcrJ万），裂纹长度为2a=4mm。现有以卜的五种钢材町供选择，各钢材的断裂韧性Kg和屈服强度心如卜表：钢材12345Os（MPa）11001200130014001500KgMPa*m1/2）108.585.569.854.346.5a）若按屈服强度计算的安全系数为=1.4,试找岀既能保证材料强度储备又不发生脆性断裂的钢材。b）若=1.7时，上述哪种材料能满足该构件的设计要求？其中己知：r=-!-（-）2（平面应力）；（平面应变）17Tas42兀Qs在无限大耳歸I中心有穿透裂纹2设板受垂直裂纹的交变应力.其中呆大应h2JOMPa.Inin-50MPa.C知叔材的K1C=60MPaiii=6OMPa-111；Paris会AI1的養数C=4*O1、K二cj跖，且da/dNx（q）（心为塑性区的尺寸）。试计算该中心裂纹板的剩余疲劳寿命。