材料力學試題

1、材料的力學性能課程期末試卷A卷標準答案(即評分標準)一、填空(每空1分，共10分)1、應力強度因子反映了裂紋尖端區(qū)域應力場的強度，它綜合反映了和裂紋位置、對裂紋尖端應力場強度的影響。2、對于材料的靜拉伸實驗，在整個拉伸過程中的變形分為彈性變形、塑性變形和三個階段，塑性變形又可分為、均勻塑性變形和三個階段。3、材料塑性的評價，在工程上一般以光滑圓柱13t樣的拉伸伸長率和作為塑性性能指標。常用的伸長率指標有、最大應力下總伸長率和最常用的三種。4、根據(jù)外加應力的類型及其與裂紋擴展面的取向關系，裂紋擴展的基本方式有、滑開型(II型)裂紋擴展和三類。答案：1、外加應力；長度。2、斷裂、屈服、不均勻集中塑

2、性變形。3、斷面收縮率；最大應力下非比例伸長率；斷后伸長率。4、張開型(I型)裂紋擴展、撕開型(出型)裂紋擴展。二、判斷題：(每題1分，共10分)()1、磨損包括三個階段，這三個階段中均能觀察到摩擦現(xiàn)象，最后發(fā)生疲勞韌脆性斷裂。()2、應力狀態(tài)軟性系數(shù)越大，最大切應力分量越大，表示應力狀態(tài)越軟，材料越易于產生塑性變形；反之，應力狀態(tài)軟性系數(shù)越小，表示應力狀態(tài)越硬，則材料越容易產生脆性斷裂。()3、斷裂8判據(jù)是裂紋開始擴展的斷裂判據(jù)，而不是裂紋失穩(wěn)擴展的斷裂判據(jù)，顯然，按這種判據(jù)設計構件是偏于保守的。()4、測量陶瓷、鑄鐵的沖擊吸收功時，一般采用夏比U型缺口試樣，很少采用X型及無缺口沖擊試樣。(

3、)5、應力腐蝕斷裂速度遠大于沒有應力時的腐蝕速度，又遠小于單純力學因素引起的斷裂速度。()6、工程設計和材料選用中一般以工程應力、工程應變?yōu)橐罁?jù)；但在材料科學研究中，真應力與真應變具有更重要的意義。()7、同一材料用不同的硬度測定方法所測得的硬度值是不相同的，且完全不可以互相轉換。()8、缺口使塑性材料得到“強化”，因此，可以把“缺口強化”看作是強化材料的一種手段，提高材料的屈服強度。()9、接觸疲勞過程是在純滾動的條件下產生的材料局部破壞，也經歷了裂紋形成與擴展兩個階段。()10、疲勞強度屬于強度類力學性能指標，是屬于高溫拉伸的力學性能指標。答案：1、X;2、；3、；4、X;5、；6、；7、

4、X;8、X;9、X;10、X三、選擇題：(每題1分，共10分)1、形變強化是材料的一種特性，是下列()階段產生的現(xiàn)象。A、彈性變形；B、沖擊變形；C、均勻塑性變形；D、屈服變形。2、缺口引起的應力集中程度通常用應力集中系數(shù)表示，應力集中系數(shù)定義為缺口凈截面上的()與平均應力之比。A、最大應力；B、最小應力；C、屈服強度；D、抗拉強度。3、因相對運動而產生的磨損分為三個階段：()、穩(wěn)定磨損階段和劇烈磨損階段。A、磨合階段；B、疲勞磨損階段；C、輕微磨損階段；D、不穩(wěn)定磨損階段。4、在拉伸過程中，在工程應用中非常重要的曲線是（）。A、力一伸長曲線；B、工程應力一應變曲線；C、真應力一真應變曲線。5

5、、韌度是衡量材料韌性大小的力學性能指標，是指材料斷裂前吸收（）的能力。A、塑性變形功和斷裂功；B、彈性變形功和斷裂功；C、彈性變形功和塑性變形功；D、塑性變形功。6、蠕變是材料的高溫力學性能，是緩慢產生（）直至斷裂的現(xiàn)象。A、彈性變形；B、塑性變形；C、磨損；D、疲勞。7、缺口試樣中的缺口包括的范圍非常廣泛，下列（）可以稱為缺口。A、材料均勻組織；B、光滑試樣；C、內部裂紋；D、化學成分不均勻。8、最容易產生脆性斷裂的裂紋是（）裂紋。A、張開；B、表面；C、內部不均勻；D、閉合。9、空間飛行器用的材料，既要保證結構的剛度，又要求有較輕的質量，一般情況下使用（）的概念來作為衡量材料彈性性能的指標

6、。A、楊氏模數(shù)；B、切變模數(shù)；C、彈性比功；D、比彈性模數(shù)。10、KI的腳標表示I型裂紋，I型裂紋表示（）裂紋。A、張開型；B、滑開型；C、撕開型；D、組合型。答案：1、C;2、A;3、A;4、B;5、A;6、B;7、C;8、A;9、C;10、A。四、名詞解釋：（每題5分，共20分）1、規(guī)定非比例伸長應力與彈性極限答：1）規(guī)定非比例伸長應力，即試驗時非比例伸長達到原始標距長度規(guī)定的百分比時的應力，表示此應力的符號附以角注說明。2）彈性極限是材料由彈性變形過渡到彈一塑性變形時的應力，應力超過彈性極限以后材料便開始產生塑性變形。2、韌性斷裂與裂紋尖端張開位移答：韌性斷裂是材料斷裂前及斷裂過程中產生

7、明顯宏觀塑性變形的斷裂過程。（2.5分）裂紋體受載后，在裂紋尖端沿垂直裂紋方向所產生的位移，稱為裂紋尖端張開位移。（2.5分）3、變動載荷與疲勞強度答：變動載荷是指載荷大小，甚至方向隨時間變化的裁荷。（2.5分）疲勞強度為在指定疲勞壽命下，材料能承受的上限循環(huán)應力，疲勞強度是保證機件疲勞壽命的重要材料性能指標。（2.5分）4、靜力韌度與疲勞裂紋擴展速率答：通常將靜拉伸的-£曲線下包圍的面積減去試樣斷裂前吸收的彈性能定義為靜力韌度，它是派生的力學性能指標。（2.5分）疲勞裂紋擴展速率指的是疲勞裂紋亞穩(wěn)擴展階段的速率.該階段是疲勞過程第n階段，是材料整個疲勞壽命的主要組成部分。（2.5分

8、）。五、簡答題：（每題5分，共30分）1、簡述缺口的兩個效應，并畫出厚板缺口拉伸時彈性狀態(tài)下的應力分布圖。2、簡述氫脆的類型及其特征。3、簡述韌性斷裂和脆性斷裂，并畫出典型宏觀韌性斷口示意圖，并標注各區(qū)名稱。答：韌性斷裂：明顯宏觀塑性變形；裂紋擴展過程較慢；斷口常呈暗灰色、纖維狀。塑性較好的金屬材料及高分子材料易發(fā)生韌斷。脆性斷裂：無明顯宏觀塑性變形；突然發(fā)生，快速斷裂；斷口宏觀上比較齊平光亮，常呈放射狀或結晶狀。淬火鋼、灰鑄鐵、玻璃等易發(fā)生脆斷。即畫出：退火低碳鋼杯狀斷口，并標出三個區(qū)（纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切晨）4、描述典型疲勞斷口的特征，畫出典型疲勞斷口示意圖，并標注各區(qū)名稱。答：典型疲勞斷

9、口具有3個特征區(qū)：疲勞源、疲勞裂紋擴展區(qū)、瞬斷區(qū)。（畫軸的疲勞斷裂三個區(qū)即可。）5、簡述缺口的三個效應是什么？答：（1）缺口造成應力應變集中，這是缺口的第一個效應。（2）缺口改變了缺口前方的應力狀態(tài)，使平板中材料所受的應力由原來的單向拉伸改變?yōu)閮上蚧蛉蚶?，這是缺口的第二個效應。（3）缺口使塑性材料強度增高，塑性降低，這是缺口的第三個效應。6、應力腐蝕斷裂的定義和腐蝕斷裂形態(tài)是什么。答：應力腐蝕斷裂是指金屬材料在拉應力和特定介質的共同作用下所引起的斷裂。金屬發(fā)生應力腐蝕時，僅在局部區(qū)域出現(xiàn)從表及里的裂紋.裂紋的共同特點是在主干裂紋延伸的同時，還有若干分支同時發(fā)展.裂紋的走向宏觀上與拉應力方向

10、垂直.微觀斷裂機理一般為沿晶斷裂，也可能為穿晶解理斷裂或二者的混合.斷裂表面可見到“泥狀花樣”的腐蝕產物及腐蝕坑。六、綜合計算題：（每題10分，共20分）已知平面應變修正公式為：KI=YI（a）1/2/1-0.056（Yt/1s）21/2,R0=1/（2.828兀）X（KI/（s）2）1、有一構件加工時，出現(xiàn)表面半橢圓裂紋KI=1.1I（兀a）1/2/,若a=1mm,a/c=0.3（02=1.19）,在1000MPa的應力下工作.對下列材料應選哪一種。t0.2/MPa130014001500KIc/（MPa.m1/2）756055解：I/（s=1000/1300,1000/1400,1000/

11、1500均大于0.6,所以必修進行塑性區(qū)修正。由KI=1.1I（兀a）1/2/得丫=1.1（兀）1/2/所以修正后的KI=1.1I（兀a）1/2/2-0.212（I/（2分）（2）K=1.1x1000X（3.14x（2分）（3）KI=1.1x1000X（3.14x（2分）將三者列ts）21/2（2分）（1）KI=1.1I（兀a）1/2/2-0.212（I/s）21/2=1.1X1000X（3.14X0.001）1/2/1.19-0.212（1000/1300）21/2=59.75MPa-m1/2I=1.1t（兀a）1/2/2-0.212（t/ts）21/20.001）1/2/1.19-0.21

12、2（1000/1400）21/2=59.23MPa-m1/2=1.1t（兀a）1/2/2-0.212（t/ts）21/20.001）1/2/1.19-0.212（1000/1500）21/2=58.91MPa-m1/2表比較:t/MPa1000t0.2/MPa130014001500KIc/（MPa-m1/2）756055KI/（MPa-m1/2）59.7559.2358.91可見應選第一種材料。t0.2/MPa130014001500KIc/（MPa.m1/2）756055KI/（MPa-m1/2）59.7559.2358.91（2分）2、一塊含有長為16mm中心穿透裂紋KI=I（兀a）1/

13、2的鋼板，受到350MPa垂直于裂紋平面的應力作用。（1）如果材料的屈服強度是1400MPa,求塑性區(qū)尺寸和裂紋頂端應力場強度因子值；（2）試與第1題相比較，對應力場強度因子進行塑性修正的意義。解：已知：a=8mm=0.008m,1=350MPa,KI=（%a）1/2（1） s=350/1400<0.6,KI=t（兀a）1/2=350X（3.14X0.008）1/2=55.5（MPa-m1/2）（3分）R0=1/（2.828兀）X（KIHs）2=1/（2.828兀）X（55.5/1400）2=0.00017m=0.17mm（3分）（2）第1題中IHs大于0.6,裂紋尖端不但有彈性變形，而

14、且會有塑性變形，不符合彈性力學理論，如不進行修正，計算所得數(shù)值會與實際不符。（4分）B卷綜合計算題：（每題10分，共20分）1、一塊含有長為16mm中心穿透裂紋KI=l（Tta）1/2的鋼板，受到350MPa垂直于裂紋平面的應力作用。（1）如果材料的屈服強度分別是1400Mpa和385MPa,求裂紋頂端應力場強度因子值；（2）試比較和討論上述兩種情況下，對應力場強度因子進行塑性修正的意義。1、解：已知：a=8mm=0.008m,1=350MPa,KI=（%a）1/2（1）s=350/1400<0.6,KI=t（兀a）1/2=350X（3.14X0.008）1/2=55.5（MPam1/2

15、）（3分）/s=350/385>0.6,所以必須進行塑性區(qū)修正，Y=（兀）1/2（2分）KI=YI（a）1/2/1-0.056（Yt/Is）21/2=t（兀a）1/2/1-0.056兀«/1s）21/2=350X（3.14X0.008）1/2/1-0.056兀（350/385）21/2=60（MPa-m1/2）（2分）（2）比較列表如下:t/MPa350t0.2/MPa140035KI/(MPam1/2)55.560t/1s=350/385>0.6,裂紋尖端不但有彈性變形，而且會有塑性變形，不符合彈性力學理論，如不進行修正，計算所得數(shù)值會與實際不符。（3分）2、已知某材料

16、的丫s=2J/m2,E=2X105MPa,sd=2.5M0-10m,（1）如存在0.8mm長的的垂直拉應力的橫向穿透裂紋（可視為無限寬薄板），求該材料的裂紋擴展的臨界應力。（2）求這種材料的理論斷裂強度，并結合（1）題，討論理論斷裂強度和實際斷裂強度。一一，1/21/2解：（1）已知2a=0.8mm=0.0008m=8M0-4m,oc=（E丫s/a）=2M05M06>2/（410-4）=3.16107Pa=31.6MPa（3分）（2） bm=（E丫s，0/2=2X105X106X2/（2.5X10-10）1/2=4X1010Pa=4X104MPa（3分）理論斷裂強度認為材料中沒有任何缺陷

17、，根據(jù)原子間的結合力計算斷裂強度；而實際材料中已經存在裂紋，當平均應力還很低時，裂紋尖端的應力集中已達到很高值，從而使裂紋快速擴展并導致脆性斷裂。實際斷裂強度遠遠小于理論斷裂強度。（4分）（以上為答案中的一種，只要合乎題意要求，其它答案可酌情給分）。下面為中原工學院（A、B卷）中原工學院20092010學年第1學期材科專業(yè)材料的力學性能課程期末試卷題號一二三四五六七八九十總分（A卷）一、填空（每空1分，共10分）1、屈服強度是金屬材料重要的力學性能指標，它受各種內外因素的影響，內在因素包括金屬本性及晶格類型，,。2、根據(jù)摩擦面損傷和破壞的形式，磨損大致可分4類：粘著磨損、及接觸疲勞。3、斷裂韌

18、度受各種內外因素的影響，外在因素主要包括,。4、硬度實驗方法包括布氏硬度、等方法。二、判斷題：，錯誤的前面劃“X”；每題1分，共10分）（）1、過載持久值表征疲勞斷裂時的應力循環(huán)周次，屬于采用能量方法表示的力學性能指標，與應變比能、斷裂韌度相同。()2、沖擊韌度、靜力韌度、斷裂韌度，都是衡量材料韌性大小的力學性能指標。而且，它們采用相同的計量單位。()3、只要存在金屬材料、應力和腐蝕介質，一定會發(fā)生應力腐蝕斷裂。()4、疲勞裂紋萌生后便馬上開始擴展，擴展分為介穩(wěn)擴展和失穩(wěn)擴展兩個階段，而且，介穩(wěn)擴展的速率較快。()5、氫脆斷裂的微觀斷裂機理一般為沿晶斷裂，斷裂表面有泥狀花樣的腐蝕產物及腐蝕坑。

19、()6、各種斷裂判據(jù)，都是裂紋失穩(wěn)擴展的斷裂判據(jù)，因此，都是非常安全的。()7、缺口強化與形變強化不一樣，不是強化材料的重要手段，但對于那些不能進行熱處理強化的材料，可以作為強化的手段。()8、比例極限與蠕變極限相似，都屬于長度類力學性能指標，都與拉伸緊密相關，是表示拉伸的力學性能指標。()9、磨損曲線與蠕變曲線相似，都分為三個階段，斜率表示速率，因此它們的縱橫坐標是相同。()10、同一金屬材料用不同的硬度測定方法所測得的硬度值是相同的。三、選擇題：(每題1分，共10分)1、蠕變過程可以用蠕變曲線來描述，按照蠕變速率的變化，可將蠕變過程分為三個階段：()、恒速階段和加速階段。A、磨合階段；B、

20、疲勞磨損階段；C、減速階段；D、不穩(wěn)定階段。2、不對稱循環(huán)疲勞強度、耐久強度、疲勞裂紋擴展門檻值、接觸疲勞強度都屬于()產生的力學性能。A、接觸載荷；B、沖擊載荷；C、交變載荷；D、化學載荷。3、生產上為了降低機械噪聲，對有些機件應選用()高的材料制造，以保證機器穩(wěn)定運轉。A、循環(huán)韌性；B、沖擊韌性；C、彈性比功；D、比彈性模數(shù)。4、拉伸斷口一般成杯錐狀，由纖維區(qū)、放射區(qū)和()三個區(qū)域組成。A、剪切唇；B、瞬斷區(qū)；C、韌斷區(qū)；D、脆斷區(qū)。5、根據(jù)剝落裂紋起始位置及形態(tài)的差異，接觸疲勞破壞分為點蝕、淺層剝落和()三類。A、麻點剝落；B、深層剝落；C、針狀剝落；D、表面剝落。6、應力狀態(tài)軟性系數(shù)表

21、示最大切應力和最大正應力的比值，單向壓縮時軟性系數(shù)(丫=0.25)的值是()。A、0.8;B、0.5;C、1;D、2。7、韌度是衡量材料韌性大小的力學性能指標，是指材料斷裂前吸收()和斷裂功的能力。A、塑性變形功；B、彈性變形功；C、彈性變形功和塑性變形功；D、沖擊變形功8、金屬具有應變硬化能力，表述應變硬化行為的Hollomon公式，目前得到比較廣泛的應用，它是針對真實應力-應變曲線上的()階段。A、彈性；B、屈服；C、均勻塑性變形；D、斷裂。9、因相對運動而產生的磨損分為三個階段：()、穩(wěn)定磨損階段和劇烈磨損階段。A、磨合階段；B、疲勞磨損階段；C、跑合階段；D、不穩(wěn)定磨損階段10、應力松

22、弛是材料的高溫力學性能，是在規(guī)定的溫度和初始應力條件下，金屬材料中的()隨時間增加而減小的現(xiàn)象。A、彈性變形；B、塑性變形；C、應力；D、屈服強度。四、名詞解釋：(每題5分，共20分)1、形變強化與滯彈性2、應力腐蝕斷裂與應力腐蝕門檻值3、變動載荷與過載損傷區(qū)4、臨界裂紋尺寸與裂紋尖端張開位移五、簡答題：（每題7.5分，共30分）1、簡述韌性斷裂，畫出中強度鋼光滑圓柱拉伸試樣室溫的宏觀韌性斷口示意圖，并標注各區(qū)名稱。2、簡述-1和AKth的異同點，并畫出疲勞裂紋擴展速率曲線。3、簡述缺口的兩個效應，并畫出厚板缺口拉伸時彈性狀態(tài)下的應力分布圖。4、簡述氫脆的類型及其特征。六、綜合計算題：（每題1

23、0分，20分）已知平面應變修正公式為：）/（056.012sYaYK,20）（221sKR1、一塊含有長為16mm中心穿透裂紋KI=（兀a）1/2的鋼板，受到350MPa垂直于裂紋平面的應力作用。（1）如果材料的屈服強度分別是1400Mpa和385MPa,求裂紋頂端應力場強度因子值；（2）試比較和討論上述兩種情況下，對應力場強度因子進行塑性修正的意義。2、已知某材料的丫s=2J/m2,E=2X105MPa,0a2.5X10-10m,（1）如存在0.8mm長的的垂直拉應力的橫向穿透裂紋（可視為無限寬薄板），求該材料的裂紋擴展的臨界應力。（2）求這種材料的理論斷裂強度，并結合（1）題，討論理論斷裂

24、強度和實際斷裂強度.中原工學院20092010學年第1學期材科專業(yè)材料的力學性能課程期末試卷標準答案（即評分標準）一、填空（每空1分，共10分）1、晶粒大小和亞結構，溶質元素，第二相。2、磨粒磨損；腐蝕磨損。3、溫度，應變速率。4、洛氏硬度、維氏硬度、維氏顯微硬度、努氏硬度、肖氏硬度、莫氏硬度、里氏硬度、巴氏硬度等（答對任何三種均可）。，錯誤的前面劃“X”；每題1分，共10分）1、（X）;2、（X）；3、（X）;4、（X）；5、（X）6、（X）;7、（X）；8、（X）；9、（X）;10、（X）三、選擇題：（每題1分，共10分）1、C;2、C;3、A;4、A;5、B;6、D;7、A;8、C;9、

25、A;10、Co四、名詞解釋：（每題5分，共20分）1、形變強化與滯彈性材料在應力作用下進入塑性變形階段后，隨著變形量的增大，形變應力不斷提高的現(xiàn)象稱為形變強化。它是材料阻止繼續(xù)塑性變形的一種力學性能。（2.5分）在彈性范圍內快速加載或卸載后，隨時間延長產生附加彈性應變的現(xiàn)象，稱為滯彈性。滯彈性應變量與材料成分、組織及實驗條件有關。（2.5分）2、應力腐蝕斷裂與應力腐蝕門檻值金屬在拉應力和特定的化學介質共同作用下，經過一段時間后所產生的低應力脆斷現(xiàn)象，稱為應力腐蝕斷裂。它是在應力和化學介質的聯(lián)合作用下，按特有機理產生的斷裂。（2.5分）將試樣在特定化學介質中不發(fā)生應力腐蝕斷裂的最大應力場強度因子

26、稱為應力腐蝕門檻值，以KISCC表示。（2.5分）3、變動載荷與過載損傷區(qū)變動載荷是引起疲勞破壞的外力，它是指栽荷大小，甚至方向均隨時間變化的載荷。（2.5分）過載損傷界與疲勞曲線高應力區(qū)直線段之間的影線區(qū)，稱為過載損傷區(qū)。（2.5分）4、臨界裂紋尺寸與裂紋尖端張開位移裂紋失穩(wěn)擴展的臨界狀態(tài)所對應的裂紋尺寸稱為臨界裂紋尺寸，記為ca。（2.5分）裂紋體受載后，在裂紋尖端沿垂直裂紋方向所產生的位移，稱為裂紋尖端張開位移，用8表示。（2.5分）五、簡答題：（每題7.5分，共30分）1、簡述韌性斷裂，畫出中強度鋼光滑圓柱拉伸試樣室溫的宏觀韌性斷口示意圖，并標注各區(qū)名稱。答：韌性斷裂是金屬材料斷裂前產

27、生明顯宏觀塑性變形的斷裂，這種斷裂有一個緩慢的撕裂過程，在裂紋擴展過程中不斷地消耗能量。典型的韌性斷裂宏觀斷口呈杯錐形，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個區(qū)域組成。（2.5分）（1、畫圖2分，標注3分）（2、畫圖2.5分）2、簡述-1和AKth的異同點，并畫出疲勞裂紋擴展速率曲線。答：相同：表征材料無限壽命疲勞性能（2分）不同：51（疲勞弓度）代表的是光滑試樣的無限壽命疲勞強度，適用于傳統(tǒng)的疲勞強度設計和校核（1.5分）；AKth（疲勞裂紋擴展門檻值）代表的是裂紋試樣的無限壽命疲勞性能，適于裂紋件的設計和疲勞強度校核。（1.5分）（畫圖2.5分）3、簡述缺口的兩個效應，并畫出厚板缺口拉伸時彈性狀態(tài)下

28、的應力分布圖。答：缺口的第一個效應是引起應力集中，并改變了缺口前方的應力狀態(tài).使缺口試樣或機件中所受的應力由原來的單向應力狀態(tài)改變?yōu)閮上蚧蛉驊顟B(tài)。（2.5分）缺口使塑性材料強度增高，塑性降低，這是缺口的第二個效應。（2.5分）（畫圖2.5分）4、簡述氫脆的類型及其特征。答：（1）氫蝕：氫與金屬中的第二相作用生成高壓氣體，使基體金屬晶界結合力減弱而導致金屬脆化。宏觀斷口呈氧化色，顆粒狀，微觀斷口上晶界加寬，呈沿晶斷裂。（1.5分）（2）白點（發(fā)裂）：過量的氫聚集在某些缺陷處而形成H2分子，氫的體積發(fā)生急劇膨脹，內壓力很大足以將金屬局部撕裂，形成微裂紋。斷面呈圓形或橢圓形，顏色為銀白色。（2

29、分）（3）氫化物致脆：對于IVB族或VB族金屬，由于與H有較大的親和力，容易生成脆性氫化物，使金屬脆化。（2分）（4）氫致延滯斷裂：固溶狀態(tài)的氫，在三向拉應力區(qū)形成裂紋，裂紋逐步擴展，最后突然發(fā)生脆性斷裂。宏觀斷口與一般脆性斷口相似，微觀斷口為沿晶斷裂，且晶界上常有許多撕裂棱。（2分）六、綜合計算題：（每題10分，共20分）1、解：已知：a=8mm=0.008m,=350MPa,KI=（兀a）1/2（3） ZHs=350/1400小于0.6,KI=Z（兀a）1/2=350X（3.14X0.008）1/2=55.5（MPam1/2）（3分）Z«s=350/385大于0.6,所以必須進行

30、塑性區(qū)修正，Y=（兀）1/2（2分）KI=Y（a）1/2/1-0.056（Y/s）21/2=（兀a）1/2/1-0.056兀（Z/Zs）21/2=350X（3.14X0.008）1/2/1-0.056兀（350/385）21/2=60（MPa-m1/2）（2分）（2）比較列表如下：Z/MPa3500.2/MPa1400385KI/（MPam1/2）55.560ZHs=350/385大于0.6,裂紋尖端不但有彈性變形，而且會有塑性變形，不符合彈性力學理論，如不進行修正，計算所得數(shù)值會與實際不符。（3分）2、解：（1）已知2a=0.8mm=0.0008m=8x10-4mc=（E丫s/a）1/2=2

31、x105x106x2/（4x10-4）1/2=3.16X107Pa=31.6MPa（3分）（2）m=（E丫s/0a）1/2=2X105X106X2/（2.5X10-10）1/2=4X1010Pa=4X104MPa（3分）理論斷裂強度認為材料中沒有任何缺陷，根據(jù)原子間的結合力計算斷裂強度；而實際材料中已經存在裂紋，當平均應力還很低時，裂紋尖端的應力集中已達到很高值，從而使裂紋快速擴展并導致脆性斷裂。實際斷裂強度遠遠小于理論斷裂強度。（4分）（以上為答案中的一種，只要合乎題意要求，其它答案可酌情給分）中原工學院20092010學年第1學期材科專業(yè)材料的力學性能課程期末試卷題號一二三四五六七八九十總

32、分（B卷）一、填空（每空1分，共10分）1、應力強度因子反映了裂紋尖端區(qū)域應力場的強度，它綜合反映了和裂紋位置、對裂紋尖端應力場強度的影響。2、對于材料的靜拉伸實驗，在整個拉伸過程中的變形分為彈性變形、塑性變形和三個階段，塑性變形又可分為、均勻塑性變形和三個階段。3、材料塑性的評價，在工程上一般以光滑圓柱試樣的拉伸伸長率和作為塑性性能指標。常用的伸長率指標有、最大應力下總伸長率和最常用的三種。4、根據(jù)外加應力的類型及其與裂紋擴展面的取向關系，裂紋擴展的基本方式有、滑開型（II型）裂紋擴展和三類。二、判斷題：，錯誤的前面劃“X”；每題1分，共10分）（）1、磨損包括三個階段，這三個階段中均能觀察

33、到摩擦現(xiàn)象，最后發(fā)生疲勞韌脆性斷裂。（）2、應力狀態(tài)軟性系數(shù)越大，最大切應力分量越大，表示應力狀態(tài)越軟，材料越易于產生塑性變形；反之，應力狀態(tài)軟性系數(shù)越小，表示應力狀態(tài)越硬，則材料越容易產生脆性斷裂。（）3、斷裂8判據(jù)是裂紋開始擴展的斷裂判據(jù)，而不是裂紋失穩(wěn)擴展的斷裂判據(jù)，顯然，按這種判據(jù)設計構件是偏于保守的。（）4、測量陶瓷、鑄鐵的沖擊吸收功時，一般采用夏比U型缺口試樣，很少采用X型及無缺口沖擊試樣。（）5、應力腐蝕斷裂速度遠大于沒有應力時的腐蝕速度，又遠小于單純力學因素引起的斷裂速度。（）6、工程設計和材料選用中一般以工程應力、工程應變?yōu)橐罁?jù)；但在材料科學研究中，真應力與真應變具有更重要的

34、意義。（）7、同一材料用不同的硬度測定方法所測得的硬度值是不相同的，且完全不可以互相轉換。（）8、缺口使塑性材料得到“強化”，因此，可以把“缺口強化”看作是強化材料的一種手段，提高材料的屈服強度。（）9、接觸疲勞過程是在純滾動的條件下產生的材料局部破壞，也經歷了裂紋形成與擴展兩個階段。（）10、疲勞強度屬于強度類力學性能指標，是屬于高溫拉伸的力學性能指標。三、選擇題：（每題1分，共10分）1、形變強化是材料的一種特性，是下列（）階段產生的現(xiàn)象。A、彈性變形；B、沖擊變形；C、均勻塑性變形；D、屈服變形。2、缺口引起的應力集中程度通常用應力集中系數(shù)表示，應力集中系數(shù)定義為缺口凈截面上的（）與平均

35、應力之比。A、最大應力；B、最小應力；C、屈服強度；D、抗拉強度。3、因相對運動而產生的磨損分為三個階段：（）、穩(wěn)定磨損階段和劇烈磨損階段。A、磨合階段；B、疲勞磨損階段；C、輕微磨損階段；D、不穩(wěn)定磨損階段。4、在拉伸過程中，在工程應用中非常重要的曲線是（）。A、力一伸長曲線；B、工程應力一應變曲線；C、真應力一真應變曲線。5、韌度是衡量材料韌性大小的力學性能指標，是指材料斷裂前吸收（）的能力。A、塑性變形功和斷裂功；B、彈性變形功和斷裂功；C、彈性變形功和塑性變形功；D、塑性變形功。6、蠕變是材料的高溫力學性能，是緩慢產生（）直至斷裂的現(xiàn)象。A、彈性變形；B、塑性變形；C、磨損；D、疲勞。

36、7、缺口試樣中的缺口包括的范圍非常廣泛，下列（）可以稱為缺口。A、材料均勻組織；B、光滑試樣；C、內部裂紋；D、化學成分不均勻。8、最容易產生脆性斷裂的裂紋是（）裂紋。A、張開；B、表面；C、內部不均勻；D、閉合。9、空間飛行器用的材料，既要保證結構的剛度，又要求有較輕的質量，一般情況下使用（）的概念來作為衡量材料彈性性能的指標。A、楊氏模數(shù)；B、切變模數(shù)；C、彈性比功；D、比彈性模數(shù)。10、KI的腳標表示I型裂紋，I型裂紋表示（）裂紋。A、張開型；B、滑開型；C、撕開型；D、組合型。四、名詞解釋：（每題5分，共20分）1、規(guī)定非比例伸長應力與彈性極限2、韌性斷裂與裂紋尖端張開位移3、變動載荷

37、與疲勞強度4、靜力韌度與疲勞裂紋擴展速率五、簡答題：（每題7.5分，共30分）1、簡述韌性斷裂和脆性斷裂，并畫出典型宏觀韌性斷口示意圖，并標注各區(qū)名稱。2、描述典型疲勞斷口的特征，畫出典型疲勞斷口示意圖，并標注各區(qū)名稱。3、簡述缺口的三個效應是什么。4、應力腐蝕斷裂的定義和腐蝕斷裂形態(tài)是什么。六、綜合計算題：（每題10分，共20分）已知平面應變修正公式為：KI=Y（a）1/2/1-0.056（YZHs）21/2,R0=1/（2.828兀）X（KIHs）2）1、有一構件加工時，出現(xiàn)表面半橢圓裂紋KI=1.1（Tta）1/2/,若a=1mm,a/c=0.3（2=1.19）,在1000MPa的應力下

38、工作.對下列材料應選哪一種？Z0.2/MPa130014001500KIc/（MPa-m1/2）756055。2、一塊含有長為16mm中心穿透裂紋KI=（兀a）1/2的鋼板，受到350MPa垂直于裂紋平面的應力作用。（1）如果材料的屈服強度是1400MPa,求塑性區(qū)尺寸和裂紋頂端應力場強度因子值；（2）試與第1題相比較，對應力場強度因子進行塑性修正的意義。中原工學院20072008學年第1學期材科專業(yè)材料性能學課程期末試卷標準答案（即評分標準）4、應力腐蝕斷裂的定義和腐蝕斷裂形態(tài)是什么。答：應力腐蝕斷裂是指金屬材料在拉應力和特定介質的共同作用下所引起的斷裂。（2.5分）金屬發(fā)生應力腐蝕時，僅在

39、局部區(qū)域出現(xiàn)從表及里的裂紋.裂紋的共同特點是在主干裂紋延伸的同時，還有若干分支同時發(fā)展.裂紋的走向宏觀上與拉應力方向垂直.微觀斷裂機理一般為沿晶斷裂，也可能為穿晶解理斷裂或二者的混合.斷裂表面可見到“泥狀花樣”的腐蝕產物及腐蝕坑.（5分）六、綜合計算題：（每題10分，共20分）1、有一構件加工時，出現(xiàn)表面半橢圓裂紋K1=1.1（兀a）1/2/,若a=1mm,a/c=0.3（2=1.19）,在1000MPa的應力下工作.對下列材料應選哪一種？Z0.2/MPa130014001500KIc/（MPam1/2）756055解：ZHs=1000/1300,1000/1400,1000/1500均大于0

40、.6,所以必修進行塑性區(qū)修正。由KI=1.1（兀a）1/2/得Y=1.1（兀）1/2/所以修正后的KI=1.1（兀a）1/2/2-0.212（/s）21/2（2分）（1）K1=1.1（兀a）1/2/2-0.212（/Is）21/2=1.1X1000X（3.14X0.001）1/2/1.19-0.212（1000/1300）21/2=59.75MPam1/2（2分）（2）KI=1.1（兀a）1/2/2-0.212（/s）21/2=1.1X1000X（3.14X0.001）1/2/1.19-0.212（1000/1400）21/2=59.23MPa-m1/2（2分）（3）KI=1.1Z（兀a）1/2/2-0.212（Z/Zs）21/2=1.1X