材料力学性能.docx

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材料力学性能

材料力学性能

 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。

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 

41、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） ６61、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ψ<5%，断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状； 

        ② 断裂时材料承受的工作应力往往低于屈服强度—低应力断裂；         ③ 裂纹扩展快速、突然。

A、（１）（２）b、（１）（２）（３）c、（１）（３）d、  （２）（３）  

67、解理裂纹扩展的条件：

（ b  ） 

（1）存在拉应力；

（2）表面能γs较低；（3）裂纹长度大于临界尺寸。

 A、（１）（２）b、（１）（２）（３）c、（１）（３）d、  （２）（３）  

68、应力状态软性系数（  c  ） 

单向拉伸：

 α=（）扭转：

 α=（）单向压缩：

 α=（） A、0.5  0.7  1.0 B、0.5  0.8  1.0 

C、0.5  0.8  2.0 D、0.8  0.8  2.0   

69、脆性金属材料在拉伸时产生正断，塑性变形几乎为零，而在压缩时除能产生一定的塑性变形外，常沿与轴线（ d ）°方向产生切断。

 A、30；b、35；c、40；d、45 

70、为防止压缩时试件失稳，试件的高度和直径之比应取（  b ） A、0.5~2.0 B、1.5~2.0 C、1.5~2.5 D、1.0~2.0 

71、扭转试验具有如下特点:

  （ a  ） 

（1）.扭转的应力状态软性系数0.8，比拉伸时的大，易于显示金属的塑性行为。

（2）.试样扭转时，塑性变形均匀，没有缩颈现象。

能精确地反映出高塑性材料，直至断裂前的变形能力和强度。

（3）.表面切应力最大，能较敏感地反映出金属表面缺陷及 表面硬化层的性能。

（4）.不仅适用于脆性也适用于塑性金属材料。

 A、（１）（２）（３）（4） B、（１）（２）（３） C、（１）（３）（4） D、（２）（３）（4） 

72、缺口使塑性材料强度（  ），塑性（  ），这是缺口的第二个效应。

（  c） A、提高 提高 B、提高 不变 C、提高 降低 D、不变  降低 

73、冲击载荷与静载的主要差异：

（ b  ） A、应力大小不同 B、加载速率不同 C、应力方向不同 D、加载方向不同 

74、如果在一定加载条件及温度下：

（b） 

   材料产生正断，则断裂应力变化不大，随应变率的增加塑性（）； 

   如果材料产生切断，则断裂应力随着应变率提高显著（），塑性的变化（） A、增大  增加  变大 B、减小  增加  变大 C、减小  增加  变小 D、减小  减小  变大 

75、新标准冲击吸收能量K的表示方法：

KV2的意义（  D  ） A、U型缺口试样在2mm摆锤刀刃下的冲击吸收能量，表示为KV2；  

B、V型缺口试样在2m摆锤刀刃下的冲击吸收能量，表示为KV2； 

C、V型缺口试样在2cm摆锤刀刃下的冲击吸收能量，表示为KV2；  

D、V型缺口试样在2mm摆锤刀刃下的冲击吸收能量，表示为KV2；  

76、断裂是工程上最危险的换效形式。

不是其特点的是：

（  b  ） 

（a）突然性或不可预见性； （b）有一定的塑性 

（c）低于屈服力，发生断裂； （d）由宏观裂扩展引起。

77、不是裂纹扩展的基本形式的是（  d） 

A、张开型 B、滑开型 C、撕开型 D、撕张型  

78、断裂判据正确地（a） 

A、 KI < KIC   有裂纹，但不会扩展（破损安全） B、 KI < KIC   临界状态 

C、 KI=KIC   发生裂纹扩展，直至断裂 

D、 KI ＞ KIC   有裂纹，但不会扩展（破损安全）  

79、疲劳现象及特点错误的（  c  ） 

A、疲劳是低应力循环延时断裂，即具有寿命的断裂; B、疲劳是潜在的突发性脆性断裂; 

C、疲劳对缺陷（缺口、裂纹及组织缺陷）不敏感; D、疲劳断口能清楚显示裂纹的萌生、扩展和断裂。

 80、疲劳宏观断口特征，不是断口区域：

（c） 

A、疲劳源b、疲劳区、c、滑开区  d、  瞬断区 

．简答题论述题 

1、金属的弹性模量主要取决于什么?

为什么说它是一个对结构不敏感的力学性能?

 答：

金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。

改变材料的成分和组织会对材料的强度（如屈服强度、抗拉强度）有显著影响，但对材料的刚度影响不大。

2.影响屈服强度的因素 

答：

与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度 位错增值和运动 

晶粒、晶界、第二相等 外界影响位错运动的因素 

主要从内因和外因两个方面考虑  

3、缺口冲击韧性试验能评定那些材料的低温脆性?

那些材料不能用此方法检验和评定？

    答：

缺口冲击韧性试验能评定的材料是低、中强度的体心立方金属以及Bb，Zn，这些材料的冲击韧性对温度是很敏感的。

对高强度钢、铝合金和钛合金以及面心立方金属、陶瓷材料等不能用此方法检验和评定。

4、在评定材料的缺口敏感应时，什么情况下宜选用缺口静拉伸试验?

什么情况下宜选用缺口偏斜拉伸?

什么情况下则选用缺口静弯试验?

     答：

缺口静拉伸试验主要用于比较淬火低中温回火的各种高强度钢，各种高强度钢在屈服强度小于1200MPa时，其缺口强度均随着材料屈服强度的提高而升高；但在屈服强度超过1200MPa以上时，则表现出不同的特性，有的开始降低，有的还呈上升趋势。

    缺口偏斜拉伸试验就是在更苛刻的应力状态和试验条件下，来检验与对比不同材料或不同工艺所表现出的性能差异。

缺口试样的静弯试验则用来评定或比较结构钢的缺口敏感度和裂纹敏感度。

 5、如何提高陶瓷材料的热冲击抗力?

     答：

在工程应用中，陶瓷构件的失效分析是十分重要的，如果材料的失效，主要是热震断裂，例如对高强、微密的精细陶宠，则裂纹的萌生起主导作用，为了防止热震失效提高热震断裂抗力，应当致力于提高材料的强度，并降低它的弹性模量和膨胀系数。

若导致热震失效的主要因素是热震损坏，这时裂纹的扩展起主要作用，这时应当设法提高它的断裂韧性，降低它的强度

 6、疲劳断口有什么特点?