长沙理工材料力学大题.docx

长沙理工材料力学大题.docx

《长沙理工材料力学大题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《长沙理工材料力学大题.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

长沙理工材料力学大题

 9.1

1、一圆杆的直径为2.5mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。

2、一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108N/m2，泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。

3、一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），试计算其上限和下限弹性模量。

若该陶瓷含有5%的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。

4、请说明教材中第一页图1.1中三条应力-应变曲线的特点，并举例说明其对应的材料。

5、材料的弹性模数主要取决于什么因素？

请简述其影响规律。

9.5

1、为什么常温下大多数陶瓷材料不能产生塑性变形，而呈现脆性断裂？

（本题请将解答上传至网络平台）

陶瓷多晶体的塑性形变不仅取决于构成材料的晶体本身，而且在很大程度上受晶界物质的控制。

因此多晶塑性形变包括以下内容：

晶体中的位错运动引起塑变；晶粒与晶粒间晶界的相对滑动；空位的扩散；粘性流动。

在常温下，由于非金属晶体及晶界的结构特点，使塑性形变难以实现。

又由于在材料中往往存在微裂纹，当外应力尚未使塑变以足够的速度运动时，此应力可能已超过微裂纹扩展所需的临界应力，

最终导致材料的脆断。

2、一圆柱形Al2O3晶体受轴向拉力F，若其临界抗剪强度τf为130MPa，求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。

（P29页第6题）

9.14

以下任选三题：

1、O/Si比值增大，玻璃的粘度将如何变化？

O/Si比值增大，熔体粘度下降。

这是由于O/Si比值增大导致非桥氧增加，使大型四面体群分解为小型四面体群的缘故。

2、O/Si比值较低时，碱硅玻璃的粘度将按Li2O→Na2O→K2O顺序递增还是递减？

O/Si比值很大时，粘度又将如何变化？

当O/Si比较小时，粘度按Li2O→Na2O→K2O的顺序递增。

在碱金属氧化物含量较低的碱硅二元玻璃中，非桥氧较少。

此时，网络的强度主要看硅-氧键的大小。

在Li、Na、K三种阳离子中，Li离子的场强最大，与硅离子争夺氧离子的能力最大，降低Si－O键强度的作用最大，故Li2O－SiO2玻璃的粘度最低。

O/Si比值很高时，粘度按Li2O→Na2O→K2O的顺序递减。

3、在硅酸盐玻璃中用非惰性气体型阳离子取代惰性气体型阳离子玻璃的粘度将如何变化？

可以降低玻璃的粘度。

4、B-O的单键强度高于Si-O，为什么B-O玻璃的粘度却低于Si-O玻璃？

B-O的单键强度高于Si-O，为什么B-O玻璃的粘度却低于Si-O玻璃？

  结构对称性降低，玻璃的粘度下降。

石英玻璃的粘度明显大于硼氧玻璃。

这是由于[SiO4]四面体的对称性高于[BO3]三角体的缘故。

5、阳离子配位数的提高对玻璃的粘度有何影响？

 阳离子的配位数增大，玻璃的粘度提高。

6、玻璃的粘度随着温度的提高如何变化？

试举一实例说明粘度-温度曲线在玻璃制品生产中的作用。

（必选）

 温度上升,络阴离子或硅氧四面体群解离变小,粘度降低.玻璃的粘度随温度的上升按指数关系下降。

9.12

1、何谓蠕变？

试简述无机材料典型高温蠕变曲线的阶段特点。

2、请根据书上P26，表1.4中的数据，分析讨论影响蠕变的主要因素及机理（请将此题答案提交到网络平台）。

9.22

1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能力为1.75J/m2;Si-O的平衡原子间距为1.6*10-8cm;弹性模量为75GPa。

2、融熔石英玻璃的性能参数为：

E=73GPa；γ=1.56J/m2；理论强度σth=28GPa。

如材料中存在最大长度为2μm的内裂，且此内裂垂直于作用力方向，计算由此导致的强度折减系数。

一陶瓷零件上有一垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：

（1）2mm;

（2）0.049mm;（3）2um,分别求上述三种情况下的临界应力。

设此材料的断裂韧性为1.62MPa.m2。

讨论诸结果。

（P86，第5题）

4、一陶瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图。

如果E=380Gpa，μ=0.24，求KIc值，设极限荷载达50Kg。

计算此材料的断裂表面能。

（P86，第2题）

试比较应力、应力强度因子及断裂韧性KIC的区别。

9.26

•什么是裂纹的快速扩展？

陶瓷材料中裂纹产生和快速扩展的原因是什么？

有哪些防止裂纹扩展的措施？

•影响断裂韧性的因素有哪些？

10.08

什么是亚临界裂纹扩展？

其机理有哪几种？

试结合书中P37页图3.23及P74页图3.24，说明无机非金属材料在高温热压下，裂纹缓慢扩展的机理。

（请将答案提交到网络平台）

10.10

如何提高陶瓷材料的强度和韧性？

试简述其增韧机理。

10.13

何谓热容？

影响热容的因素有哪些？

10.17

1、热膨胀的本质是什么？

试用非简谐振动理论解释热膨胀机理。

2、试简述影响热膨胀性能的主要因素及影响规律。

10.24

（1）

1、试分析固体材料导热机理及影响热导率的因素有哪些？

2、为什么金属材料有较大的热导率，而非金属材料的导热不如金属材料好？

3、画图说明并解释晶体和非晶体导热系数随温度变化规律的不同。

10.24

（2）

1、康宁1723玻璃（硅酸铝玻璃）具有下列性能参数：

λ=0.021J/（cm.s.℃）;α=4.6*10-6/℃;σf=70MPa.E=67GPa,μ=0.25.求第一及第二热冲击断裂抵抗因子。

2、一热机部件由反应烧结氮化硅制成，其热导率λ=0.184J/（cm.s.℃），最大厚度=120mm.如果表面热传递系数h=0.05J/（cm2.s.℃）,假定形状因子S=1，估算可兹应用的热冲击最大允许温差。

3、什么是抗热震性，如何表示陶瓷材料的抗热震性？

试简要说明提高陶瓷材料的抗热冲击断裂性能的主要措施。

10.27

1、请画出测量试件表面电阻率和体积电阻率的接线电路图及计算方法。

2、载流子的迁移率的物理意义是什么？

电导率的微观本质是什么？

10.27

1、什么叫晶体的热缺陷？

有几种类型？

写出其浓度表达式？

晶体中离子电导分为哪几类？

2、实验测出离子型电导体的电导率与温度的相关数据，经数学回归分析得出关系式为：

lgσ=A+B/T

（1）试求在测量温度范围内的电导活化能表达式。

若给定T1=500K，σ1=10-9（Ωcm）-1；T2=1000K，σ2=10-6（Ωcm）-1，计算电导活化能的值。

10.31

1、本征半导体中，从价带激发至导带的电子和价带产生的空穴参与电导。

激发的电子数n可近似表示为：

n=Nexp（-Eg/2kT）

式中N为状态密度，k为波尔兹曼常数，T为绝对温度。

试回答以下问题：

（1）设N=1023cm-3,k=8.6”*10-5eV.K-1时,Si（Eg=1.1eV）,TiO2（Eg=3.0eV）在室温（20℃）和500℃时所激发的电子数（cm-3）各是多少：

（2）半导体的电导率σ（Ω-1.cm-1）可表示为:

σ=neμ

式中n为载流子浓度（cm-3），e为载流子电荷（电荷1.6*10-19C）,μ为迁移率（cm2.V-1.s-1）当电子（e）和空穴（h）同时为载流子时，

假定Si的迁移率μe=1450（cm2.V-1.s-1），μh=500（cm2.V-1.s-1），且不随温度变化。

求Si在室温（20℃）和500℃时的电导率。

2、用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体。

第五章

1、一入射光以较小的入射角i和折射角r通过一透明明玻璃板,若玻璃对光的衰减可忽略不计,试证明明透过后的光强为（1-m）2

有一材料的吸收系数α=0.32cm-1，透明光强分别为入射的10%，20%，50%及80%时，材料的厚度各为多少？

什么材料传播最长波长的红外辐射？

是MgO，SrO，BaO?

4、试说明氧化铝为什么可以制成透光率很高的陶瓷，而金红石则不能。

第七章

何谓电介质的极化？

请简述介质极化的类型，并比较之。

一块1cm*4cm*0.5cm的陶瓷介质，其电容为2.4-6μF,损耗因子tgδ为0.02。

求：

相对介电常数；损耗因素。

如果A原子的原子半径为B的两倍，那么在其它条件都是相同的情况下，原子A的电子极化率大约是B的多少倍？

4、何谓介质损耗？

介质损耗的形式有哪些？