2012材料力学竞赛试题与答案
一.（10分）图示杆系中，杆6比设计长度略短，误差为δ，诸杆的刚度同为EA ，试求将杆6装配到A 、C 之间后该杆的内力。
解：
X 1作用下各杆内力：14N 3N 2N 1N 2
2
X F F F F -
====，16N 5N X F F == 单位载荷1
作用下各杆内力：2
2
4N 3N 2N 1N -====F F F F
，16N 5N ==F F 为一次超静定问题，力法正则方程为： δδ=111X
()
EA a a a EA l F F EA i i i 212211222
22411N N 11+=???
? ?????+???==
∑δ 代入正则方程得
()
δ=+EA X a 1
212，
()
a EA a EA X δ
δ207.02
121=+=
二.（10分）如图所示，AB 和CD 为尺寸相同的圆截面杆，位于同一水平面内。AB 为钢杆，CD 为铝杆，两种材料的切变模量之比为3:1。若不计BE 和ED 两杆的变形，试问铅垂力F 将以怎样的比例分配于AB 和CD 两杆？
题一图
题二图
一次超静定问题
设作用在BE 、DE 杆上的力分别为B F 、D F
平衡方程： F F F D B =+ （1） 变形协调方程： DC BA ??= （2） 物理方程： P
I G l
a F AB B BA ??=
?，P I G l a F DC D DC ??=? （3）
因为 CD AB G G 3= （4） 把式（3）、（4）代入式（2）并与式（1）联立 解得 F F B 43=，F F D 4
1=
三.（10分）如图所示，刚架ABC 的EI =常量；拉杆BD 的横截面积为A ，弹性模量为E 。试求C 点的铅垂位移。（刚架内轴力、剪力对位移的影响不计）
解：
根据平衡方程可求出BD 杆的轴力F N qa 2
1=，1=N F
()↓+=
??? ?????+???+??=EI
qa EA qa a a qa a a qa EI EA a qa w C
247
23221214321311214
222
四.（15分）图示钢制圆轴受拉、扭联合作用，已知圆轴直径mm 10=d ，材料的弹性模量GPa 200=E ，泊松比29.
0=ν。现采用应变花测得轴表面O 点的应变值，沿轴线方向6010300-?==
εεa ，沿与轴线成
45方向64510140-?-==
εεb ，试求载荷F 和T 的大小。
题三图
题四图
45
45-
τσ
τσ
σ
σ-=
-+
=
2
90sin 90cos 2
2
45
()()
τσ
τσ
σ
σ+=
---+
=
-2
90sin 90cos 2
2
45
601030010200690=???==-εσE MPa ()??
??????? ??+--=-=
-τσντσνσσε2211454545E E
()()
2.3829
.0129.0110605.01014010200112
669450
=+-???+???=
+-+-=
-ν
νσ
ετE MPa
71.44101010604
36
=???
?==-πσA F kN m kN 5.716
1010102.386
36
t ?=???
?==-πτW T
五.（10分）图示托架承受载荷F =40kN ，5个铆钉受单剪，直径d =20mm ，求铆钉中最大切应力。 解：
将集中力F 向铆钉群的中心简化为一个力F 和一个附加力偶M
m kN 205.040?=?=M 每个铆钉受到的竖向剪力85
S1==
F
F kN 外围4个铆钉受到切向剪力F S2作用1.04S2??=F M
501
.0420
S2=?=
F kN 最大切应力发生在右边的两个铆钉上，总剪力F S 竖向和水平分量分别为
385
3
50853S2S1S =?+=?
+=F F F y kN
S2 题五图
405
4
5054S2S =?=?
=F F x kN 2.554038222
S 2S S1=+=
+=x y F F F kN 6.17510
20102.5546
23S max =????==-πτA F MPa
六.（15分）如图所示水平刚性杆AB 用两根相同长度，相同材料（均为低碳钢）的AC ，BD 杆支承。AC 杆两端铰支，截面为正方形，边长a =45mm ，BD 杆B 端铰支，D 端固定，截面为空心圆，外直径D =50mm ，内直径d =40mm ，100P =λ，600=λ，材料的弹性模量200=E GPa ，临界应力直线经验公式中304=a MPa ，12.1=b MPa ，规定的稳定安全因数n st =3，设载荷F 可在AB 杆上移动，试求当x 为何值时，结构的许可载荷最大，最大值[F ]max 为多少？ 解：
AC 杆的柔度8.15310
453
2213
1
11=???=
=
-i l
μλ属于细长杆 ()()()
5.168211210451020024
3922112cr1=?????==-πμπl EI F kN BD 杆的柔度5.8728
.110504
27.03
2
22=????=
=
-i l
μλ属于中长杆 ()()()()
kN
5.1454
8.011050105.8712.130422
3622cr2cr2=-??
??-=-==-πλσA b a A F
当两杆同时失稳时，许可载荷最大
F =F cr1+ F cr2=168.5+145.5=314kN
∑=0A
M
，031435.145=-?x
x =1.39m []7.1043
314max
==F kN
题六图
七.（10分）在直径为100mm 的轴上装有转动惯量J =0.52s m kN ??的飞轮，轴的转速为300r/min 。制动器开始作用后，在8秒钟内将飞轮刹停。试求轴内最大切应力。设在制动器作用前，轴已与驱动装置脱开，且轴承内的摩擦力可以不计。 解：
刹车前的角速度4.3160
300
26021=?==ππωn rad/s 制动时角加速度93.38
4
.3101
2-=-=
-=
t
ωωαs -2 惯性产生的扭矩m kN 96.193.35.0d ?=?=-=αJ T 最大切应力98.916
1.01096.13
t
d max =??==πτW T MPa
八.（20分）观看录像，从视频中可以发现哪些与材料力学有关的工程问题，并提出你的解决方案（给出解释或联想发挥）。
题七图
2012材料力学竞赛试题与答案 一.（10分）图示杆系中，杆6比设计长度略短，误差为δ，诸杆的刚度同为EA ，试求将杆6装配到A 、C 之间后该杆的内力。 解： X 1作用下各杆内力：14N 3N 2N 1N 2 2 X F F F F - ====，16N 5N X F F == 单位载荷1 作用下各杆内力：2 2 4N 3N 2N 1N -====F F F F ，16N 5N ==F F 为一次超静定问题，力法正则方程为： δδ=111X () EA a a a EA l F F EA i i i 212211222 22411N N 11+=??? ? ?????+???== ∑δ 代入正则方程得 () δ=+EA X a 1 212， () a EA a EA X δ δ207.02 121=+= 二.（10分）如图所示，AB 和CD 为尺寸相同的圆截面杆，位于同一水平面内。AB 为钢杆，CD 为铝杆，两种材料的切变模量之比为3:1。若不计BE 和ED 两杆的变形，试问铅垂力F 将以怎样的比例分配于AB 和CD 两杆？ 解： 题一图 题二图
- 2 - 一次超静定问题 设作用在BE 、DE 杆上的力分别为B F 、D F 平衡方程： F F F D B =+ （1） 变形协调方程： DC BA ??= （2） 物理方程： P I G l a F AB B BA ??= ?，P I G l a F DC D DC ??=? （3） 因为 CD AB G G 3= （4） 把式（3）、（4）代入式（2）并与式（1）联立 解得 F F B 43=，F F D 4 1= 三.（10分）如图所示，刚架ABC 的EI =常量；拉杆BD 的横截面积为A ，弹性模量为E 。试求C 点的铅垂位移。（刚架内轴力、剪力对位移的影响不计） 解： 根据平衡方程可求出BD 杆的轴力F N qa 2 1=，1=N F ()↓+= ??? ?????+???+??=EI qa EA qa a a qa a a qa EI EA a qa w C 247 23221214321311214 222 四.（15分）图示钢制圆轴受拉、扭联合作用，已知圆轴直径mm 10=d ，材料的弹性模量GPa 200=E ，泊松比29. 0=ν。现采用应变花测得轴表面O 点的应变值，沿轴线方向6010300-?==ε εa ，沿与轴线成 45方向64510140-?-== εεb ，试求载荷F 和T 的大小。 解： 题三图 题四图 45 45-
青岛科技大学 二○一二年硕士研究生入学考试试题 考试科目：材料力学 注意事项：1．本试卷共三道大题（共计25个小题），满分150分； 2．本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划； 3．必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。 ﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡一．判断对错（每小题3分，共30分） 1.低碳钢由于冷作硬化，会使材料比例极限提高，而使塑性降低。（） 2.圆轴受扭时，杆内各点均处于纯剪切状态。（） 3.在线弹性范围内，拉伸圆杆的体积发生变化，而扭转圆杆的体积不发生变化。（） 4.平面图形中，图形对对称轴的静矩为零。（） 5.梁在集中力作用的截面处，它的内力图为剪力图有突变，弯矩图光滑连续。（） 6.跨度和荷载相同的两根简支梁，其截面形状不同，但抗弯刚度EI相同，则两梁的内力相同，挠度不同。（） 7.矩形截面梁发生纯弯曲，梁的上下边缘各点处于单向应力状态，中性轴上各点处于纯剪切应力状态。（） 8.当三向应力状态的三向应力圆成为一个应力圆时，单元体上的主应力一定有两个是相等的。（） 9.在稳定性计算中，若用欧拉公式算得压杆的临界压力为F cr，而实际压杆属于中柔度杆，则实际的临界压力小于F cr，是偏于不安全的。（） 10. 在线弹性和小变形的条件下，计算应力、变形和应变能都可以应用叠加法。（） 二．选择题（每小题4分，共40分） 1.小变形概念是指什么？（） A 杆件在弹性范围内的变形。 B 杆件在垂直于轴线方向的变形。 C 结构的节点位置与原始位置相比为微小的变化。 D 与杆件本身尺寸相比为很小的变形。 2.当切应力超过材料的剪切比例极限时，（） 1 第页（共4页）
机械工程材料习题金属材料及热处理工程材料试题答案 复习思考题1 1．写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。Akv、ψ、δ5 、σb 、σ0.2 、σs 、σe、σ 500、HRC、HV、σ-1、σ、HBS、HBW、E。 2．钢的刚度为20.7×104MPa，铝的刚度为6.9×104MPa。问直径为2.5mm，长12cm 的钢丝在承受450N的拉力作用时产生的弹性变形量(Δl)是多少?若是将钢丝改成同样长度的铝丝，在承受作用力不变、产生的弹性变形量(Δl)也不变的情况下，铝丝的直径应是多少? 3．某钢棒需承受14000N的轴向拉力，加上安全系数允许承受的最大应力为 140MPa。问钢棒最小直径应是多少?若钢棒长度为60mm、E=210000MPa，则钢棒的弹性变形量(Δl)是多少? 4．试比较布氏、洛氏、维氏硬度的特点，指出各自最适用的范围。下列几种工件的硬度适宜哪种硬度法测量：淬硬的钢件、灰铸铁毛坯件、硬质合金刀片、渗氮处理后的钢件表面渗氮层的硬度。 5．若工件刚度太低易出现什么问题?若是刚度可以而弹性极限太低易出现什么问题? 6．指出下列硬度值表示方法上的错误。12HRC～15HRC、800HBS、58HRC～62HRC、550N／mm2HBW、70HRC～75HRC、200N／mm2HBS。 7．判断下列说法是否正确，并说出理由。 (1)材料塑性、韧性愈差则材料脆性愈大。 (2)屈强比大的材料作零件安全可靠性高。 (3)材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。 (4)伸长率的测值与试样长短有关，δ5>δ10 (5)冲击韧度与试验温度无关。 (6)材料综合性能好，是指各力学性能指标都是最大的。 (7)材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。 复习思考题2 1．解释下列名词：晶格、晶胞、晶粒、晶界、晶面、晶向、合金、相、固溶体、金属化合物、固溶强化、第二相弥散强化、组元。 2．金属的常见晶格有哪三种?说出名称并画图示之。 4．为什么单晶体有各向异性，而多晶体的金属通常没有各向异性? 5．什么叫晶体缺陷?晶体中可能有哪些晶体缺陷?它们的存在有何实际意义? 6．固态合金中固溶体相有哪两种? 7．固溶体的溶解度取决于哪些因素?复习思考题3 复习思考题3 1．概念： 过冷、过冷度、平衡状态、合金、相图、匀晶转变、共晶转变细晶强化、枝晶偏析、变质处理。 2．金属结晶的动力学条件和热力学条件是什么? 3．铸锭是否一定要有三种晶区?柱状晶的长大如何抑制? 4．合金结晶中可能出现的偏析应如何控制使之尽量减小? 5．本书图3-lOPb-Sn合金相图。 7．固溶体合金和共晶合金其力学性能和工艺性能各有什么特点?
1 / 11 材料力学-模拟试题 一、单项选择题 1. 截面上的全应力的方向（ ） A 、平行于截面 B 、垂直于截面 C 、可以与截面任意夹角 D 、与截面无关 2. 脆性材料的延伸率（ ） A 、小于5% B 、小于等于5% C 、大于5% D 、大于等于5% 3. 如图所示简支梁，已知C 点转角为θ。在其它条件不变的情况下，若将荷载F 减小一半，则C 点的转角为（ ） A 、0.125θ B 、0.5θ C 、θ D 、2θ 4.危险截面是（）所在的截面。 A 、最大面积 B 、最小面积 C 、最大应力 D 、最大内力 5. 图示单元体应力状态，沿x 方向的线应变εx 可表示为（ ） A 、E y σ B 、)(1y x E μσσ- C 、)(1x y E μσσ- D 、G τ 6. A 、线位移 B 、转角 C 、线应变 D 、角应变 7. 塑性材料的名义屈服应力使用（ ） x
A、σS 表示 B、σb表示 C、σp表示 D、σ0.2表示 8.拉（压）杆应力公式 A F N = σ的应用条件是（） A、应力在比例极限内 B、应力在屈服极限内 C、外力合力作用线必须沿着杆的轴线 D、杆件必须为矩形截面杆 9.下列截面中，弯曲中心与其形心重合者是（） A、Z字形型钢 B、槽钢 C、T字形型钢 D、等边角 钢 10. 如图所示简支梁，已知C点转角为θ。在其它条件不变的情况下，若将杆长增加一倍，则C A、2θ B、4θ C、8θ D、16θ 二、填空题 1. 用主应力表示的第四强度理论的相当应力是。 2. 已知自由落体冲击问题的动荷系数，对应静载荷问题的最大位移为Δ，则冲击问题的最大位移可以表示为。 3. 图示木榫联接。横截面为正方形，边长为a，联接处长度为 2t。则木榫联接处受剪切面的名义切应力等于。 t
材料力学测验试卷 系别 班级 考试日期 2012 - 12 学号 姓名 成 绩 一． 选择题 （每题3分， 共12分） 1. 低碳钢拉伸经过冷作硬化后，以下四种指标中哪种得到提高？ （ B ） A ．强度极限 B ．比例极限 C ．断面收缩率 D ．伸长率（延伸率） 2. 以下哪些公式或定理的成立是建立在材料线性弹性假设基础上的。 （ D ） A ．切应力互等定理。 B ．闭口薄壁圆管的切应力近似计算公式。 C ．拉压杆的横截面的正应力计算公式。 D ．计算杆件在多个轴向载荷作用下变形的叠加原理。 3. 图示杆上端固定，下端距刚性支座间有小空隙?，设力F 作用点的位移为δ （δ >?）,那 么F －δ 的曲线将是 ( B ) A. 折线OEA ； B. 折线OEB ； C. 直线OEC ； D. 折线OED 4. 材料不同的两根受扭圆轴， 其直径和长度完全相同，在扭矩相同的情况下，它们的最大扭转切应力和扭转角之间的四种关系中，正确的是 （ B ） A ．最大扭转切应力相等，扭转角也相等； B ．最大扭转切应力相等，扭转角不相等； C ．最大扭转切应力不相等，扭转角相等； D ．最大扭转切应力不相等，扭转角也不相等； 二． 填空题 （每题3分 共18分） 1. 31076.1-?== E e σ ε p e 0.180.178εε=-= 2. 材料力学的三个基本假设分别是 连续性 假设, 均匀性 假设 和 各向同性 假设。 3. 图(a)、(b)和（c ）中A 点的切应变分别为 0 , 2Y 和 Y 。
4. 开口薄壁杆件扭转切应力沿薄壁厚度呈 线性 分布,截面上最大切应力发生在壁厚 最大 处；闭口薄壁杆扭转时，切应力沿薄壁厚度呈 均匀 分布,截面上最大切应力发生在壁厚 最小 处。 5．如图所示，刚性杆AD 用铰链固定与A 点，并有绕过B ，C 两个滑轮的弹性绳索（拉压刚度EA ） 吊住处于水平位置，在G 点作用一载荷F 。则绳索张力为 F/2 ；G 点的位移 3Fa/4EA 。 6．非圆截面杆扭转时，平面假设 不成立 三． 计算题 （每题15分，共60分） 1． 如下图所示的杆系中，两杆同为钢杆，弹性模量E ＝200GPa ，热膨胀系数α＝12.5?10-6/?C 。 两杆的横截面积同为A ＝10cm 2。若BC 杆的温度 降低20?C ，而AB 杆的温度不变， 试求两杆的应力。 F N1 N2
判断 1.由内力引起的内力集度称为应力。（×） 2.当应变为一个单位时，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。（√） 3.工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力条件下产生的弹性变形就越大。（×） 4.弹性比功表示金属材料吸收弹性变形功的能力。（√） 5.滑移面和滑移方向的组合称为滑移系，滑移系越少金属的塑性越好。（×） 6.高的屈服强度有利于材料冷成型加工和改善焊接性能。（×） 7.固溶强化的效果是溶质原子与位错交互作用及溶质浓度的函数，因而它不受单相固溶合金（或多项合金中的基体相）中溶质量所限制。（×） 8.随着绕过质点的位错数量增加，留下的位错环增多，相当于质点的间距减小，流变应力就增大。（√） 9.层错能低的材料应变硬度程度小。（×） 10.磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，其中以腐蚀的危害最大。（×） 11.韧性断裂用肉眼或放大镜观察时断口呈氧化色，颗粒状。（×） 12.脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，长呈放射状或结晶状。（√） 13.决定材料强度的最基本因素是原子间接合力，原子间结合力越高，则弹性模量、熔点就越小。（×） 14.脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性变形量几乎为零。（√） 15.脆性金属材料在压缩时除产生一定的压缩变形外，常沿与轴线呈45°方向产生断裂具有切断特征。（√）
16.弯曲试验主要测定非脆性或低塑性材料的抗弯强度。（×） 17.可根据断口宏观特征，来判断承受扭矩而断裂的机件性能。（√） 18.缺口截面上的应力分布是均匀的。（×） 19.硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能。（√） 20.于降低温度不同，提高应变速率将使金属材料的变脆倾向增大。（×） 21.低温脆性是材料屈服强度随温度降低急剧下降的结果。（×） 22.体心立方金属及其合金存在低温脆性。（√） 23.无论第二相分布于晶界上还是独立在基体中，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变温度升高。（√） 24.细化晶粒的合金元素因提高强度和塑性使断裂韧度K IC下降。（×） 25.残余奥氏体是一种韧性第二相，分布于马氏体中，可以松弛裂纹尖端的应力峰，增大裂纹扩展的阻力，提高断裂韧度K IC。（√） 26.一般大多数结构钢的断裂韧度K IC都随温度降低而升高。（×） 27.金属材料的抗拉强度越大，其疲劳极限也越大。（√） 28.宏观疲劳裂纹是由微观裂纹的形成、长大及连接而成的。（√） 29.材料的疲劳强度仅与材料成分、组织结构及夹杂物有关，而不受载荷条件、工作环境及表面处理条件的影响。（×） 30.应力腐蚀断裂并是金属在应力作用下的机械破坏与在化学介质作用下的腐蚀性破坏的叠加所造成的。（×） 31.氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。（√） 32.含碳量较低且硫、磷含量较高的钢，氢脆敏感性低。（×） 33.在磨损过程中，磨屑的形成也是一个变形和断裂的过程。（√）
一、一结构如题一图所示。钢杆1、2、3的横截面面积为A=200mm 2，弹性模量E=200GPa ，长度l =1m 。 制造时3杆短了△=。试求杆3和刚性梁A B 连接后各杆的内力。（15分） 二、题二图所示手柄，已知键的长度30 mm l =，键许用切应力[]80 MPa τ=，许用挤压应力 bs []200 MPa σ=，试求许可载荷][F 。（15分） []τ、切变模量G ，试 （15分） 15分） 10分） 、梁长l 及弹性模量E 。试用积分法求截面 A C 七、如图所示工字形截面梁AB ，截面的惯性矩672.5610z I -=?m 4 ，求固定端截面翼缘和腹板交界处点 a 的主应力和主方向。（15分） 一、（15分） （1）静力分析（如图（a ）） 图（a ） ∑=+=231,0N N N y F F F F （a ） ∑==31,0N N C F F M （b ） （2）几何分析（如图（b ）） 图（b ） （3）物理条件 EA l F l N 11= ?，EA l F l N 22=?，EA l F l N 33=? （4）补充方程 ?=++EA l F EA l F EA l F N N N 3212 （c ） （5）联立（a ）、（b ）、（c ）式解得： 二、（15分） 以手柄和半个键为隔离体， 取半个键为隔离体，bs S 20F F F == 由剪切：S []s F A ττ=≤，720 N F = 由挤压：bs bs bs bs [][], 900N F F A σσ= ≤≤ 取[]720N F =。
三、（15分） 0AB ?=, A B M a M b ?=? 得 e B a M M a b =+, e A b M M a b =+ 当a b >时 d ≥b a >时 d ≥ 四、（15分） 五、（10分） 解：在距截面A 为x 由 d 0d x σ=，可求得 2 l x = 对应的max 3 12827π)a Fl d σ=( 六、（15分） 由边界条件,x l w w ==33 00b h b h 4302A ql w Eb h =-（↓） ， 3 3 083C ql Eb h θ=（ ） 七、（15分） 解：18.3610 56.7207 .075.010506 3=????=-σ MPa （压应力） 79.810 56.7203.010853015010506 93=???????=--τ MPa max min 2x y σσσσ+=±2.3802.2-MPa 02.21=σMPa ，20σ=，338.2σ=-MPa 一、题一图所示的杆件两端被固定，在C 处沿杆轴线作用载荷F ，已知杆横截面面积为A ，材料的许用拉应力为[]σ+，许用压应力为[]σ-，且[]3[]σσ-+=，问x 为何值时，F 的许用值最大？（本小题15分） 二、题二图所示接头，承受轴向载荷F 作用，试计算接头的许用载荷[F ]。已知铆钉直径d =20mm ，许用正应力[σ]=160MPa ，许用切应力[τ]=120MPa ，许用挤压应力 [σbs ]=340MPa 。板件与铆钉的材料相同。（本小题15分） 三、圆管A 套在圆杆B 上并二者焊在一起如题三图所示，它们的切变模量分别为A G 和B G ，当管两端作用外力偶矩e M 时，欲使杆B 和管A 的max τ相等，试求/B A d d 。（本小题15分） 四、试作题四图所示梁的剪力图和弯矩图。（本小题15分） 五、矩形截面外伸梁由圆木制成，已知作用力 5 kN F =，许用应力[ MPa σ]=10，长度 1 m a =，确定所需木材的最小直径d 。（本小题15分） F qa qa σ3 τa σa σ1 ο 04.77
一、选择题：（请将答案的序号填入括号内） 1、变截面杆受集中力P 作用，如图。设F 1、F 2和F 3分别表示杆中截面1-1，2-2和3-3上沿轴线方向的内力值，则下列结论中哪个是正确的？ ( B ) （A ）F 1=F 2≠F 3； （B ）F 1=F 2=F 3； （C ）F 1≠F 2=F 3； （D ）F 1≠F 2≠F 3。 x C （1题图） （5题图） 2、 若空心圆轴的外径为D 、内径为d, α = D d ，则抗扭截面系数W t = ( πD 3 /16(1-α4 ) )。 3、当梁发生平面弯曲时，其横截面绕（中性轴）旋转。 4、任意图形的面积为A ，Z 0轴通过形心O ，Z 1轴与Z 0轴平行，并相距a ，已知图形对Z 1轴的 惯性矩I 1，则对Z 0轴的惯性矩I Z0为： （ I 1-Aa2 ）。 5、构件内有一单元体，其在xoy 面内的变形如图5所示，该单元体的切应变为（ ）。 6、一水平折杆受力如图6所示，则AB 杆的变形为 （弯曲变形）。 7、图7示各杆均为圆截面细长压杆，所用的材料和截面均相同，但杆长和支承情况不同，则最容易失稳的杆为（ b ）。 (a)(b)(c)(d) （6题图） （7题图） 8、为了保证结构的安全和正常工作，对构件承载能力要求是（足够的刚度、强度、稳定
性）。 9、从图示圆轴中A点和B点处取出单元体，其相应的应力状态分别是( A )。 A B z A B C D 二、填空题： 1、标距为100mm的标准试件，直径为10mm，拉断后测得伸长后的标距为123mm，缩颈处的最小直径为6.4mm，则该材料的伸长率δ=（23%），断面收缩率ψ=（59.04%）。 2、如图所示螺栓在拉力F作用下，剪切面积A s=（Πdh ），挤压面积A bs= (π D2/4-Πd2/4 )。 3、直径为D的实心圆轴，两端受扭转力矩作用，轴内最大切应力为τ，两端的相对扭转角为υ。若轴的直径改为D/2，则轴内的最大切应力是原来的（8 ）倍，两端的相对扭转角是原来的（16 ）倍。 （2题图） 4、悬臂梁受力如图5所示，当梁直径减少一倍，则最大挠度w max是原梁的（16 ）倍。 三、计算题： 如图所示，横梁AB为刚性杆，不计其变形，承受荷载F=40kN。杆1、2的材料、横截面面积、长度均相同。材料的许用应力为[σ]=160MPa。试求：（1）杆1与杆2的轴力；（2）杆1与杆2的横截面面积。
金属材料的力学性能指标是表示其在力或能量载荷作用下（环境）变形和断裂的某些力学参量的临界值或规定值。 材料的安全性指标：韧脆转变温度Tk；延伸率；断面收缩率；冲击功Ak；缺口敏感性NSR 材料常规力学性能的五大指标：屈服强度；抗拉强度；延伸率；断面收缩率；冲击功Ak；硬度；断裂韧性 第一章单向静拉伸力学性能 应力和应变：条件应力条件应变 = 真应力真应变 应力应变状态：可在受力机件任一点选一六面体，有九组应力，其中六个独立分量。其中必有一主平面，切应力为零，只有主应力，且 ，满足胡克定律。 应力软性系数：最大切应力与最大正应力的相对大小。 1 弹变1）弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。ae=1/2σeεe=σe2/2E。取决于E和弹性极限，弹簧用于减震和储能驱动，应有较高的弹性比功和良好弹性。需通过合金强化及组织控制提高弹性极限。 2）弹性不完整性：纯弹性体的弹性变形只与载荷大小有关，而与加载方向及加载时间无关，但对实际金属而言，与这些因素均有关系。 ①滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。与材料成分、组织及试验条件有关，组织约不均匀，温度升高，切应力越大，滞弹性越明显。金属中点缺陷的移动，长时间回火消除。 弹性滞后环：由于实际金属有滞弹性，因此在弹性区内单向快速加载、卸载时，加载线与卸载线不重合，形成一封闭回路。吸收变形功 循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力（塑性区加载，塑性滞后环），也叫内耗（弹性区加载），或消震性。 ②包申格效应： 定义：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，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。（反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形立即开始了） 解释：与位错运动所受阻力有关，在某滑移面上运动位错遇位错林而使其弯曲，密度增大，形成位错缠结或胞状组织，相对稳定。卸载后同向拉伸，位错线不能显著运动。但反向载荷使得位错做反向运动，阻碍
材料力学竞赛试题答案
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2012材料力学竞赛试题与答案 一.（10分）图示杆系中，杆6比设计长度略短，误差为δ，诸杆的刚度同为EA ，试求将杆6装配到A 、C 之间后该杆的内力。 解： X 1作用下各杆内力：14N 3N 2N 1N 2 2 X F F F F - ====，16N 5N X F F == 单位载荷1作用下各杆内力：2 2 4N 3N 2N 1N -====F F F F ，16N 5N ==F F 为一次超静定问题，力法正则方程为： δδ=111X () EA a a a EA l F F EA i i i 212211222 22411N N 11+=??? ? ?????+???==∑δ 代入正则方程得 () δ=+EA X a 1 212， () a EA a EA X δ δ207.02 121=+= 二.（10分）如图所示，AB 和CD 为尺寸相同的圆截面杆，位于同一水平面内。AB 为钢杆，CD 为铝杆，两种材料的切变模量之比为3:1。若不计BE 和ED 两杆的变形，试问铅垂力F 将以怎样的比例分配于AB 和CD 两杆？ A B C D δ a a 1 2 3 4 5 6 题 A B C D a a 轴承 E F A B C D 1 2 3 4 5 6 X X A B C D 1 2 3 4 5 6 1 1
解： 一次超静定问题 设作用在BE 、DE 杆上的力分别为B F 、D F 平衡方程： F F F D B =+ （1） 变形协调方程： DC BA ??= （2） 物理方程： P I G l a F AB B BA ??= ?，P I G l a F DC D DC ??=? （3） 因为 CD AB G G 3= （4） 把式（3）、（4）代入式（2）并与式（1）联立 解得 F F B 43=，F F D 4 1= 三.（10分）如图所示，刚架ABC 的EI =常量；拉杆BD 的横截面积为A ，弹性模量为E 。试求C 点的铅垂位移。（刚架内轴力、剪力对位移的影响不计） 解： 根据平衡方程可求出BD 杆的轴力F N qa 2 1=，1=N F ()↓+= ??? ?????+???+??=EI qa EA qa a a qa a a qa EI EA a qa w C 24723221214321311214 222 四.（15分）图示钢制圆轴受拉、扭联合作用，已知圆轴直径mm 10=d ，材料的弹性模量GPa 200=E ，泊松比29.0=ν。现采用应变花测得轴表面O 点的应变值，沿轴线方向6010300-?==εεa ，沿与轴线成 ο45方向64510140-?-==ο εεb ，试求载荷F 和T 的大小。 q A B D C a a a 题三 1 A B C M 图 a a q A B C M 图 22 1qa qa 21 1 F O ο 45 b a F T T σ τO ο 45 σ O
07 秋材料力学性能 一、填空：（每空1分,总分25分） 1.材料硬度的测定方法有、和。 2.在材料力学行为的研究中，经常采用三种典型的试样进行研究，即、和。 3.平均应力越高，疲劳寿命。 4.材料在扭转作用下,在圆杆横截面上无正应力而只有,中心处切 应力为,表面处。 5.脆性断裂的两种方式为和。 6.脆性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则；塑性材料切口根 部裂纹形成准则遵循断裂准则； 7.外力与裂纹面的取向关系不同，断裂模式不同，张开型中外加拉 应力与断裂面，而在滑开型中两者的取向关系则为。 8．蠕变断裂全过程大致由、和 三个阶段组成。 9．磨损目前比较常用的分类方法是按磨损的失效机制分为、和腐蚀磨损等。 10．深层剥落一般发生在表面强化材料的区域。
11．诱发材料脆断的三大因素分别是、和 。 二、选择：（每题1分，总分15分） （）1. 下列哪项不是陶瓷材料的优点 a）耐高温 b) 耐腐蚀 c) 耐磨损 d)塑性好 （）2. 对于脆性材料，其抗压强度一般比抗拉强度 a)高b)低c) 相等d) 不确定 （）3.用10mm直径淬火钢球，加压3000kg，保持30s，测得的布氏硬度值为150的正确表示应为 a) 150HBW10／3000／30 b) 150HRA3000／l0／ 30 c) 150HRC30／3000／10 d) 150HBSl0／3000／30 （）4.对同一种材料，δ5比δ10 a) 大 b) 小 c) 相同 d) 不确定 （）5.下列哪种材料用显微硬度方法测定其硬度。 a) 淬火钢件 b) 灰铸铁铸件 c) 退货态下的软钢 d) 陶瓷 （）6.下列哪种材料适合作为机床床身材料 a) 45钢 b) 40Cr钢 c) 35CrMo钢 d) 灰铸铁（）7.下列哪种断裂模式的外加应力与裂纹面垂直，因而 它是最危险的一种断裂方式。
湖南省第六届大学生力学竞赛试题——材料力学 （竞赛时间：180分钟） 请将答案写在相应横线上，答案正确给全分，答案不正确给零分。 一、刚性横梁AB 由四根长为i l (1,2,3,4)i =的钢丝悬挂，每根钢丝的拉伸刚度均为EA ，第i 根钢丝距A 端的距离为i a ，在未受力时横梁AB 处于水平位置，今在AB 上作用载荷P 。则： （1）结构的静不定度为 （2分）； （2）用各杆轴力N i (1,2,3,4)i =表示的变形协调条件为 （ 4分）； （3）今欲使刚性横梁仍保持水平，则P 力距A 端的距离x = （4分）。 题一图 题二图 二、左端固定的圆截面轴由两种材料组成，并且内、外两轴紧密接合，截面尺寸及材料性 密 封 线
质见下表。 今在 轴表 面沿与母线成45°方向焊上一直径为1mm 的细铜丝ab （把铜丝拉直，在两端焊牢，且无初始应力），铜的弹性模量为E 0=8×104MPa 。在轴的右端加上力偶矩m 0=1.2kN·m。则： （1）内轴扭矩T (x ) = （3分）； （2）外轴扭矩T (x ) = （3分）； （3）细铜丝横截面上的应力σ= （6分）； 三、如图所示一根足够长的钢筋，放置在两刚性平台上，在CD 中点K 处作用载荷F 。钢筋单位长度的重量为q ，抗弯刚度为EI 。则 （1）C 、D 处刚好脱离桌面时，F = ；（4分） （2）当F =2qa 时，K 点的位移为 。（3分） （3）当F =0时，K 截面的弯矩与a 的关系为 ；（5分） 题三图 题四图 直径（mm ） 弹性模量E （MPa ） 切变模量G （MPa ） 泊松比μ 外轴 D =100，d =50 0.7×105 2.62×104 0.33 内轴 d =50 2.1×105 7.86×104 0.33 M C B 3 A D M a 2a/3 h
材力第4版自测题 一、填空题（每空1分，共20分） 1.杆件基本变形中，轴向拉压杆横截面上的内力是，扭转圆轴横截上的内力是，平面弯曲梁横截面上的内力是和。 2.单位体积物体内所积蓄的应变能称为，在轴向拉压和扭转变形下，其表达式分别为、，两表达式的适用范围是。 3.低碳钢圆截面试件轴向拉伸时，沿截面破坏；铸铁圆截面试件轴向拉伸时，沿 面破坏。低碳钢圆截面试件受扭时，沿截面破坏；铸铁圆截面试件受扭时，沿面破坏。 4.图示悬臂梁，抗弯刚度为EI，则挠曲线的近似微分方程为，边界条件是。 P X L W 5.矩形截面梁横截面上最大切应力出现在，其值为。 6.对于下图中所示的应力状态，该点的最大正应力（代数值）为，最小正应力（代数值）为，该点的最大切应力为；用第四强度理论校核时，其相当应力为。 10 10 20 50 单位（MPa） 二、单项选择题（每小题2分，共20分） 1.关于塑性材料，下列说法中正确的是（） A.伸长率δ≥5％的材料是塑性材料 B.伸长率δ<5％的材料是塑性材料 C.材料经过冷作硬化后，其塑性提高 D.塑性材料的典型代表是灰铸铁 2.铸铁梁受力如图所示，其最佳截面形状及安放形式是（）
A B C D P A B 3.对于各向同性材料，下列说法中正确的是（） A.线应变只与切应力有关 B.切应变与正应力无关 C.切应变与正应力有关 D.线应变既与正应力有关，也与切应力有关 4.矩形截面梁在横力弯曲的情况下，下列说法中正确的是（） A.横截面上的正应力和切应力沿截面高度均按线性规律变化 B.横截面上只有切应力沿截面高度按线性规律变化 C.横截面上只有正应力沿截面高度按线性规律变化 D.横截面上的正应力和切应力沿截面高度均不按线性规律变化 5.等截面实心圆轴，当端面作用的扭转力偶矩为M时开始屈服。其将沿横截面面积增加一倍（截面仍为圆形），该圆轴屈服时的扭转力偶矩是（） A.2M B.22M C.2M D.4M 6.长度因数的物理意义是（） A.压杆绝对长度的大小 B.对压杆材料弹性模量的修正 C.压杆截面面积的修正 D.压杆两端约束对其临界力的影响折算成杆长的影响 7.边长为d的正方形截面杆（1）和（2），如图所示，杆（1）是等截面，杆（2）为变截面。 两杆受同样的冲击荷载作用。对这两种情况下的动荷系数k d 和杆内最大动应力ζ dmax ，下 列结论中正确的事（） A.（k d ） 1 <（k d ） 2 ，（ζ dmax ） 1 <（ζ dmax ） 2 ； B.（k d ） 1 <（k d ） 2 ，（ζ dmax ） 1 >（ζ dmax ） 2 ； C.（k d ） 1 >（k d ） 2 ，（ζ dmax ） 1 <（ζ dmax ） 2 ； D.（k d ） 1 >（k d ） 2 ，（ζ dmax ） 1 >（ζ dmax ） 2 ； P P H D d d D
《工程材料力学性能》课后答案 机械工业出版社 2008第2版 第一章 单向静拉伸力学性能 1、 试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什 么？ 2、 决定金属屈服强度的因素有哪些？【P12】 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。 外在因素：温度、应变速率和应力状态。 3、 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？【P21】 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 4、 剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？【P23】 答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。 5、 何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？ 答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。 6、 论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路，推导格雷菲斯方程，并指出该理论的局限性。 【P32】 答： 212?? ? ??=a E s c πγσ，只适用于脆性固体,也就是只适用于那些裂纹尖端塑性变形可以忽略的情况。 第二章 金属在其他静载荷下的力学性能 一、解释下列名词： （1）应力状态软性系数—— 材料或工件所承受的最大切应力τ max 和最大正应力σmax 比值，即： () 32131max max 5.02σσσσσστα+--== 【新书P39 旧书P46】 （2）缺口效应—— 绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体，往往存在截面的急剧变化，如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等，这种截面变化的部分可视为“缺口”，由于缺口的存在，在载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化，产生所谓的缺口效应。【P44 P53】 （3）缺口敏感度——缺口试样的抗拉强度σbn 的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σ b 的比值，称为缺口敏感度，即： 【P47 P55 】 （4）布氏硬度——用钢球或硬质合金球作为压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。【P49 P58】 （5）洛氏硬度——采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以测量压痕深度所表示的硬度【P51 P60】。 （6）维氏硬度——以两相对面夹角为136。的金刚石四棱锥作压头，采用单位面积所承
2010—2011材料力学试题及答案A 一、单选题（每小题2分，共10小题，20分） 1、 工程构件要正常安全的工作，必须满足一定的条件。下列除（ ）项，其他各项是必须满足的条件。 A 、强度条件 B 、刚度条件 C 、稳定性条件 D 、硬度条件 2、内力和应力的关系是（ ） A 、内力大于应力 B 、内力等于应力的代数和 C 、内力是矢量，应力是标量 D 、应力是分布内力的集度 3、根据圆轴扭转时的平面假设，可以认为圆轴扭转时横截面（ ）。 A 、形状尺寸不变，直径线仍为直线。 B 、形状尺寸改变，直径线仍为直线。 C 、形状尺寸不变，直径线不保持直线。 D 、形状尺寸改变，直径线不保持直线。 4、建立平面弯曲正应力公式z I My =σ,需要考虑的关系有（ ）。 A 、平衡关系,物理关系，变形几何关系； B 、变形几何关系，物理关系，静力关系； C 、变形几何关系，平衡关系，静力关系； D 、平衡关系, 物理关系，静力关系； 5、利用积分法求梁的变形，不需要用到下面那类条件（ ）来确定积分常数。 A 、平衡条件。 B 、边界条件。 C 、连续性条件。 D 、光滑性条件。 6、图示交变应力的循环特征r 、平均应力m σ、应力幅度 a σ分别为（ ）。 A -10、20、10； B 30、10、20； C 31 - 、20、10； D 31-、10、20 。
7、一点的应力状态如下图所示，则其主应力1σ、2σ、3σ分别为（）。 A 30MPa、100 MPa、50 MPa B 50 MPa、30MPa、-50MPa C 50 MPa、0、-50Mpa、 D -50 MPa、30MPa、50MPa 8、对于突加载的情形，系统的动荷系数为（）。 A、2 B、3 C、4 D、 5 9、压杆临界力的大小，（）。 A 与压杆所承受的轴向压力大小有关； B 与压杆的柔度大小有关； C 与压杆材料无关； D 与压杆的柔度大小无关。 10、利用图乘法计算弹性梁或者刚架的位移，要求结构满足三个条件。以下那个条件不是必须的（） A、EI为常量 B、结构轴线必须为直线。 C、M图必须是直线。 D、M和M至少有一个是直线。 二、按要求作图(共12分) 1、做梁的剪力、弯矩图(10分)
《材料力学性能》期末试卷 试卷审核人：考试时间： 注意事项：１.本试卷适用于材料类学生使用。 ２.本试卷共5页，满分100分。答题时间90分钟。班级：姓名：学号： 一、名词解释（具体要求。本大题共5道小题，每 小题5分，共25分） 1．包申格效应： 2．静力韧度：
3．低温脆性： 4．缺口敏感度： 5．应力腐蚀： 二、选择题（具体要求。本大题共5道小题，每小Array题3分，共15分） ～ 1.比例试样的尺寸越短，其断后伸长率会（） a）越高；b）越低；c）不变；d）无规律 2.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（） 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； 3.当应变速率在（）内，金属力学性能没有明显变化，可按静载荷 处理。 a)10-4～10-2s-1；b）10-2～10-1 s-1；c）10-6～106 s-1；d）无规律 4.在缺口试样的冲击实验中，缺口越尖锐，试样的冲击韧性（） a)越大；b）越小；c）不变；d）无规律
5.材料的断裂韧度K 随板厚或构件截面尺寸的增加而（） IC a)减少；b）增加；c）不变；d）无规律 二、简答题（具体要求。本大题共4道小题，每小Array题10分，共40分） 1.试叙述脆性断裂和韧性断裂的区别。 2.与拉伸试验相比，扭转试验有什么特点？
3.今有如下零件和材料需测定硬度，试说明选用何种硬度试验方法 为宜。 （1）灰铸铁；（2）渗碳层的硬度分布；（3）高速钢刀具（4）鉴别钢中的隐晶马氏体与残余奥氏体（5）龙门刨床导轨 4.光滑试样拉伸和缺口缺口试样拉伸，那种试验方法测得的t 高？ k 为什么？
一、判断题（正确打“√”，错误打“X ”，本题满分为10分） 1、拉杆伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力的存在。( ) 2、圆截面杆件受扭时，横截面上的最大切应力发生在横截面离圆心最远处。( ) 3、两梁的跨度、承受载荷及支承相同，但材料和横截面面积不同，因而两梁的剪力图和弯矩图不一定相同。( ) 4、交变应力是指构件内的应力，它随时间作周期性变化，而作用在构件上的载荷可能是动载荷，也可能是静载荷。( ) 5、弹性体的应变能与加载次序无关，只与载荷的最终值有关。（ ） 6、单元体上最大切应力作用面上必无正应力。( ) 7、平行移轴公式表示图形对任意两个相互平行轴的惯性矩和惯性积之间的关系。（ ） 8、动载荷作用下，构件内的动应力与材料的弹性模量有关。( ) 9、构件由突加载荷所引起的应力，是由相应的静载荷所引起应力的两倍。( ) 10、包围一个点一定有一个单元体，该单元体各个面上只有正应力而无切应力。( ) 二、选择题（每个2分，本题满分16分） 1．应用拉压正应力公式A F N =σ的条件是（ ）。 A 、应力小于比例极限； B 、外力的合力沿杆轴线； C 、应力小于弹性极限； D 、应力小于屈服极限。 2．梁拟用图示两种方式搁置，则两种情况下的最大弯曲正应力之比 )(m ax )(m ax b a σσ 为 （ ）。 A 、1/4； B 、1/16； C 、1/64； D 3、关于弹性体受力后某一方向的应力与应变关系有如下论述：正确的是 。 A B C 、有应力不一定有应变，有应变一定有应力； D 、有应力一定有应变，有应变一定有应力。 4、火车运动时，其轮轴横截面边缘上危险点的应力有四种说法，正确的是 。 A ：脉动循环应力： B ：非对称的循环应力； C ：不变的弯曲应力； D ：对称循环应力 5、如图所示的铸铁制悬臂梁受集中力F 作用，其合理的截面形状应为图（ ） 6、对钢制圆轴作扭转校核时，发现强度和刚度均比规定的要求低了20%，若安全因数不变，改用屈服极限提高了30%的钢材，则圆轴的（ ） A 、 强度、刚度均足够； B 、强度不够，刚度足够； (a) (b)
2012年工程材料力学性能期末考题（回忆版） 一、填空 1.规定非比例伸长应力表示 2.真应力真应变（，）和工程应力（，）间的关系为， 3.应力状态软性系数 / ，单向拉伸时 4.各向同性材料的弹性常数有个，各向异性材料的弹性材料有个，独立的有个 5.持久强度是的应力值 6.蠕变断裂主要有、机制 7.单向复合材料的独立特征强度值有个，分别为 8.典型疲劳裂纹扩展曲线的三个区为、、 9.热疲劳应力是由于导致的 10.平面应变断裂任性测试时有效性检验的条件为：1.厚度判据：；2.载荷比判 据： 二、名词解释 1.抗拉强度 2.断裂韧性 3.疲劳极限 4.滞弹性形变 5.临界体积分数 三、简答题 1．叙述单项复合材料在纵向拉伸载荷下的变形过程和失效形式 2．试推导单向复合材料纵向、横向弹性模量与组分弹性模量和体积分数的关系 3．用力学状态图说明：1、加载方式变化时断裂类型变化；2、温度变化时断裂类型的变化 4．试分析影响材料断裂韧性的外部因素和内部因素 5．简述应力集中系数，应力强度因子和临界应力强度因子间的区别 6．描述变动载荷的参量有哪些，写出描述参量之间的关系 四、计算题 1.一个构件由钢A制造，其为1520MPa，断裂韧性为66MPa ，假设设计应力为材料的 一半，那么如果用另一种为2070MPa，为33MPa 的钢B来制造。问：（1）能节省多少质量；（2）如果材料内部有2mm长的缺陷，此两种材料能否使用？其能承受的应力为多大？设Y=1 2.工业应用中，玻璃纤维常用来强化尼龙。如果尼龙基复合材料含有30%体积分数的玻璃纤 维，问纵向加载时纤维承受的载荷分数是多少？（已知玻璃纤维的弹性模量 E=78.53X103MPa，尼龙的弹性模量E=2.83X103MPa）