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工程材料及技术成型2004年试题答案一、名词解释：（每小题2 分，共10 分）1、过冷度：理论结晶温度T O与实际结晶温度Tn 之差称为过冷度。
2、加工硬化：金属在冷态下塑性变形，随着变形程度的增加，其强度和硬度提高，而塑性下降的现象称为加工硬化。
3、同素异构转变：同种晶体材料中，不同类型晶体结构之间的转变称为同素异构转变。
4、结晶：凝固后的固体是晶体，这种凝固过程叫结晶。
5、回火脆性：淬火钢在某些温度范围内回火时，淬火钢出现冲击韧性下降的现象称为回火脆性。
二、填空：（每空0.5 分，共15 分）1、三种晶格缺陷是（点缺陷）、（线缺陷）和（面缺陷）。
2、液态金属结晶时,冷却速度小,过冷度则越(小);结晶后,晶粒（粗大）.3、金属塑性变形主要通过（滑移）和（孪生）两种方式进行。
4、过共析钢进行球化退火处理的两个主要目的是：通过进行（球化退火）处理，消除网状（二次渗碳体）组织，以改善切削加工性和为（最终热处理）作组织准备。
5、结晶范围大的合金，其铸造流动性（较差），容易形成缩（松）。
6、含碳量为0.35%的铁碳合金属（亚共）析钢，退火组织是（铁素体+珠光体）。
如经淬火，其组织是（马氏体）。
7、机器用钢是指（渗碳钢）、（调质钢）、（弹簧钢）和（轴承钢）。
8、钢中最有害的两种元素是（硫）和（磷）。
9、铁碳合金的共析反应式是（A0.77% F0.0218%+Fe3C ），其反应产物称为（珠光体）。
10、消除铸造应力的最有效方法是（去应力退火）。
11、铸造工艺参数是指：（加工余量）、（起模斜度）、（铸造圆角）、（铸造收缩率）。
12、矫正焊接变形的常用方法：（机械矫正法）、（火焰加热矫正法）。
三、选择题：（每小题2分，共20分）1、共析钢加热奥氏体化后，冷却速度很慢，获得的室温组织为（C ）。
A、马氏体；B、贝氏体；C、珠光体、D、托氏体。
2、根据铁-碳合金相图，过共析钢室温组织由（B ）组成。
A、铁素体+珠光体；B、珠光体+二次渗碳体；C、珠光体+莱氏体，D、铁素体+二次渗碳体。
)（E k →第一章：材料电学性能1 如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？用电阻率ρ或电阻率σ评价材料的导电能力.按材料的导电能力（电阻率）,人们通常将材料划分为：）（）超导体（）（）导体（）（）半导体（）（）绝缘体（m .104m .10103m .10102m .1012728-828Ω〈Ω〈〈Ω〈〈Ω〈---ρρρρ2、经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性？金属导体中，其原子的所有价电子均脱离原子核的束缚成为自由电子，而原子核及内层束缚电子作为一个整体形成离子实。
所有离子实的库仑场构成一个平均值的等势电场，自由电子就像理想气体一样在这个等势电场中运动.如果没有外部电场或磁场的影响,一定温度下其中的离子实只能在定域作热振动，形成格波,自由电子则可以在较大范围内作随机运动,并不时与离子实发生碰撞或散射，此时定域的离子实不能定向运动，方向随机的自由电子也不能形成电流。
施加外电场后,自由电子的运动就会在随机热运动基础上叠加一个与电场反方向的平均分量，形成定向漂移，形成电流。
自由电子在定向漂移的过程中不断与离子实或其它缺陷碰撞或散射，从而产生电阻。
E J →→=σ，电导率σ= （其中μ= ，为电子的漂移迁移率，表示单位场强下电子的漂移速度）,它将外加电场强度和导体内的电流密度联系起来,表示了欧姆定律的微观形式.缺陷:该理论高估了自由电子对金属导电能力的贡献值，实际上并不是所有价电子都参与了导电。
（？把适用于宏观物体的牛顿定律应用到微观的电子运动中，并且承认能量的连续性)3、自由电子近似下的量子导电理论如何看待自由电子的能量和运动行为？自由电子近似下，电子的本证波函数是一种等幅平面行波，即振幅保持为常数;电子本证能量E 随波矢量的变化曲线 是一条连续的抛物线.4、根据自由电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、简并度、能态密度、k 空间、等幅平面波和能级密度函数.n 决定，并且其能量值也是不连续的，能级差与材料线度L ²成反比,材料的尺寸越大，其能级差越小，作为宏观尺度的材料,其能级差几乎趋于零，电子能量可以看成是准连续的。
南阳理工学院课程考试参考答案与评分标准考试课程：材料力学学年学期：2012-2013-2试卷类型：A 考试时间：120分钟一、名词解释：（每题2分，共10分）1. 内力：构件内由于发生变形而产生的相互作用力，或由于外力作用使构件内部产生的附加相互作用力。
2. 刚度：构件抵抗变形的能力。
3. 主单元体：在描述点的应力状态的单元体上，其各个表面只有正应力，没有切应力时，称为主单元体。
4. 线应变：单位长度上的变形量。
5. 许用应力：材料实际允许承受的最大应力值，它是极限应力除以安全系数得到的。
二、简答题：（每题5分，共20分）1．简述材料力学中对变形固体所作的三个基本假设。
2．简述胡克定律及主应力状态下广义胡克定律的一般表达式。
3．画出塑性材料拉伸时的应力-应变曲线，并说明分为哪几个阶段。
4．提高梁弯曲强度的措施有哪些？1. 答：材料力学中对变形固体所作的三个基本假设分别是：连续性假设，均匀性假设，各向同性假设。
连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质；均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同；各向同性假设：认为在物体内各个不同方向的力学性能相同。
2.答：胡克定律，σ＝Eε和τ＝Gγ。
主应力状态下广义胡克定律的一般表达式为，ε1＝[σ1－μ（σ2+σ3）]/——ε2＝[σ2－μ（σ1+σ3）]/E，ε3＝[σ3－μ（σ2+σ1）]/E。
3.答：低碳钢拉伸时分为如下变形阶段：弹性变形阶段，塑性变形阶段，强化阶段，局部变形阶段。
4. 答：提高梁弯曲强度的措施有：（1）降低最大弯矩，改变力的分布及作用点，改变支座的位置；（2）提高抗弯截面系数，改变截面形状使更多的材料承受较高的应力，调整截面承受弯矩的位置；（3）采用变截面梁，使承受弯矩较大的部位具有较大的抗弯截面系数。
三、画图题1.如图所示的等直杆横截面横截面面积A=400mm2，作轴力图。
（6分）2. 图中轴A端受固定端约束，B、C处受图示力偶作用，已知M B=30KN•m M C=20KN•m。
厂二u题一图三、（15分）图示矩形截面梁长大连理工大学二OO 四年硕士生入学考试《材料力学》试题一、（10分）指出下列论断是否正确，并简要说明理由。
图示均质等直杆 AB 两端固定，杆内无初应力。
如果杆材料始终处于线弹性范围， 当杆的温度均匀升高时，由约束条件可知，杆的总长度不变，变形△1=0,因而杆的轴向线应变T 0，由胡克定律得『=E & =0,即温度升高不会引起杆的横截面内产生正应力。
二、（10分）图示有缝钢管两端受扭转外力偶 m 作用，已知钢管的外直径为D=40mm ,内径为d =32mm ，钢管材料的许用切应力为[T ]=100MPa ，焊缝材料的许用切应力为[T i ]=12MPa ，求此钢管可传递的最大外扭转力偶矩值。
题二图l=10m ，宽 b=300mm , h=600mm ，受均布载荷 q=4kN/m ,支座C,D 对称于梁。
已知梁材料的许用应力为 [d ]=10MPa ，求支座C,D 距两端距离x 的最大值和最小值各是多少。
四、（15分）图示中间带切槽的钢拉杆 AB 原长l=3m ，受到轴向拉力 F=600kN 作用，B 截面向右线位移u=14mm 。
已知钢材的弹性模量为 E=200GPa ,比例极限为d p =200MPa , 切槽CD 段长l 1=0.5m ,横截面尺寸如图。
求：（1）此时有切槽的 CD 段伸长是多少？ （2） 如果卸载到零，AB 杆比原长长了多少？1 * 11 * I1 A*——---------- 上* . _ 11■f丁- — —- i •------------------ - i 」,■ h■■X.r------- «■I__-__F---- "sJ™* --- ■l-l题三图 题四图五、 （15分）图示平面应力状态单元体 AC 面上无应力，已知 d x =30MPa ，材料的弹性模 量E=200GPa ，泊松比v=0.25，求（1） d y ,T x , T y ； （2）此单元体的三个主应力 d 1, d 2, d 3； （ 3）最大切应力T max ； （4） AC 面法线方向n 的线应变£。
材料物理性能习题与解答吴其胜盐城工学院材料工程学院2007，3目录1 材料的力学性能 (2)2 材料的热学性能 (12)3 材料的光学性能 (17)4 材料的电导性能 (20)5 材料的磁学性能 (29)6 材料的功能转换性能 (37)1材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、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。
解：根据题意可得下表由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ，受到应力为1000N 拉力，其杨氏模量为3.5×109 N/m 2，能伸长多少厘米?解：拉伸前后圆杆相关参数表体积V/mm 3 直径d/mm 圆面积S/mm 2 拉伸前 1227.2 2.5 4.909 拉伸后1227.22.44.524 1cm 10cm40cmLoad Load)(0114.0105.310101401000940000cm E A l F l El l =⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅=⋅=∆-σε0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=A A l lε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力1-3一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。
解：根据可知：1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。
证：1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。
四川大学期末考试试题（B）标准答案及评分标准（2005 ——2006 学年第下学期）课程号：30014530 课序号：0-3 课程名称：材料科学与工程基础适用专业年级：高分子材料与工程2004级学生人数：326 印题份数：340一、判断下列说法是否正确，如果你认为是正确的，请在括号内填（T），反之，则填（F）。
（15分）计分方法每题1分1. 电介质材料在低频下的介电常数低于在高频下的介电常数。
（F）2. 碳钢中含碳量越大，则其屈服强度越高。
( F )3. 材料的刚性越大，材料就越脆。
( F )4. 疲劳破坏是由于裂纹扩展引起的。
( T )5. 在同样的加热条件下，材料的热容量越大，材料的温度上升得越慢。
( T )6. PTFE的摩擦系数很小，所以磨耗也小。
( F )7. 聚氯乙烯可以用作高频绝缘材料。
(F )8. 玻璃化转变温度是橡胶使用的上限温度（F）9. 一般情况下，非晶态材料比晶态材料的强度低、硬度小、导电性差。
（T）10. 键能越高硬度越大，高分子是由共价键连接的，所以高分子材料硬度大。
（F）11. 金属的导电性随着金属中的杂质的增加而下降。
（T）12. 随着离子电荷量增加离子性固体的电导率增加。
（F）13. 软磁材料被外磁场磁化后，去掉外磁场仍然保持较强剩磁。
（F）14. For pure metals, heat is only transported by free electrons. （F）15．n型半导体指在Si、Ge等四价元素中掺入少量五价元素P、Sb、Bi、As （T）二、多选题（15分）计分方法每题1分1.金属材料的弹性模量随温度的升高而（B）。
A. 上升；B. 降低；C. 不变。
2、在面心立方晶体中，塑性形变的滑移面为（B）A、（110）晶面B、（111）晶面C、（010）晶面3、格列菲斯公式a c =2Eγ s / (π.σc 2 ) 中，a c 是（ B ）A 裂纹失稳状态的临界应力；B 临界半裂纹长度；C 裂纹失稳状态的临界半应力4、决定材料硬度的三个主要影响因素是（B）A、键能、温度、测试方法、B、键能、密度、温度、C、电子结构、密度、温度、5、以下关于腐蚀的哪种说法是错误的。
2004级试题-期末考试标准答案及评分标准B四川大学期末考试试题（B）标准答案及评分标准（2005 ——2006 学年第下学期）课程号：30014530 课序号：0-3 课程名称：材料科学与工程基础适用专业年级：高分子材料与工程2004级学生人数：326 印题份数：340一、判断下列说法是否正确，如果你认为是正确的，请在括号内填（T），反之，则填（F）。
（15分）计分方法每题1分1. 电介质材料在低频下的介电常数低于在高频下的介电常数。
（F）2. 碳钢中含碳量越大，则其屈服强度越高。
( F )3. 材料的刚性越大，材料就越脆。
( F )4. 疲劳破坏是由于裂纹扩展引起的。
( T )5. 在同样的加热条件下，材料的热容量越大，材料的温度上升得越慢。
( T )6. PTFE的摩擦系数很小，所以磨耗也小。
( F )7. 聚氯乙烯可以用作高频绝缘材料。
(F )8. 玻璃化转变温度是橡胶使用的上限温度（F）9. 一般情况下，非晶态材料比晶态材料的强度低、硬度小、导电性差。
（T）10. 键能越高硬度越大，高分子是由共价键连接的，所以高分子材料硬度大。
（F）11. 金属的导电性随着金属中的杂质的增加而下降。
（T）12. 随着离子电荷量增加离子性固体的电导率增加。
（F）13. 软磁材料被外磁场磁化后，去掉外磁场仍然保持较强剩磁。
（F）14. For pure metals, heat is only transported by free electrons. （F）15．n型半导体指在Si、Ge等四价元素中掺入少量五价元素P、Sb、Bi、As （T）二、多选题（15分）计分方法每题1分1.金属材料的弹性模量随温度的升高而（B）。
A. 上升；B. 降低；C. 不变。
2、在面心立方晶体中，塑性形变的滑移面为（B）A、（110）晶面B、（111）晶面C、（010）晶面3、格列菲斯公式a c =2Eγ s / (π.σc 2 ) 中，a c 是（ B ）A 裂纹失稳状态的临界应力；B 临界半裂纹长度；C 裂纹失稳状态的临界半应力4、决定材料硬度的三个主要影响因素是（B）A、键能、温度、测试方法、B、键能、密度、温度、C、电子结构、密度、温度、5、以下关于腐蚀的哪种说法是错误的。
材料04级试卷B1材料2004级无机材料物理性能试卷B 参考答案一、名词解释1、 中和效应与压抑效应——玻璃中碱金属离子总浓度较大时，当碱金属离子的总浓度不变，则含有两种碱金属离子比一种碱金属离子的电导率要低。
当两种碱金属离子浓度比例合适时，电导率可降低4～5个数量级的现象为中和效应；当碱金属离子玻璃中加入一种碱土金属氧化物，使得电导率降低的效应为压抑效应。
2、 蠕变与弛豫——对粘弹性体施加恒定应力时，其应变随时间延长而增加的现象为蠕变；对粘弹性体施加恒定应变，其应力随时间延长而减少的现象为弛豫。
3、 铁电体与压电体——在一定温度范围内具有自发极化，极化方向可随外场做可逆转动，且极化强度与外电场呈非线性关系的一类晶体为铁电体；具有压电效应的晶体称为压电体。
二、填空题1、 掰开型、错开型、撕开型2、 S=3KV/4R 大3、元素的热容定律（杜隆-珀替定律）、化合物的热容定律（柯普定律）4、分子（离子）、胶态5、中和效应、压抑效应6、离子式电导、电子式电导7、热击穿、电击穿、化学击穿8、位移、松弛、短、长 三、单项选择题1、B ；2、A ；3、C ；4、B ；5、A ；6、C 、A ；7、B ；8、A ；9、B 四、简答题选择硅酸锆作乳浊剂。
因为氧化铅会熔解，氧化钛因膨胀系数太大与陶瓷釉不适应，故只能选硅酸锆。
五、问答题1、材料具有延性，即具有可塑性，可塑性好的材料必须具有较多的滑移系统，要满足滑移必须满足滑移的几何条件和静电作用条件。
NaCl 型结构对称程度高，刚玉型结构对称程度低，对称程度高的结构较易满足几何条件与静电作用条件，因此，MgO 、AgCl 具有延性，而Al 2O 3在室温下无延性。
2、①玻璃多晶单晶λλλ②与单晶相比，多晶体中晶粒尺寸小，晶界多，晶界处杂质多，声子容易受到散射，其平均自由程小得多，故其热导率比单晶的小；与晶体相比，玻璃中声子平均自由程由于玻璃远程无序使之较小，因而，玻璃的热导率比晶体的小。
2004北京航天航空大学材料力学试题一、选择题（本题共12分，每小题各6分）1、用E、G、μ分别表示弹性模量、剪切弹性模量与泊松比，则G=E/[2（1+μ）]适用于：（A）各向同性材料；（B）各向异性材料；（C）各向同性材料和各向异性材料；（D）正交各向异性。
2、由同一材料组成的变截面杆的横截面面积分别为2A和A，受力如图示，E为常数。
有下列结论：（A）D截面位移为0；（B）D截面位移为Fl/(2EA)；（C）D截面位移为Fl/(4EA);（D）D截面位移为Fl/(EA)。
题一、2图二、填空题（本题共18分，每小题各6分）1、某点的应力状态如图所示，已知材料的弹性模量E和泊松比μ，则该点沿x和α=45°方向的线应变分别为εx= ε45°= 。
题二、1图2、如图所示，铸铁T字形截面梁的许用应力分别为：许用拉应力[σt]=50MPa，许用压应力[σc]=200MPa。
则上下边缘距中性轴的合理比值y1/y2= 。
（C为形心）题二、2图3、平面框架受切向分布载荷q，则A截面上的弯矩、轴力、剪力分别为：、、。
题二、3图题三图三、（本题15分）实心轴直径为d，空心轴内外径比为0.9，欲使空心轴和实心轴有相等的强度，求其重量比和刚度比。
设两轴材料相同。
四、（本题15分）作梁的剪力、弯矩图。
题四图五、（本题15分）图示梁，材料E=2×105MPa，C处上下表面各贴一个电阻片，并接成半桥，应变仪读数△ε=6×10-4。
求：（1）F=？；（2）梁内σmax。
题五图六、（本题15分）圆钢杆受力如图，已知直径d=20mm，弯矩M1=80N·m，扭矩M2=100N·m，[σ]=170MPa。
用第四强度理论确定力F的许用值。
题六图七、（本题15分）杆系如图所示，在B端受到集中力F作用。
已知杆AB的抗弯刚度为EI，杆CD的抗拉刚度为EA。
略去剪切变形的影响。
试用卡氏第二定理求B端的铅垂位移。
贵州大学2007-2008学年第一学期考试试卷 A 缺口效应；因缺口的存在，改变了缺口根部的应力的分布状态，出现：①应力状态变硬(由单向拉应力变为三向拉应力)；②应力集中的现象称为缺口效应。
解理台阶；在拉应力作用下，将材料沿某特定的晶体学平面快速分离的穿晶脆性断裂方式称为解理断裂，称该晶体学平面为解理平面；在该解理平面上，常常会出现一些小台阶，叫解理台阶；这些小台阶有汇聚为大的台阶的倾向，表现为河流状花样。
冷脆转变；当温度T℃低于某一温度T K时，金属材料由韧性状态转变为脆性状态，材料的αK 值明显降低的现象。
热疲劳；因工作温度的周期性变化，在构件内部产生交变热应力循环所导致的疲劳断裂，表现为龟裂。
咬合磨损；在摩擦面润滑缺乏时，摩擦面间凸起部分因局部受力较大而咬合变形并紧密结合，并产生形变强化作用，其强度、硬度均较高，在随后的相对分离的运动时，因该咬合的部位因结合紧密而不能分开，引起其中某一摩擦面上的被咬合部分与其基体分离，咬合吸附二、计算题（共42分,第1题22分，第2题20分）1、一直径为10mm，标距长为50mm的标准拉伸试样，在拉力P=10kN时，测得其标距伸长为50.80mm。
求拉力P=32kN 时，试样受到的条件应力、条件应变及真应力、真应变。
（14分）该试样在拉力达到55.42kN时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到67.76kN后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为57.6mm，最小处截面直径为8.32mm；求该材料的屈服极限σs、断裂极限σb、延伸率和断面收缩率。
（8分）解：d0=10.0mm, L0= 50mm,P1=10kN时L1= 50.80mm；P2=32kN因P1、P2均远小于材料的屈服拉力55.42kN，试样处于弹性变形阶段，据虎克定律有：P1: P2 =⊿L1:⊿L2 =（L1-L0）:（L2-L0）L2-L0 =(L1-L0)×P2/P1 =0.8 ×32/10 =2.56(mm)=> L2 = 52.56(mm)2 分此时：F0 =πd02/4 =78.54 mm2由：F2×L2=F0×L0 => F2= F0×L0/L2 =78.54×50/52.56=74.71 (mm2)2 分条件应力：σ= P/F0 =32kN/78.54mm2=407.44Mpa 2分相对伸长：ε= (L2-L0)/L0=(52.56-50)/50= 0.0512 = 5.12% 2分相对收缩：ψ=(F0 –F2)/F0=( 78.54 -74.71)/78.54= 0.0488=4.88%2分真实应力：S=P/F2= 32kN/74.71mm2=428.32Mpa 2分真实应变：e =ln(L2 /L0)=ln(52.56/50)=0.0499=4.99%= -ψe 2分L k = 57.6mm,d k = 8.32mm, F k =πd K2/4 = 54.37 mm2屈服极限：σS =55.42kN/78.54 mm2 = 705.6MPa 2分断裂极限：σb = 67.76kN/78.54 mm2 = 862.7Mpa 2分延伸率：δ= (L K-L0)/L0= (57.6-50)/50 = 0.152= 15.2% 2分断面收缩率:ψk=(F0-F k)/F0=(78.54-54.37)/78.54=0.3077= 30.77% 2分2、某大型构件中心有长为4mm的原始裂纹，该构件在频率为50Hz，σMAX =-σMIN =85MPa的周期循环应力下工作，已知该裂纹的扩展速率为：dɑ/dN =C(ΔK )n，其中：n=3，C=2.4×10-16，且知Y=√π，2ɑC=32mm，问该构件在此循环应力下能安全工作多长时间？解：ɑ0 = 4mm/2 = 2mm=0.002m，ɑC=32mm/2 = 0.016m 4分Δσ=σMAX -σMIN=85Mpa-(-85MPa)=170Mpa 2分ΔK = K MAX-K MIN =YσMAX√ɑ- YσMIN√ɑ= Y(σMAX -σMIN)√ɑ= YΔσ√ɑ2分dɑ/dN= C(ΔK )n => dN=[1/ C(ΔK )n] dɑNf = ∫0Nf dN =∫ɑ0ɑc[1/ C(ΔK )n] dɑ=∫ɑ0ɑc[1/ C(YΔσ√ɑ)n] dɑ= ∫ɑ0ɑc[1/(2.4×10-16 ×π3/2 ×1703 ×ɑ3/2)] dɑ= 1016/(2.4×3.143/2×1703)∫ɑ0ɑc[1/ɑ3/2] dɑ=1.523×108×[ (-1)/(3/2-1)] [1/ɑC1/2 -1/ɑ01/2]=1. 523×108×2(1/0.0021/2-1/0.0161/2) =1. 523×108×2×(22.36-7.91)= 4.406×109 (次)10分工作时间：T=4.406×109/50(Hz)=8.81×107(s) = 8.81×107/3600 (hr)=24479.5hr 2分结论：在该应力条件下，该构件大约可工作24480小时。
三、简述题（共24分,每小题12分）1说明冲击韧性测试原理，测试的力学性能指标A K的物理意义并说明它由哪几个阶段部分组成？冲击试验原理：能量原则——摆锤冲断试样前后所产生的能量损失A K；A K= G(H1-H2) αK = A K/ F F =8×10mm2A K的物理意义：试样冲断过程中所吸收的总能量A K；A K可分为三个部分：AⅠ、AⅡ、AⅢA K= AⅠ+AⅡ+AⅢ其中AⅠ为弹性功，AⅡ为形变强化阶段的弹塑性变形功，AⅢ为裂纹扩展阶段的裂纹扩展功。
2．何谓J积分的守恒性？在应用J积分处理裂纹扩展问题时有何特点？J积分的守恒性是指：J积分与积分路径无关在应用J积分处理裂纹扩展问题时：①积分回路很小时，其包围区域可仅为裂纹尖端，此时J积分仅描述了裂纹尖端聚集的能量，也即该裂纹尖端的应力应变的集中程度，可表征该裂纹的扩展能力，即J I也可看成裂纹扩展的动力；②积分回路很大时，积分回路可扩展至裂纹尖端屈服区之外而进入完全的线弹性变形区，此时可在线弹性状态下求解该J积分，解决弹塑性变形条件下的裂纹扩展问题。
③由于塑性变形不可逆，不允许卸载，故J积分原则上不能处理裂纹失稳扩展的问题，只能处理J IC指裂纹开始扩展点，而非失稳扩展点。
四、作图题（共14分）已知某材料的σ-1为600Mpa，σb为800Mpa，作出其疲劳图并在图中标出其应力循环的安全工作区，求其应力循环对称系数为r时的σr，并在疲劳图上标出其相应的σmax、σmin、σm、σa，该材料在σmax=720Mpa，σmin=220Mpa的循环应力下工作，问是否安全？σm=（σmax + σmin）/2 =（720+ 220）/2=470(Mpa)σa=（σmax -σmin）/2 =（720- 220）/2=250(Mpa)图中位于D点，坐标为（470，250），处于应力循环的安全工作区，故该应力循环安全。
贵州大学2007-2008学年第一学期考试试卷 B《材料力学性能》参考答案及评分标准注意事项：1. 请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。
2. 请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。
3. 不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。
指材料在没有出现明显塑性变形就产生的断裂行为。
其断口平整、光亮，与正应力垂直，有放射状花样或闪烁状光泽。
其塑性变形量一般小于5%。
3.形变硬化；指材料在明显屈服后，随着塑性变形量的加大，所需应力值也须相应加大(即材料的外拉力也需增加)的现象。
表征材料阻碍继续塑性变形的能力。
4.平面应力；其：σx ≠0；σy ≠0；σz =0εx ≠0 ；εy ≠0；εz ≠0为二向应力状态。
一般为薄板的应力状态。
5.高温蠕变；金属材料在高温和持久载荷的共同作用下，出现随时间的延长而塑性变形增加的现象。
二、计算题（共45分,第1题25分，第2题20分）1、一直径为8mm ，标距长为40mm 的拉伸试样，在拉力P=18.9kN 时，测得其标距伸长为41.754mm 。
求试样此时的条件应力、条件应变及真应力、真应变。
该试样在拉力达到24.96kN 时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到36.36kN 后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为47.6mm ，最小截面直径为5.42mm ；求其屈服极限σs 、断裂极限σb 、延伸率和断面收缩率。
解： d 0 = 8.0mm, F 0 =πd 02/4 = 50.27 mm 2L 0 = 40mm, L 1 = 41.754mmL k = 47.6mm,d k = 5.42mm, F k =πd K2/4 = 23.07 mm2由：F1×L1=F0×L0=>F1= F0×L0/L1=50.27×40/41.754=48.16 (mm2) 3分条件应力：σ= P/F0 =18.9kN/50.27mm2=376.0MPa 2分真实应力：S=P/F1= 18.9kN/48.16mm2= 392.44Mpa 2分相对伸长：ε= (L1-L0)/L0=(41.754-40)/40= 0.044 = 4.4% 2分相对收缩：ψ=(F0 -F1)/F0=(50.27-48.16)/50.27= 0.042=4.2% 2分真实应变： e =ln(L1 /L0)=ln(41.754/40)=0.0429=4.29%= -ψe2分屈服极限：σS =24.96kN/50.27 mm2 = 496.5MPa 3分断裂极限：σb = 36.36kN/50.27 mm2 = 723.3Mpa 3分延伸率：δ= (L K-L0)/L0= (47.6-40)/40 = 0.19= 19% 3分断面收缩率:ψk=(F0-F k)/F0=(50.27- 23.07)/50.27=0.541= 54.1% 3分2、一大型板件中心有一宽度为4.8mm的穿透裂纹，其材料的σS=760MPa，K IC=102MPa.M1/2；板件受650Mpa的单向工作应力，问：(1) 该裂纹尖端的塑性屈服区尺寸6分(2) 该裂纹尖端的应力场强度因子的大小6分(3) 该板件是否能安全工作3分(4) 该板带有此裂纹安全工作所能承受的最大应力5分解：a = 0.0048 /2=0.0024(m)K I =Y σ√(a + r y) =σ√π(a + r y)r y= Ro/2= K I2/4√2πσS2联立求解得：K I =Yσ√a/√(1- Y2σ2/4√2πσS2)=√π×650×106×√0.0024/√(1-π×6502×/4√2π×7602)=√π×650×106×√0.0024/√(1-0.178×(650/760)2)=60.49×106=60.49 MPa.M1/2该裂纹尖端的应力场强度因子：K I=该裂纹尖端的塑性屈服区尺寸Ro：Ro=2r y=K I2/2√2πσS2=60.492/2√2π×7602=0.00071m=0.71mm r y =0.355mm=0.000355m因K I=60.49MPa.m1/2 < K IC=102MPa.m1/2，故该板件能安全工作；在该工作条件下，板件中所允许的最大裂纹尺寸a C：K I =Yσ√(a + r y)=> K IC =Y σ√(a C + r y)=> a C = K IC2/ Y2σ2 - r y a C = 1022/(π× 6502) - 0.000355 = 0.00784- 0.000355=7.48mm板件中所允许的最大裂纹尺寸为：7.48mm× 2 = 14.96mmK I =Y σ√(a + r y)=> K IC =Y σC√(a + r y) =>σC= K IC/ Y√(a + r y) σC= 102/√π√(0.0024+ 0.000355)=1096.4 MPa=1096.4 MPa三、简述题（共14分）1．疲劳裂纹扩展分哪三阶段？各阶段在断口上有何特征表现？疲劳裂纹扩展分三阶段：疲劳裂纹的萌生、疲劳裂纹的亚稳扩展、疲劳裂纹的失稳扩展（瞬时破断），各阶段断口特征分别为：5分（1）疲劳裂纹源（萌生）区：裂纹萌生地，常产生于各种缺陷及应力集中处。
