《材料结构及性能》习题

工程材料作业答案作业1 材料结构基础1.实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷?它们对性能有什么影响?实际金属晶体存在点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。

（1）点缺陷使周围晶格发生畸变，提高晶体内能量，降低电导率，提高强度；（2）线缺陷越多，其运动越困难，材料的强度、硬度越高，脆性越大，塑性越差；（3）面缺陷越多，晶粒越细，强度越高，塑性也越好；（4）体缺陷：孔洞影响材料的力学、光学、热学性能；裂纹影响材料的力学性能；夹杂影响材料的力学、光学、电学性能。

2.金属常见的3种晶体结构是什么？画出结构示意图。

（1）体心立方（bcc）（2）面心立方（fcc）（3）密排六方（hcp）3.按价键结构对材料进行分类，简述各类材料的性能特点。

种类价键结构性能特点金属材料金属键有光泽、塑性、导电、导热、较高强度和刚度无机非金属材料离子键、共价键耐高温、高强、脆、无塑性高分子材料共价键、分子键密度小、热胀性大、耐磨耐腐、易老化复合材料取决于组成物结合键比强度和比模量搞、抗疲劳、高温减震性能好4.简述构成材料的5种化学键及其对一般性能的影响。

离子键，共价键，金属键，范德华力，氢键。

（1）离子键组成的离子晶体硬度高，强度高，脆性大，绝缘，塑性差；（2）由共价键组成的晶体熔点高，强度高，脆性大；（3）由金属键组成的金属有：a.良好的导电、导热性；b.良好的塑性变形能力；c.不透明、呈现金属光泽；d.电阻随温度升高而增大；（4）由分子键组成的材料熔点低、硬度低、绝缘；（5）有氢键的材料熔点沸点比分子晶体高。

5.简述钢的3种热力学平衡相。

（1）铁素体：碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体。

铁素体由于溶碳量小，力学性能与纯铁相似。

塑性、冲击韧性较好，强度、硬度较低；（2）奥氏体：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体。

奥氏体的强度、硬度较低，但有良好的塑性；（3）渗碳体：铁碳组成的具有复杂斜方结构的间隙化合物。

渗碳体硬度高，塑性和韧性很低。

6.什么是钢的珠光体、屈氏体、索氏体、贝氏体、马氏体、残余奥氏体？珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。

《材料性能学》习题1一．选择题（本题包括15小题，每小题只有一个合适选项，每小题2分，共30分）1. 断裂力学主要用来处理（d ）方面的问题。

a) 低塑性材料抗断裂b) 高塑性材料抗断裂c) 含缺口材料抗断裂d) 含缺陷材料抗断裂2. 多晶体金属塑性变形的特点是（c ）。

a) 同时性b) 不协调性c) 非同时性d) 独立性3. 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4. 表征脆性材料的力学性能的参量是（d ）。

a) E, σ0.2b)σb , δc) ν, ψd) E, σb5. 应力状态柔度系数最大的是（a ）。

a) 压b) 拉c) 扭d) 弯6. 与抗拉强度之间存在相互关系的是（a ）。

a) 布氏硬度b) 洛氏硬度c) 显微硬度d) 肖氏硬度7. 下述断口哪一种是延性断口（ d ）。

a) 穿晶断口b) 沿晶断口c) 河流花样d) 韧窝断口8. 通常键强度高的材料，热膨胀系数；结构紧密的晶体，热膨胀系数（d）a)高小b)低小c)高大d)低大9. 疲劳裂纹最易在材料的什么部位产生（ a ）。

a) 表面b) 次表面c) 内部d) 不一定10. 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11.在实用温度范围内，随温度的升高，热导率，对多晶氧化物材料，含有气孔的不密实材料（a ）。

a) 减小增大b) 增大增大c) 减小减小d) 增大减小12. T为试验温度，T m为材料熔点，一般T/T m大于多少就属高温，就要考虑材料的高温力学性能（c ）。

a) 0.2~0.3 b) 0.3~0.4 c) 0.4~0.5 d) 0.5~0.613. 下列不属于电介质的击穿形式有（c ）。

a) 电击穿b) 热击穿c) 磁击穿d) 化学击穿14. 下列不属于铁磁性材料的是（b ）。

a) Fe b) Cu c) Ni d) Co15. 陶瓷坯体的热膨胀系数和釉层的热膨胀系数满足下列哪种关系有利于提高其机械强度（a ）。

第二章材料的性能、解释下列名词：⑴强度和刚度⑵塑性和韧性⑶屈强比⑷冷脆转变温度⑸断裂韧度⑹疲劳强度⑺蠕变⑻应力松弛⑼高周疲劳和低周疲劳⑽耐磨性2、拉伸试样的原标距为50mm，直径为10mm，拉伸试验后，将已断裂的试样对接起来测量，若断后的标距为79mm，缩颈区的最小直径为4.9mm，求该材料的伸长率和断面收缩率的值。

3、用45号钢制成直径为30mm的主轴，在使用过程中，发现该轴的弹性弯曲变形量过大，问是否可改用合金钢40Cr或通过热处理来减小变形量？为什么？4、下列各种工件应该采用何种硬度试验方法来测定其硬度？（1）锉刀（2）黄铜轴套（3）硬质合金刀片（4）供应状态的各种碳钢钢材（5）耐磨工件的表面硬化层5、一根钢筋试样，其弹性模量E＝210GPa, 比例极限бP＝210 MPa, 在轴向力FP的作用下，测得轴向线应变ε＝0.001，试求此时钢筋横截面上的正应力。

如果继续增加拉力，使试样的轴向线应变达到0.08，然后再逐渐卸除载荷，测得残余线应变为0.075，试问未卸载时钢筋横截面上的正应力为多大？6、当某一材料的断裂韧度K Ic＝62MPa•m1/22a＝5.7mm时，要使裂纹失稳扩展而导致断裂，需要多大的应力？（设Y＝）7、为什么疲劳裂纹对机械零件潜在着很大危险？8、有两位工程师讨论疲劳破坏。

一位说疲劳破坏是脆性的，而另外一位说疲劳破坏是韧性的，试讨论这两种观点的是与非。

第四章二元合金1．比较固溶体、金属间化合物和机械混合物的晶格特征与性能特征。

2．现有A、B两组元，其熔点B>A，组成二元匀晶相图，试分析以下说法是否正确：（1）A、B两组元的晶格类型可以不同，但原子大小一定要相等；（2）其中任一合金K，在结晶过程中由于固相成分沿固相线变化，故结晶出来的固溶体中的含B量始终高于原液相中的含B量；（3）固溶体合金按匀晶相图平衡结晶时,由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分都不相同,3．一个二元共晶反应如下：Lα0.15%B+β0.95B，求：（1）含0.50B的合金凝固后，α初和（α+β）共晶的相对量；α相与β相的相对量；（2）共晶反应后若β初和（α+β）共晶各占一半，问该合金成分如何？4．已知A（熔点600℃）与B（熔点500℃）在液态下无限互溶；在固态300℃时A溶于B 的最大溶解度为30%，室温时为10%，但B不溶于A；在300℃时含B40%的液态合金发生共晶反应。

《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、 解释下列名词。

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。

2．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。

3．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称为循环韧性。

4．包申格效应：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。

5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。

6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。

韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b 的台阶。

8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。

是解理台阶的一种标志。

9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。

10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。

沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。

11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。

弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等2、 说明下列力学性能指标的意义。

答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？答：主要决定于原子本性和晶格类型。

混凝土材料力学性能练习题一、选择题1.《混凝土结构设计规范》中混凝土强度的基本代表值是（ A ）。

A．立方体抗压强度标准值；B．立方体抗压强度设计值；C．轴心抗压强度标准值；D．轴心抗压强度设计值；2.混凝土各种强度指标就其数值的大小比较，有（ B ）。

A．f cu,k>f t>f c>f tkB．f cu,k>f c>f tk>f t3.同一强度等级的混凝土，它的强度f cu,k，f c，f t的大小关系是（ C ）。

A．f cu,k < f c < f t；B．f c < f cu,k < f t；C．f t < f c < f cu,k；D．f cu,k < f t < f c4.混凝土强度的基本指标是（ A）。

A．立方体抗压强度标准值B．轴心抗压强度设计值C．轴心抗压强度标准值D．立方体抗压强度平均值5.混凝土强度等级由立方体抗压试验后的（ C ）。

A．平均值确μ定。

B．μ-2σ确定C．μ-1.645σ确定6.混凝土强度等级是由立方体抗压强度试验值按下述原则确定的（ B ）。

A．取平均值取μf，超值保证率50％B．取μf-1．645σf，超值保证率95％c．取μf-2σf，超值保证率97．72％D．取μf-σf，超值保证率84．13％7.采用非标准试块时，换算系数为（ D ）。

A．边长200mm立方块的抗压强度取0．95B．边长为l00mm立方块的抗压强度取1．05C．边长为l00mm立方块劈拉强度取0．90D．边长为l00mm立方块的抗压强度取0．95，若做劈拉强度时取0．85 8.混凝土的受压破坏（ C ）.A．取决于骨料抗压强度B．取决于砂浆抗压强度C. 是裂缝累积并贯通造成的D．是粗骨料和砂浆强度已耗尽造成的9.一般说来，混凝土内部最薄弱的环节是（C ）A.水泥石的抗拉强度B.砂浆的抗拉强度C．砂浆与骨料接触面间的粘结D．水泥石与骨料接触面问的粘结10.混凝土双向受力时，何种情况下强度降低（ C ）。

第一章 混凝土结构用材料的性能混凝土1.某工地一批混凝土立方体试块实测抗压强度平均值为35.2MPa,标准差为0.65MPa,则该批混凝土立方体抗压强度标准值为 .2、一般情况下，混凝土的强度提高时，延性 。

混凝土在三向受压应力状态下，抗压强度提高较多，延性 。

3、 混凝土在长期不变荷载作用下将产生 变形，混凝土随水分的蒸发将产生( )变形。

4.混凝土的线性徐变是指徐变变形与 成正比。

5、某批混凝土经抽样测定，其强度等级为C30，这意味着该批混凝土属于何种情况？A 、立方体抗压强度达到302/N mm 的保证率为95%B 、棱柱体抗压强度达到302/N mm 的保证率为95%C 、立方体抗压强度的平均值为302/N mmD 、立方体抗压强度设计值达到302/N mm 的保证率为95%6 下列说法正确的是 [ ]。

A 、加载速度越快，测得的混凝土立方体抗压强度越低B 、试件的尺寸越大，测得的抗压强度越高C 、混凝土立方体试件比棱柱体试件能更好地反映混凝土的实际受压情况D 、混凝土试件与压力机垫板间的摩擦力使得混凝土的抗压强度提高7、同一强度等级的混凝土，各种强度之间的关系是 [ ]。

A 、ck cu,k tk f f f >>B 、cu,k ck tk f f f >>C 、cu,k tk ck f f f >>D 、tk cu,k ck f f f >>8、在其他条件相同的情况下，同一混凝土试块在双向受压状态下所测得的抗压极限强度值比单向受压状态下所测得的抗压极限强度值高的主要原因是A 、 双向受压时的外压力比单向受压时多B 、双向受压时混凝土的横向变形受约束C 、 双向受压时的纵向压缩变形比单向受压时少D 、 双向受压时的纵向压缩变形比单向受压时多9、混凝土的徐变与诸多因素有关，以下叙述哪项不正确?A 、水泥用量越大，水灰比越大，徐变越大B 、骨料的弹性模量越大，徐变将减小C 、构件截面的应力越大，徐变越小D 、环境湿度越高，徐变越小10、混凝土徐变会对构件产生哪些不利影响？A、增大混凝土结构的变形B、使大体积混凝土表面出现裂缝C、在预应力混凝土构件中引起预应力损失D、引起基础不均匀沉降11、钢筋混凝土简支平板，混凝土的收缩作用使A、板中的钢筋和混凝土同时受压B、板中的钢筋受压，混凝土受拉C、板中的钢筋和混凝土同时受拉B、板中的钢筋和混凝土不受力钢筋与混凝土的粘结1、钢筋混凝土构件内，钢筋和混凝土随时都有粘结力吗？2、伸入支座的锚固长度越长越好吗，粘结力是否越大？3、钢筋与混凝土之间的粘结力由化学胶结力、和和钢筋端部锚固力组成。

绪论二、单项选择题1、下列不是材料力学性能的是（）A、强度B、硬度C、韧性D、压力加工性能2、属于材料物理性能的是（）A、强度B、硬度C、热膨胀性D、耐腐蚀性三、填空题1、材料的性能可分为两大类：一类叫_ _，反映材料在使用过程中表现出来的特性，另一类叫_ _，反映材料在加工过程中表现出来的特性。

2、材料在外加载荷（外力）作用下或载荷与环境因素（温度、介质和加载速率）联合作用下所表现的行为，叫做材料_ 。

四、简答题1、材料的性能包括哪些方面？2、什么叫材料的力学性能？常用的金属力学性能有哪些？第一章材料单向静拉伸的力学性能一、名词解释弹性极限：强度:屈服强度：抗拉强度：塑性变形：韧性：二、单项选择题1、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（）A、强度和硬度B、强度和塑性C、强度和韧性D、塑性和韧性2、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为（）A、抗压强度B、屈服强度C、疲劳强度D、抗拉强度3、拉伸实验中，试样所受的力为（）A、冲击B、多次冲击C、交变载荷D、静态力4、常用的塑性判断依据是（）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5、工程上所用的材料，一般要求其屈强比（）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6、工程上一般规定，塑性材料的δ为（）A、≥1%B、≥5%C、≥10%D、≥15%7、形变强化是材料的一种特性，是下列（）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。

8、在拉伸过程中，在工程应用中非常重要的曲线是（）。

A、力—伸长曲线；B、工程应力—应变曲线；C、真应力—真应变曲线。

9、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（）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。

《材料结构与性能》习题第一章1、一25cm长的圆杆，直径2.5mm，承受的轴向拉力4500N。

如直径拉细成2.4mm，问：1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度；2)在此拉力下的真应力和真应变；3)在此拉力下的名义应力和名义应变。

比较以上计算结果并讨论之。

2、举一晶系，存在S14。

3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。

4、一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。

如该陶瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。

5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。

并注出：t=0,t=∞以及t=τε（或τσ）时的纵坐标。

6、一Al2O3晶体圆柱（图1.28），直径3mm，受轴向拉力F ，如临界抗剪强度τc=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。

同时计算在滑移面上的法向应力。

第二章1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm；弹性模量值从60到75GPa。

2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ=1.56J/m2；理论强度。

如材料中存在最大长度为的内裂，且此内裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。

3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式：与是一回事。

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2.41所示。

如果E=380GPa，μ=0.24，求KⅠc值，设极限载荷达50㎏。

计算此材料的断裂表面能。

5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷，长8mm（=2c）。

此钢材的屈服强度为1400MPa，计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。

讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。

6、一陶瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：①2mm；②0.049mm；③2μm，分别求上述三种情况下的临界应力。