湘潭大学材料力学2013,2015年考博真题

2、如下图所示T字形截面的外伸梁，在D点处受力10kN，在C点处受力4.4kN，截面尺寸如图所示，试求：
(1)确定横截面形心位置，并求出对中性轴的惯性矩。（6分）
(2)画出弯矩图和剪力图。（6分）
(3)求出梁内最大拉应力和最大压应力。（8分）
(4)假设该梁的材料压缩许用应力为60Mpa，拉伸许用应力为25Mpa，请校核梁的强度是否安全。
(1)要求采用第四强度理论校核该结构是否安全。（7分）
(2)画出该点应力状态对应的应力图（要求在应力圆中标注出以下信息：圆心、半径、主应力σ1和σ2、最大切应力、过该危险点的截面A和B对应的位置）。（5分）
5、如图所示结构中，梁AB为No.14普通热轧钢，CD为圆截面直杆，其直径d=20mm，二者材料均为Q235钢，结构受力情况如图所示。A、C、D三处均为球铰约束，若已知Fp=25kN，l1=1.25m，l2=0.55m，σs=235Mpa，强度安全因数ns=1.45，稳定安全因数[n]st=1.8，试校核此结构是否安全？其中（Q235钢的材料参数：E=206Gpa，σp=200Mpa，其工程参数a=304Mpa，b=1.12Mpa，用Q235钢制成的No.14工字钢相关参数：抗弯截面系数Wt=102x103mm3，横截面面积A=21.5x102mm2）。（15分）
3、矩形截面悬臂梁承受均布载荷，如下图所示，已知q=10kN/m，l=3m，E=196Gpa，[σ]=118Mpa，许用最大挠度与梁跨度比值[Wmax/l]=[1/250]，且已知梁横截面的高度与宽度之比为2，即h=2b，试求梁横截面尺寸b和h。（10分）
4、某杆件内最危险点处的应力状态如下图所示，其中σx=100Mpa，σy=50Mpa，τxy=40Mpa，材料为钢（韧性材料），许用应力[σ]=120Mpa，试求：

最大伸长线应变理论（第二强度理论）：
这一理论认为最大伸长线应变是引起断裂的主要因素，无论什么应力状态，只要最大伸长线应变ε1达到单向应力状态下的极限值εu，材料就要发生脆性断裂破坏。
最大切应力理论（第三强度理论）：
这一理论认为最大切应力是引起屈服的主要因素，无论什么应力状态，只要最大切应力τmax达到单向应力状态下的极限切应力τ0，材料就要发生屈服破坏。
2、ff\，截面尺寸如图所示，试求：
(1)确定横截面形心位置，并求出对中性轴的惯性矩。（6分）
(2)画出弯矩图和剪力图。（6分）
(3)求出梁内最大拉应力和最大压应力。（8分）
(4)假设该梁的材料压缩许用应力为60Mpa，拉伸许用应力为25Mpa，请校核梁的强度是否安全。
3、矩形截面悬臂梁承受均布载荷，如下图所示，已知q=10kN/m，l=3m，E=196Gpa，[σ]=118Mpa，许用最大挠度与梁跨度比值[Wmax/l]=[1/250]，且已知梁横截面的高度与宽度之比为2，即h=2b，试求梁横截面尺寸b和h。（10分）
3、不管杆件是简单应力状态还是复杂应力状态，对于脆性材料杆件有哪些强度理论？对于塑性材料杆件有哪些强度理论？（要求解释每个强度理论的含义，并写出各个强度理论的相当应力表达式）。（8分）
最大拉应力理论（第一强度理论）：
这一理论认为引起材料脆性断裂破坏的因素是最大拉应力，无论什么应力状态，只要构件内一点处的最大拉应力σ1达到单向应力状态下的极限应力σb，材料就要发生脆性断裂
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4、某杆件内最危险点处的应力状态如下图所示，其中σx=100Mpa，σy=50Mpa，τxy=40Mpa，材料为钢（韧性材料），许用应力[σ]=120Mpa，试求：
(1)要求采用第四强度理论校核该结构是否安全。（7分）

2013年材料科学基础真题一、名词解释（30分）1.孪晶：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（称为孪生面）和晶向（称为孪生方向）相对于另一部分晶体作均匀的切边时所长生的变形。

孪生变形后，相邻两部分晶体的取向不同，恰好以孪生面为对称面形成镜像对称，形成孪晶。

2.柯肯达尔效应：在置换式固溶体中，由于两种原子以不同的速度相对扩散而造成标记面飘移的现象。

3.二次渗碳体：从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体，其形态一般沿奥氏体晶界呈网状分布。

4.小角度晶界：界面两侧的晶粒取向差小于10o的晶界，有对称倾侧晶界和非对称倾侧晶界之分。

5.成分过冷：在合金凝固过程中，虽然液相中的实际温度分布一定，但是由于固液界面前沿液相中的溶质富集，导致液相的实际熔点下降。

液相的实际凝固温度与熔体中的溶质的实际温度不一致，产生过冷现象。

这种过冷是由于成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷呈为成分过冷。

6.施密特（Schmid）因子：拉伸变形时，能够引起晶体滑移的分切应力t的大小取决于该滑移面和晶向的空间位置（）。

t与拉伸应力σ间的关系为：被称为取向因子，或称施密特因子，取向因子越大，则分切应力越大。

二、简答题（任选5题，50分）1.简述柯垂尔气团和铃木气团的特点答：溶质与刃型位错之间产生交互作用，形成柯垂尔气团。

溶质原子与层错交互作用形成铃木气团。

当材料的温度升高时，柯垂尔气团容易消失而铃木气团受温度的影响很小。

2.写出FCC、BCC和HCP晶胞中的四面体、八面体间隙数，致密度和原子配位数。

答：（1）间隙FCC晶胞：4个八面体间隙，8个四面体间隙；BCC晶胞：6个八面体间隙；12个四面体间隙；HCP晶胞：6个八面体间隙；12个四面体间隙；（2）配位数BCC：最近邻8个，考虑次近邻为（8+6）个FCC：最近邻12个HCP：理想状态12个，非理想状态（6+6）个（3）致密度BCC：0.68 FCC：0.74 HCP：0.743.简述固溶体和中间相的特点答：（1）固溶体：固溶体保持了溶剂的晶格类型；成分可以在一定范围内变化，但不能用一个化学式来表示；不一定满足原子比或电子数比；在相图上为一个区域；具有明显的金属性质。

《材料性能学》题型考点总结复习题由11金属材料工程肖振威一•名词解释。

1.弹性比功：材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。

2.包申格效应：是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形，而后再同向加载，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。

b5E2RGbCAP 3.滞弹性：是材料在加速加载或者卸载后，随时间的延长而产生的附加应变的性能，是应变落后于应力的现象。

4.粘弹性：是指材料在外力的作用下，弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为。

5.内耗：在非理想弹性变形过程中，一部分被材料所吸收的加载变形功。

6.超塑性：材料在一定条件下呈现非常大的伸长率＜约1000%而不发生缩颈和断裂的现象。

7.应力状态软性系数：最大切应力与最大正应力的比值。

8.布氏硬度：单位压痕面积承受的平均应力。

9.洛氏硬度：以测量压痕深度值的大小来表示材料的硬度值。

10.维氏硬度：采用压头为两相对面夹角为136度的金刚石四棱锥体，根据压痕单位面积所承受的载荷来计算硬度值。

p1EanqFDPw11.蓝脆：碳钢和某些合金钢在冲击载荷作用或静载荷作用下，在一定的温度范围内出现脆性。

因为在该温度范围内加热钢时，表面氧化色为蓝色，故此现象称为蓝脆。

DXDiTa9E3d12.低应力脆断：高强度钢，超高强度钢的机件，中，低强度钢的大型机件常常在工作应力并不高，甚至远远低于屈服极限的情况下，发生脆性断裂现象。

RTCrpUDGiT13.应力场强度因子：KI反映了裂纹尖端区域应力场的强度，称为应力场强度因子。

14.疲劳：工件在变动载荷和应变长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象。

15.疲劳寿命：机件疲劳失效前的工作时间称为疲劳寿命。

16.疲劳强度：在指定疲劳寿命下，材料能承受的上限循环应力。

17.次载锻炼：材料特别是金属在低于疲劳强度的应力先运转一定周次。

18.磨损：在摩擦作用下物体相对运动时，表面逐渐分离出磨屑从而不断损伤的现象。

19.接触疲劳：两接触材料作滚动或滚动加滑动摩檫时，交变接触压应力长期作用使材料表面疲劳损伤，局部区域出现小片或小块材料剥落，而使材料磨损的现象。