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华北航天工业学院2006—2007学年第一学期工程材料课程考试卷（A、B√）考核形式：开卷、闭卷√班级： 06811、06812 姓名：学号：一、填空题（15分）1．从低碳钢的拉伸曲线中可得到的塑性指标有（断后伸长率）和（断面收缩率）2．硬度测试方法一般可分为（三）类，它们是（压力法、划痕法、回调法）。
3．金属材料中常见的三种晶格类型分别是（面心立方、体心立方、密排六方）。
4．提高金属材料强度的方法中，利用形成固溶体强化的方法称为（固溶强化），利用形成金属化合物强化的方法称为（弥散强化）。
5．在Fe-Fe3C相图中，共晶转变的产物为（莱氏体）；共析转变的产物为（珠光体）。
6、．钢的热处理过程由（加热、冷却）两个阶段组成。
7、共析钢加热过程中，奥氏体的形成包括（奥氏体的形核和长大、碳化物溶解、奥氏体成分均匀化）三个基本阶段8．马氏体的强度和硬度主要取决于马氏体的（含碳量）。
9．目前常用的淬火冷却介质为（水、油、盐水），其中（水）的冷却能力最强。
10．塑料按用途可分为（通用、工程）两大类。
11．灰口铸铁的组织是在钢的基体上分布着大量的（片状石墨）。
12．铜合金按成分不同可分为（黄铜、青铜、白铜）三大类。
13．复合材料是由（两种及以上性能不同的）的材料组合而成。
二、判断题（15分）1．固溶体的晶格类型与其溶剂的晶格类型不同。
（×）2．渗碳体的性能特点是强度高而脆性大。
（×）3．钢中含碳量越高，钢淬火后硬度越高。
（×）4．钢中含碳量越低，马氏体转变点Ｍs，Ｍf越高。
（√）5．要改善低碳钢的切削加工性，可采用正火处理。
（√）6．碳素钢中的硅、锰都是有益元素，它们都能提高钢的强度。
（√）7．淬火钢回火后的冷却速度及冷却方式对其回火后的组织性能有很大影响。
（×）8．铁素体可锻铸铁具有较好的塑性及韧性，因此，它是可以锻造的。
（×）9．同一钢材在相同加热条件下，水淬比油淬的淬硬深度深。
一.选择题（每题2分，共20分）1 .齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是（…）。
D .带的松边拉力5. 带张紧的目的是（…）6. 型号为7210AC 轴承的轴承套圈内径为（…） 2006~2007 学年 上学期期末考试题考生注意： 凡姓名、学号写在装订线外 的试卷作废。
A. 45号钢B . ZG340~640C . 20CrD . 38CrMnAIA2.一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合, 它们的（）必须相等。
A .直径dB .模数mC .齿宽bD .齿数z3. 蜗杆传动是（…） A .啮合传动 B .在径向平面内，蜗轮蜗杆啮合相当于斜齿轮直齿轮啮合 C .传动效率高D .传动比不大4. 带传动是依靠（…）来传递运动和功率的。
A .带与带轮接触面之间的正压力B .带与带轮接触面之间的摩擦力C .带的紧边拉力 A .减轻带的弹性滑动 B .提咼带的寿命 C .改变带的运动方向D .使带具有一定的初拉力A . 72B . 10C . 50D . 2107.键的剖面尺寸bXh 通常是根据（…）从标准中选取。
A .传递的转矩 B .传递的功率 C .轮毂的长度 D .轴的直径8.联轴器与离合器的主要作用是（B .传递运动与转矩C .防止机器发生过载9. ①28H7的孔与①27p6轴可以是（…）。
A .过盈配合C .过渡配合D .补偿两轴的不同心或热膨胀 B .间隙配合 D .非配合连接10. 当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能 （…）。
A .好 B .差 C .相同 D .不一定二.填空题（每空1.5分，共30 分）1.采用凸台或沉头座孔做为螺栓头或螺母的支承面是为了（2002〜2003 学年上学期段考题（开卷）共2页第2页的有效利用程度。
），使机构的工作情况变坏。
必须分别相等。
）对轮齿承担。
）从标准中选取。
必要时应进行强度校核。
动轴。
2006~2007学年 上学期期末考试题共3页第2页A 卷3. 平键 B20X80 GB1096-79 中，20X80 是表示 (4. 滚子链16A —1X88 GB/T 1243-97的节距为（5. 平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构中，其压力角等于6. 一台机器空运转。
第 ３ 页
四、 刚性梁AD 由1、2、3杆悬挂，已知三杆材料相同，[σ] 为许用应力，材料的
弹性系数为E ，杆长均为L ，杆的横截面面积均为A ，试求结构的许用载荷[P]。
（本题15分） 解:
1 2 3
第 4 页 五、圆截面杆AB 左端固定，承受均布力偶作用，其力偶集度为m m N m /)(20⋅=，已知直径m l mm D 2,20==，材料的剪切模量G=80Gpa ，MPa 30][=τ，单位长度的许用扭角m /2][0
=ϕ。
试进行强度和刚度校核。
(本题10分)
班级:＿＿＿＿＿＿姓名:＿＿＿＿＿＿学号:＿＿＿＿＿＿
C
P
L
D
C
B
A
a
a
a
第 5 页 六、齿轮传动轴由电机带动，作用在齿轮上的力如图示，已知轴的直径d=80mm ，R=0.8KN,Q=2KN,L=50mm,齿轮节圆直径D=200mm 。
试用第三强度理论校核轴的强度。
已知轴的[MPa 80][=σ。
(本题20分)
第 6 页
七、用积分法求梁上A 截面的转角和挠度。
(10分)
解:
八．图示结构，CD 杆的直径d =40mm ，E =2×105MPa ，λp =100，试求结构的临界荷载集度cr q 。
(10分)
班级:＿＿＿＿＿＿姓名:＿＿＿＿＿＿学号:＿＿＿＿＿＿。
第一章习题答案一、解释下列名词1、弹性比功:又称为弹性比能、应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
2、滞弹性：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。
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，称为金属的循环韧性。
4、包申格效应：先加载致少量塑变,卸载,然后在再次加载时,出现σe升高或降低的现象。
5、解理刻面：大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6、塑性、脆性和韧性：塑性是指材料在断裂前发生不可逆永久(塑性）变形的能力。
韧性:指材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力7、解理台阶:高度不同的相互平行的解理平面之间出现的台阶叫解理台阶;８、河流花样:当一些小的台阶汇聚为在的台阶时，其表现为河流状花样。
９、解理面：晶体在外力作用下严格沿着一定晶体学平面破裂,这些平面称为解理面。
1０、穿晶断裂和沿晶断裂：沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,一定是脆断,且较为严重，为最低级。
穿晶断裂裂纹穿过晶内,可以是韧性断裂，也可能是脆性断裂。
11、韧脆转变：指金属材料的脆性和韧性是金属材料在不同条件下表现的力学行为或力学状态，在一定条件下,它们是可以互相转化的，这样的转化称为韧脆转变。
二、说明下列力学指标的意义１、E（G）：E（G)分别为拉伸杨氏模量和切变模量，统称为弹性模量，表示产生１00%弹性变形所需的应力。
２、σｒ、σ0．2、σs: σｒ：表示规定残余伸长应力，试样卸除拉伸力后,其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
σ０.2：表示规定残余伸长率为0．２%时的应力。
σs：表征材料的屈服点。
3、σb:韧性金属试样在拉断过程中最大试验力所对应的应力称为抗拉强度。
4、ｎ:应变硬化指数,它反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力,是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。
５、δ、δｇt、ψ:δ是断后伸长率,它表征试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。
,考试作弊将带来严重后果！ 华南理工大学期末考试 《机械工程材料》试卷B （闭卷部分） 1. 考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)； 3．考试形式：开 + 闭卷；. 填空题 ( 30分， 每格0.5分) 在BCC 和FCC 晶格中，单位晶胞内的原子数分别为 和 ，其致密度分别为 和 。
在一个立方晶胞（右图）中绘出)011(-晶面和]010[- 已知纯金属铝的原子半径为0.1434nm ，则其晶格常数为 nm 。
金属结晶过程是 与 的过程，这是结晶的基本规律。
液态金属总是在过冷的条件下结晶，其冷却速度越快，则过冷度越 ，结晶后的晶粒便越 ，其强度越 ，塑性和韧性越 。
随着塑性变形量的增大，金属的强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象称为 ，这种现象可通过 处理加以消除。
金属的塑性变形在大多数情况下是以 的方式进行的，它是在 作用下发生，常沿晶体中 的晶面及晶向发生。
8.合金中的基本相结构，有和两类。
9.根据相律，纯金属的结晶过程是等温转变，二元合金的匀晶转变是转变。
二元合金相图中最多可有相共存，在相图中表现为线。
10.铁碳合金按其碳的质量分数及室温平衡组织分为三大类，即、和。
11.共析钢加热时奥氏体化形成是、、等四个基本过程所组成。
12.碳钢中马氏体组织形态主要有、两种，其中强韧性较好。
13.所谓正火，就是将钢件加热至_________________或______________以上30~50℃, 保温后在________中冷却的一种操作。
14.除Co外，大多数合金元素溶入奥氏体后，总是不同程度地使“C”曲线向移动，使钢临界冷却速度V K，淬透性。
15.右图为T8钢的等温冷却转变C曲线，若以V1、V2和V3冷却方式冷却，得到的组织是：a)V1，b)V2，c)V3。
16.为了获得良好的切削加工性，20、38CrMoAlA和GCr15的预先热处理应分别采用火、火和火。
《材料力学》试卷 第 1 页 共 2 页密封线 内 不 要答题姓 名学 号 班 级二、判断题： 对的打“√ ”，错的打“ X ”。
（每题2分，共12分） 1、在强度极限内，材料的应力应变关系满足胡克定律。
（ ） 2、内力只有弯矩的弯曲为纯弯曲，它可以发生在横向力作用的梁段内。
（ ） 3、矩形截面横力弯曲梁截面中性轴处正应力为零，而切应力达到最大值。
（ ） 4、在一点处的应力状态中，纯剪切为平面应力状态。
（ ）5、在强度理论中，第一、第三强度条件的相当应力与主应力σ2无关。
（ ）6、受力构件一点处测得某方位线应变为零，则沿该方位的正应力亦必为零。
（ ）三、单项选择题（每小题4分，共20分）1、.一根受偏心压缩立柱如图，中间为截面核心。
请选择可能的中性轴。
（ ）①第一根线 ②第二根线 ③第三根线 ④第四（三.1）（三.2）2、受力构件一点处的应力圆如图所示，则该点处的应力状态为( )。
①单轴应力状态 ②纯剪应力状态 ③平面应力状态 ④空间应力状态3、将圆截面杆直径增加一倍，试问其EA 、GI P 和EI 各增加多少倍？( )①. 2，8，8； ② 4，8，16; ③. 4，16，8； ④. 4，16，16。
4、图示各压杆均为细长杆，其材料和截面形状尺寸都一样。
试指出其中哪根杆最先发生失稳现象？（ ）（三.4）（三.5）5、一点处的主应力分别为40MP a 和80MP a ，如图示，相当应力σr3为多少MP a 。
（ ）①. 0； ② 40； ③. 80； ④. 60。
密封线内不要答题四、绘图题（共16分）。
1、画剪力图与弯矩图（10分）2、试求图示单元体的主应力大小和主平面方位（图中应力单位：MP a）。
（6分）五、计算题：（12分）在矩形截面钢拉伸试样的轴向拉力F= 20kN，测得试样中段B点处与其轴线成30o方向的线应变为4301025.3-⨯=ε。
已知材料的弹性模量E=210Gpa，试求泊松比。
解释下列名词。
弹性比功：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，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。
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；包申格效应：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。
塑性：韧性：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。
解理台阶8.河流花样：8.河流花样：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：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解理面的穿晶断裂，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：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。
穿晶断裂沿晶断裂：沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
11.韧脆转变：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韧脆转变性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变1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。
新疆大学2006—2007学年度第一学期期末考试《机械工程材料》试卷B姓名: 学号: 专业: 机电工程学院: 机械工程学院班级: 机电03-42006 年 12 月一、回答并分析题1、填补铁碳合金状态图空白区.(本题共16题，每题0.5分，共8分)⑴ ⑵ ⑶⑷ ⑸ ⑹⑺ ⑻ ⑼⑽ ⑾ ⑿⒀ ⒁ ⒂⒃ 。
2、分析含C 为1.4％钢的结晶过程，指出其室温组织并画出结晶过程示意图．(本题共10分)3、请分析含碳量对碳钢机械性能的影响． (本题共10分)二、填空题。
(本大题共 8 空，每空2分,共16分)1、晶粒的大小对金属强韧性的影响较大，晶粒越细金属的强度，塑性 和韧性就越 。
2、含C 为0.4％的亚共析钢中铁素体和珠光体量分别为 和 。
3、可锻铸铁的机械性能比灰铁。
4、 耐蚀铸铁最理想的组织是 。
5、下图为共析碳钢的C 曲线，按图示冷却后获得的室温组织为：① ；② ；③ 。
三、选择题．(本大题共5小题，每题2分,共10分)1,为了获得综合良好的机械性能，选用合金钢40MnB 的某汽车轴淬火后 进行 。
①低温回火 ②中温回火 ③高温回火2、加热温度的高低与奥氏体晶粒大小之间有密切的关系，温度越高奥氏 体的晶粒越 。
①细 ②粗 ③不变3,可锻铸铁牌号KT300-06中的 06表示 。
①延伸率 ②断面收缩率 ③冲击韧性值4、滚动轴承须选用材料。
。
①GCr15 ②③T85、铸铁中硅对铸铁石墨化的影响较大，硅的含量越高石墨的．①量越多，尺寸越大②量越小，尺寸越大③量越少，尺寸越小释．(本大题共5小题，每题3分,共15 四、名词解分)1、退火：2、珠光体：3、固溶强化：4、变质处理：5、淬透性：五、判断题。
(本大题共10小题，每题1分, 共10分，错误的打×、正确的打√号，本题只需指出正确与错误,不需要修改)1、回火索氏体的强韧性比正火索氏体差。
( )2、含碳量为1.0％钢的硬度比含碳量为0.5％的钢高。
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／l0／30c) 150HRC30／3000／10 d) 150HBSl0／3000／30（）4.对同一种材料，δ5比δ10a) 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。
a) 撕开型 b) 张开型 c) 滑开型 d) 复合型（）8. 下列哪副图是金属材料沿晶断裂的典型断口形貌a) b) c) d) （）9. 下列哪种材料中的弹性模量最高a) 氧化铝 b) 钢 c) 铝 d) 铜（）10. 韧性材料在什么样的条件下可能变成脆性材料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．应力腐蚀门槛值正确的符号为a) K ISCC b) ΔK th c) K IC d) CF（）12．σm=0 ， R=-1 表示下列哪种循环应力a) 交变对称循环 b)交变不对称循环c) 脉动循环 d) 波动循环（）13．为提高材料的疲劳寿命可采取如下措施a)引入表面拉应力 b) 引入表面压应力c) 引入内部压应力 d) 引入内部拉应力（）14．工程上产生疲劳断裂时的应力水平一般都比条件屈服强度a) 高 b) 低 c) 一样 d) 不一定（）15．下列曲线中哪种为脆性材料的应力-应变曲线a) b) c) d)三、判断：（每题1 分，总分15分）（）1.材料的力学行为与材料的力学性能是同一概念。
2006～2007学年第一学期期末考试（备用卷）答案及评分标准《材料力学性能》（B卷共 8 页）（考试时间：2007 年1月 23 日）一、名词解释（每小题2分，12分）1）刚度：在弹性变形范围内，构件抵抗变形的能力。
2）弹性不完整性：弹性变形时加载线与卸载线不重合、应变落后于应力的现象。
3）形变强化：材料发生屈服应变后，屈服应力随屈服应变增加而增大的现象。
4）等强温度：晶粒与晶界强度相等的温度。
5）摩擦：两个相互接触的物体在外力作用下发生相对运动或有相对运动趋势，接触面上具有阻止相对运动或相对运动趋势的作用，这种现象称为摩擦。
6）纳米材料：任何至少有一个维度的尺寸小于100nm或由小于100nm的基本单元组成的材料。
二、填空题（每空0.5分，共15分）1）高分子材料的应力-应变曲线，大致可分为硬而脆，硬而强，硬而韧和软而韧和软而弱等五种类型。
2）材料的拉伸力学性能，包括屈服强度、抗拉强度和实际断裂强度等强度指标和延伸率和断面收缩率等塑性指标。
3）弹性滞后环是由于材料的加载线和卸载线不重合而产生的。
对机床的底座等构件，为保证机器的平稳运转，材料的弹性滞后环越大越好；而对弹簧片、钟表等材料，要求材料的弹性滞后环越小越好。
4）材料的断裂按断裂机理分可分为微孔聚集型断裂，解理断裂和沿晶断裂；按断裂前塑性变形大小分可分为延性断裂和脆性断裂5）在扭转实验中，塑性材料的断裂面与试样轴线垂直；脆性材料的断裂面与试样轴线成450角。
6）低温脆性常发生在具有体心立方结构的金属及合金中，而在面心立方结构的金属及合金中很少发现。
7）根据构件的受力状态，环境敏感断裂可分为应力腐蚀开裂，腐蚀疲，腐蚀磨损和微动磨损等四类。
8）材料的韧性是表征材料在外力作用下，从变形到断裂全过程中吸收塑性变形功和断裂功的能力。
根据试样形状和加载速率，材料的韧性可分为光滑试样的静力韧性、缺口试样的冲击韧性和裂纹试样的断裂韧性。
三、单项选择题（每小题1.5分，共18分）1）拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的抗拉强度会（ C ）。
a) 越高；b) 越低；c) 不变；d) 无规律可循2）与维氏硬度值可以互相比较的是（ A）。
a) 布氏硬度；b) 洛氏硬度；c) 莫氏硬度；d) 肖氏硬度3）扭转加载的应力状态系数（ A）单向拉伸的应力状态系数。
a) 大于；b) 小于；c) 等于；d) 无关系4）双原子模型计算出的材料理论断裂强度比实际值高出1~3个数量级，是因为（ C）。
a) 模型不正确；b) 近似计算太粗太多；c) 实际材料有缺陷；d) 实际材料无缺陷5) 平面应变条件下裂纹尖端的塑性区尺寸（ B）平面应力下的塑性区。
a) 大于；b) 小于； c) 等于； d) 不一定6）在研究低周疲劳中，常通过控制（ B ）的方式进行。
a) 应力； b) 应变；c ) 时间；d) 频率7）⊿K th表示材料的（ B ）。
a) 断裂韧性； b) 疲劳裂纹扩展门槛值；c ) 应力腐蚀破裂门槛值；d) 应力场强度因子8）奥氏体不锈钢在（ B ）溶液中容易发生应力腐蚀开裂。
a) 热碱溶液； b) 氯化物溶液；c ) 氨水溶液；d) 硝酸盐溶液9）蠕变是指材料在（ A ）长期作用下发生的塑性变形现象。
a) 恒应变； b) 恒应力；c ) 恒加载速率；d) 恒定频率10）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11）与干摩擦相比，加入润滑剂后摩擦副间的摩擦系数将会（ B ）。
a) 增大；b) 减小；c) 不变；d) 不一定12）纳米材料是指一个维度的尺寸小于（ C ）的材料。
a) 1nm；b) 1μm；c) 100nm；d) 10nm四、简答题（每小题4分，共24分）1）简述材料性能的分析方法。
答：对材料性能的分析，常有如下四种不同的方法：（1）黑箱法：由于不知道或不需要知道材料内部的结构，认为材料是一个黑箱；可从输入和输出信息的实验关系来定义或理解性能。
（1分）（2）相关法(灰箱法)：随着对材料结构的不断认识，及对材料实验数据的不断积累，材料的结构部分已知，从而可用统计的方法建立起性能与结构之间相关性的经验方程。
（1分）（3）过程法（白箱法）：在深入了解材料内部结构的本质、并掌握材料的行为过程机制的情况下，可从材料的结构参数去计算或预测材料的各种性能。
（1分）（4）环境法：材料的性能，除与材料的成分和结构有关外，还与外界的环境条件有关。
即从环境条件对材料的作用角度去研究材料的性能。
（1分）2）简述洛氏硬度试验方法的优缺点。
答：洛氏硬度试验的优点是：（1）因有硬质、软质两种压头，故适于各种不同硬质材料的检验，不存在压头变形问题。
（2）因为硬度值可从硬度机的表盘上直接读出，故测定洛氏硬度更为简便迅速，工效高。
（3）对试件表面造成的损伤较小，可用于成品零件的质量检验。
（4）因加有预载荷，可以消除表面轻微的不平度对试验结果的影响。
（2分）洛氏硬度的缺点是：（1）洛氏硬度存在人为的定义，使得不同标尺的洛氏硬度值无法相互比较，不象布氏硬度可以从小到大统一起来。
（2）由于压痕小，所以洛氏硬度对材料组织的不均匀性很敏感，测试结果比较分散，重复性差，因而不适用具有粗大组成相(如灰铸铁中的石墨片)或不均匀组织材料的硬度测定。
（2分）3）试以日常生活的1~2则事例，说明裂纹的有益作用或对人们有利的一面。
答：如切割玻璃时，工人们总是先用玻璃刀在玻璃上刻下划痕，以使玻璃切割得既整齐又省力。
（2分）再如售货员卖布时，也总是先在布的边缘剪开一个小口，沿着这个小口，可以很容易地将布撕开。
（2分）4）与纯机械疲劳相比，腐蚀疲劳有何特点？答：与纯机械疲劳相比，在水介质中的腐蚀疲劳具有以下的特点：(1) 在腐蚀疲劳的S~N曲线上，没有像大气疲劳那样具有水平线段，即不存在无限寿命的疲劳极限值。
即使交变应力很低，只要循环次数足够大，材料总会发生断裂。
（1分）(2) 腐蚀疲劳极限与静强度之间没有直接的关系。
（1分）(3) 在大气环境中，当加载频率小于1000Hz 时，频率对疲劳极限基本上无影响。
但腐蚀疲劳对加载频率十分敏感，频率越低，疲劳强度与寿命也越低。
（1分）(4) 腐蚀疲劳条件下裂纹极易萌生，故裂纹扩展是疲劳寿命的主要组成部分。
而大气环境下，光滑试样的裂纹萌生是疲劳寿命的主要部分。
（1分）5）与常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有哪些特点 ？答：与常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有如下的特点：（1）材料在高温下将发生蠕变现象。
即在应力恒定的情况下，材料在应力的持续作用下不断地发生变形。
（1分）（2）材料在高温下的强度与载荷作用的时间有关了。
载荷作用的时间越长，引起一定变形速率或变形量的形变抗力及断裂抗力越低。
（1分）（3）材料在高温下工作时，不仅强度降低，而且塑性也降低。
应变速率越低，载荷作用时间越长，塑性降低得越显著。
因而在高温下材料的断裂，常为沿晶断裂。
（1分）（4）在恒定应变条件下，在高温下工作的材料还会应力松弛现象，即材料内部的应力随时间而降低的现象。
（1分）6）控制摩擦磨损的方法有哪些？答：对材料的摩擦磨损，其控制方法如下：（1）润滑剂的使用：在相对运动的摩擦接触面之间加入润滑剂，使两接触表面之间形成润滑膜，变干摩擦为润滑剂内部分子间的内摩擦，从而达到减少摩擦表面摩擦、降低材料磨损的目的。
（1分）（2）摩擦材料的选择：根据摩擦的具体工况(载荷、速度、温度、介质等)，选择合理的摩擦副材料（减摩、摩阻、耐磨），也可达到降低材料摩擦磨损的目的。
（1分）（3）材料的表面改性和强化：利用各种物理的、化学的或机械的工艺手段如机械加工强化处理、表面热处理、扩散处理和表面覆盖处理，使材料表面获得特殊的成分、组织结构与性能，以提高材料的耐磨性能。
（2分）五、推导题（每小题8分，共16分）1）对静载拉伸实验，试根据体积不变条件及延伸率、断面收缩率的概念，推导均匀变形阶段材料的延伸率δ与断面收缩率ψ的关系式。
（8分）解：在均匀变形阶段，由变形前后体积不变的条件lA A l 00可得：（1分）)1()1(0000δ+=∆+=∆+=l l l l l l l （1分） )1(1(0000ψ-=∆-=∆-=A A A A A A A （1分） 于是，可推出材料的延伸率δ与断面收缩率ψ间的关系：ψδ-=+111 （2分） 或ψψδ-=1 （2分） 上式表明，在均匀变形阶段δ恒大于ψ。
（1分）2）对质点均匀分布的两相合金，如质点间距为λ，试用无限大板中心贯穿裂纹（裂纹长度为2a ）延长线上的应力场强度分布公式r K I y πσ2/=、虎克定律ε=σ/E 、最大均匀真应变εb 和应变强化指数n ，推导材料断裂韧性K I C 的表达式。
（8分）解：已知材料为含有均布第二相质点的两相合金，质点间距为λ，物体受力后裂纹顶端出现一塑性区，随着外力增加，塑性区增大，当塑性区与裂纹前方的第一个质点相遇时，即塑性区尺寸λγ=时，质点与基体界面开裂形成孔洞。
孔洞与裂纹之间的材料好像一个小的拉伸试样。
当这个小拉伸试样断裂时，裂纹便开始向前扩展，此时的K I 因子就是材料的断裂韧性K IC 。
（2分） 裂纹顶端塑性区内的应力为材料的屈服强度s σ。
弹性区内的应力分布为r K I y πσ2/=。
根据虎克定律在弹性区与塑性区的交界处，即λ=r 点，应变y ε为πλσε2E K E I y y == （2分）图1 Krafft 断裂模型假定裂纹顶端与孔洞之间的小试样的断裂条件与单向拉伸时的断裂条件相同。
当塑性区内的应变达到单向拉伸颈缩时的应变时，即最大的均匀真应变b ε时，小试样便出现塑性失稳。
（1分）于是，裂纹扩展的临界条件就是塑性区的应变y ε达到该材料的最大均匀真应变b ε。
而b ε=n （n 为应变强化指数）。
因此，裂纹扩展的临界条件为：πλ2E K n IC= （2分）所以，微孔集聚型断裂的断裂韧性为：πλ2En K IC = （1分）六、计算题（15分）有一大型厚板构件制造时，出现了中心穿透裂纹，若2a ＝2mm ，在工作应力σ＝1000MPa 下工作，应该选什么材料的σ0.2与K IC 配合比较合适? 已知构件材料经不同热处理后的σ0.2与K IC 值列于下表：σ0.2/MPa 1100 1200 1300 1400 1500 K IC / MPa*m 1/2 110 95 75 60 55解： 已知工作应力σ＝1000MPa ；裂纹长度为2a =2mm ，于是a =1mm=0.001m 。
构件为大型厚板结构，属平面应变。
（1） 对屈服强度为1100 MPa 、断裂韧性为110 MPa*m 1/2的材料，因sσσ＝1000／1100＝0.91＞0.5，于是裂纹前端的应力强度因子K I 为： 2)(2411S I a K σσπσ-=＝60.65 MPa*m 1/2＜110 MPa*m 1/2 因此选用该材料是安全的。
