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第一章 单向静拉伸力学性能1、 解释下列名词。
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。
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。
合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。
组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。
【P4】4、 现有45、40Cr 、35 CrMo 钢和灰铸铁几种材料，你选择哪种材料作为机床起身，为什么？选灰铸铁，因为其含碳量搞，有良好的吸震减震作用，并且机床床身一般结构简单，对精度要求不高，使用灰铸铁可降低成本，提高生产效率。
5、 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。
6、 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。
材料力学（湖南大学）知到章节测试答案智慧树2023年最新绪论单元测试1.结构承受载荷时，为保证能正常工作，构件和零件必须符合哪些要求？参考答案:强度要求;刚度要求;稳定性要求2.包装袋的锯齿状封口设计蕴含了材料力学的什么原理？参考答案:应力集中3.建立力学模型进行理论研究时，应尽可能还原结构的细节，以确保计算结果的准确性。
上述说法是否正确？参考答案:错4.材料力学作为一门独立的学科是从何处发展起来的？参考答案:欧洲5.下述哪项不属于材料力学的基本假设？参考答案:大变形第一章测试1.所有脆性材料，它与塑性材料相比，其拉伸力学性能的最大特点是（）。
参考答案:断裂前几乎没有塑性变形。
2.现有三种材料的拉伸曲线如图所示。
分别由此三种材料制成同一构件，其中：1）强度最高的是（）；2）刚度最大的是（）；3）塑性最好的是（）；4）韧性最高，抗冲击能力最强的是（）。
参考答案:ABCC3.正应变的定义为：参考答案:错4.任何温度改变都会在结构中引起应变与应力。
参考答案:错5.对于拉伸曲线上没有屈服平台的合金塑性材料，工程上规定作为名义屈服极限，此时相对应的应变量为。
参考答案:错第二章测试1.在连接件上，剪切面和挤压面分别为：参考答案:分别平行、垂直于外力方向。
2.在连接件剪切强度的实用计算中，切应力许用应力是由：参考答案:剪切试验得到的。
3.连接件切应力的实用计算是以：参考答案:切应力在剪切面上均匀分布为基础的。
4.剪切虎克定律的表达式是。
参考答案:错5.图示铆钉连接，铆钉的挤压应力有如下四个答案，正确的是（）。
参考答案:第三章测试1.圆轴扭转时满足平衡条件，但切应力超过比例极限，切应力互等定理和剪切胡克定律是否成立？参考答案:前者成立，后者不成立2.对于受扭杆件三个结论：1、最大切应力只出现在横截面上；2、在横截面上和包含杆件轴线的纵向截面上均无正应力；3、圆轴内最大拉应力的值和最大切应力的值相等。
答案正确的是？参考答案:2，3对3.内径为d，外径为D的四根空心圆轴，两端均承受相同的扭转力偶作用。
材料力学知到章节测试答案智慧树2023年最新山东科技大学第一章测试1.材料力学的研究方法与理论力学的研究方法完全相同。
参考答案:错2.内力只作用在杆件截面的形心处。
参考答案:错3.杆件某截面上的内力是该截面上应力的代数和。
参考答案:错4.确定截面内力的截面法，适用于不论等截面或变截面、直杆或曲杆、基本变形或组合变形、横截面或任意截面的普遍情况。
参考答案:对5.根据各向同性假设，可认为材料的弹性常数在各方向都相同。
参考答案:对6.根据均匀性假设，可认为构件的弹性常数在各点处都相同。
参考答案:对7.若物体各部分均无变形，则物体内各点的应变均为零。
参考答案:对8.外力就是构件所承受的载荷。
参考答案:错9.构件的强度、刚度和稳定性问题均与材料的力学性能有关。
参考答案:对10.可变形固体的变形必须满足几何相容条件，即变形后的固体既不可以引起“空隙”，也不产生“挤入”现象。
参考答案:对11.材料力学的研究对象为杆件。
参考答案:对12.题图所示直杆初始位置为ABC，作用力P后移至AB’C’，但右半段BCDE的形状不发生变化。
试分析哪一种答案正确。
参考答案:AB、BC两段都产生位移；13.根据各向同性假设，可认为构件的（）沿各个方向相同。
参考答案:材料的弹性常数14.关于确定截面内力的截面法的适用范围，有下列说法正确的是（）。
参考答案:不论等截面或变截面、直杆或曲杆、基本变形或组合变形、横截面或任意截面的普遍情况15.下列结论中是正确的是（）。
参考答案:若物体各点均无位移，则该物体必定无变形16.以下结论中正确的是（）。
参考答案:应力是内力的集度17.根据均匀性假设，可认为构件的下列各量中的哪个量在各点处都相同。
参考答案:材料的弹性常数18.材料力学的四个基本假设是（）参考答案:连续性;各向同性;均匀性;小变形19.工程构件的基本类型是（）参考答案:壳;板;杆件;块体20.下列描述正确的是（）参考答案:应力是构件破坏的决定因素;应力是指内力的分布集度;应变是描述构件变形程度的量第二章测试1.因为轴力要按平衡条件求出，所以轴力的正负与坐标轴的指向一致。
材料力学重庆大学智慧树知到答案2024年第一章测试1.变形固体的基本假设是（）。
A:连续、均匀性假设和线性弹性假设； B:线性弹性假设和小变形假设； C:连续、均匀性假设和各向同性假设； D:各向同性假设、小变形假设和线性弹性假设。
答案:C2.要使构件安全、正常地工作，必须满足（）。
A:稳定性要求 B:强度要求、刚度要求、稳定性要求 C:强度要求 D:强度要求和稳定性要求答案:B第二章测试1.应力是指截面上每点处单位面积内的分布内力，即内力集度。
（）A:错 B:对答案:B2.构件中不同点处的线应变及切应变一般是不同的，而且线应变与正应力相对应，切应变与切应力相对应。
（）A:错 B:对答案:B3.等直杆发生拉（压）变形时，横截面上各点既有正应力，又有切应力。
（）A:错 B:对答案:A4.等直杆受力如图，该杆的轴力最大值为（）。
A:2kN B:4kN C:5kN D:3kN 答案:D5.等直杆受力如图，其上端截面的轴力为（）。
A:F+ql B:-F+ql C:F D:ql答案:B第三章测试1.等直杆受力如图，该杆的扭矩最大值为（）。
A:6kN.m B:2kN.m C:4kN.m D:8kN.m答案:C2.等截面圆轴配置四个皮带轮，各轮传递的力偶的力偶矩如图所示。
从抗扭的角度如何改变四个轮之间的相对位置，轴的受力最合理的是（）。
A:将B轮与C轮对调 B:将B轮与D轮对调, 然后再将B轮与C轮对调 C:将C轮与D轮对调 D:将B轮与D轮对调答案:C3.内外径之比为α的空心圆轴，扭转时轴内的最大切应力为τ，这时横截面上内圆周上各点的切应力为（）。
A:τ B:零C:ατ D:答案:C4.一圆轴用普通碳素钢制成，受扭后发现单位长度扭转角超过了许用值，为提高刚度拟采用的合理措施是（）A:用铸铁代替 B:改为优质合金钢 C:减少轴的长度 D:增大轴的直径答案:D5.下述结论中，正确的是（）A:若物体内各点的应变均为零, 则物体无位移 B:应变分为线应变和切应变, 其量纲为长度 C:若物体的各部分均无变形, 则物体内各点的应变为零 D:受拉杆件全杆的轴向伸长，标志着杆件内各点的变形程度答案:C第四章测试1.悬臂梁受力如图，以下说法正确的是（）。
浙江⼯业⼤学材料⼒学第10章答案10.1 ⼀端固定⼀端铰⽀的⼯字形截⾯细长压杆，已知弹性模量GPa 208=E ，截⾯尺⼨200mm×100mm ×7mm ，杆长m l10=，试确定压杆的临界压⼒。
解：4337.16796532121869312200100mm I x =?-?=4332.11719831271861210072mm I y =?+?=因为x y I I <，故y I I =()()kN N l EI F cr 1.49101.49100007.02.117198310208323222=?===πµπ10.2 两端固定的圆截⾯钢质压杆，直径为50mm ，受轴向压⼒F 作⽤。
已知GPa 210=E 和MPa 200=p σ，试确定能够使⽤欧拉公式的最短压杆长度l 。
解：8.10120010210505.044322=??==≥??===πσπλµµλp p E l d l i l可得：mm l 2545≥10.3 截⾯为矩形h b ?的压杆，两端⽤柱销联接（在y x -平⾯内弯曲时，可视为两端铰⽀；在zx -平⾯内弯曲时，可视为两端固定）。
已知GPa 200=E ，MPa 200=p σ，试求：（1）当mm 30=b ，mm50=h 时，压杆的临界压⼒；（2）若使压杆在两个平⾯（y x -和z x -⾯）内失稳的可能性相同时，求b 和h 的⽐值。
解：43331250012503012mm bh I z =?==，1=z µ，故()()kNN l EI F z z cr 1171011723001312500102003232221=?===πµπ43311250012305012mm hb I y =?==，5.0=y µ，故()()kN N l EI F y y cr 1681016823005.0112500102003232222=?===πµπ故kN F cr 117=。
第10章 疲劳强度的概念
思考题
10-1 什么是交变应力？举例说明。
答 随时间作周期性变化的应力称交变应力。
如下图所示的圆轴以角速度ω匀速转动，轴上一点A 的位置随时间变化，从A 到A ′，再到A ′′，再到A ′′′，又到A 处，如此循环往复。
轴上该点的正应力A σ也从0到，再到0，再到，又到0，产生拉压应力循环。
该点的应力即为交变应力。
+max σ−max σ
10-2 疲劳失效有何特点？疲劳失效与静载失效有什么区别？疲劳失效时其断口分成几个区域？是如何形成的？
答 （1）疲劳失效时的应力σ远低于危险应力u σ（静载荷下的强度指标）；需要经过一定的应力循环次数；构件（即使是塑性很好的材料）破坏前和破坏时无显著的塑性变形，呈现脆性断裂破坏特征。
（2）疲劳失效的最大工作应力σ远低于危险应力u σ；静载失效的最大工作应力σ为危险应力u σ。
（3）疲劳失效时其断口分成2个区域：光滑区域和颗粒状粗糙区域。
（4）构件在微观上，其内部组织是不均匀的。
在足够大的交变应力下，金属中受力较大或强度较弱的晶粒与晶界上将出现滑移带。
随着应力变化次数的增加，滑移加剧，滑移带开裂形成微观裂纹，简称“微裂纹”。
另外，构件内部初始缺陷或表面刻痕以及应力集中处，都可能最先产生微裂纹。
这些微裂纹便是疲劳失效的起源，简称“疲劳源”。
微裂纹随着应力交变次数的继续增加而不断扩展，形成了裸眼可见的宏观裂纹。
在裂纹的扩展过程中，由于应力交替变化，裂纹两表面的材料时而互相挤压、时而分离，这样就形成了断口表面的光滑区。
宏观裂纹继续扩展，致使构件的承载截面不断被削弱，类似在构件上形成尖锐的“切口”。
这种切口造成的应力集中，使局部区域内的应力达到很大数值。
最终在较低的应力水平下，由于累积损伤，致使构件在某一次载荷作用时突然断裂。
断口表面的颗粒状区域就是这种突然断裂造成的，所以疲劳失效的过程可以理解为裂纹产生、扩展直至构件断裂的一个过程。
10-3 什么是对称循环？什么是脉冲循环？ 答 对称循环是指最大应力与最小应力大小相等，
正负号相反的应力循环。
如下图所示：
脉冲循环是指最小应力值等于零，应力的正负号不发生变化的应力循环，如下图所示：
10-4 什么是疲劳极限？试件的疲劳极限与构件的疲劳极限有什么区别和联系？
答 疲劳极限（也叫持久极限）是指对光滑小试件进行交变应力循环试验，经过无穷多次应力循环而不发生破坏的最大应力值的最高限值。
试件的疲劳极限是用光滑小试件在实验室条件下，排除工程构件中的应力集中、构件尺寸以及表面加工质量等因素的影响后得到的。
要确定工程实际构件的疲劳极限，必须考虑这些实际因素的影响。
10-5 影响疲劳极限的主要因素是什么？
答 （1）构件外形（应力集中）；
（2）构件尺寸；
（3）表面加工（包括表面处理）质量；
（4）工作环境（有无腐蚀等）。
10-6 “疲劳失效是材料长期使用后，因疲劳而引起材质脆化的结果。
”这种说法对吗？为什么？
答疲劳失效不是材料长期使用疲劳而引起材质脆化的结果。
疲劳失效的过程可以理解为裂纹产生、扩展直至构件断裂的一个过程。
习 题
10-1 求图示各构件中点B 的应力与循环特征。
(1) 图(a)所示轴固定不动，滑轮绕轴转动，滑轮上作用有大小和方向均保持不变的铅垂力。
(2) 图(b)所示轴与滑轮相固结并一起旋转，
滑轮上作用有大小和方向均保持不变的铅垂力。
解 （1） 点B 受到是静应力，即
min max σσ=，1max
min ==σσr （2）点 B 受到是对称循环交变应力，即
min max σσ−=，1max
min −==σσr 10-2 火车轮轴受力情况如图所示。
已知mm 500=a ，mm 435 1=l ，轮轴中段直径。
若，求轮轴中段截面边缘上任一点的最大应力mm 150=d kN 50=F max σ，最小应力min σ，循环特征r ，并作出t −σ曲线。
(a) (b) 解 应力计算。
由受力情况，轮轴中段截面边缘上任一点（l 段）为危险点，当该点在最高点时应力最大，在最低点时应力最小：
MPa Pa d Fa W M 5.75105.75120
5.0105032326333min max =×=××××===−=ππσσ 循环特征
1max min −==
σσr t −σ
曲线如图(b)所示。
10-3 柴油发动机连杆大头螺钉在工作时受到的最大拉力kN 3.58max =F ，最小拉力。
螺纹处内径。
求其平均应力kN 8.55min =F mm 5.11=d m σ，应力幅a σ，循环特征r 。
解 最大应力MPa 561Pa 1056110
5.11π103.584π466232max max max =×=××××===−d F A F σ
最小应力MPa 537Pa 1053710
5.11π108.554π466232min min min =×=××××===−d F A F σ 平均应力()()MPa 5495375612
121min max m =+×=+=σσσ 应力幅度()()MPa 125375612
121min max a =−×=−=σσσ 循环特征957.0561
537max min ===σσr 其t −σ曲线如图所示。
10-4 图示阶梯形圆截面轴，危险截面A A −上的内力为对称循环的交变扭矩，其最大值，轴表面经精车加工，材料的强度极限m kN 0.1max ⋅=T MPa 500b =σ，疲劳极限 MPa 1301=−τ，疲劳安全因数
2f =n 。
试校核轴的疲劳强度。
解 MPa 23.6Pa 106.231060π16100.16933p max min max =×=××××==
−=−W T ττ 17.16070==d D ,0833.060
5==d r ，MPa 500b =σ 查教材图表得
69.0=ξ，，25.10=τk 96.0=β,8.0=τε ()()17.1125.169.01110=−×+=−+=ττξk k MPa 3.8517
.113096.08.01
01=××==−−ττβτετk 261.36
.233.85f max 01τ=>===−n n ττ，安全。
