材料力学性能习题

完整版材料力学性能课后习题答案整理材料力学性能课后习题答案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。

脆性：指金属材料受力时没有发生塑性变形而直接断裂的能力韧性：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规定残余伸长应力0.2屈服强度gt金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率n应变硬化指数P153、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。

材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为_____硬钢_______和软钢。

2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为0.2% 时的应力作为假定的屈服点，即条件屈服点。

3、碳素钢可分为热轧钢筋、中高强钢筋和钢绞线和冷加工钢筋。

随着含碳量的增加，钢筋的强度增加、塑性减少。

在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素，变成为。

4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是强度高、塑性好、可焊性好、与混凝土的粘结锚固性能好。

5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为、、6、光面钢筋的粘结力由、、三个部分组成。

7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越、直径越、混凝土强度越，则钢筋的锚固长度就越长。

8、混凝土的极限压应变包括和两部分。

部分越大，表明变形能力越，越好。

9、混凝土的延性随强度等级的提高而。

同一强度等级的混凝土，随着加荷速度的减小，延性有所，最大压应力值随加荷速度的减小而。

10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。

11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力，钢筋的应力。

12、混凝土轴心受拉构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。

13、混凝土轴心抗压强度的标准试件尺寸为。

14、衡量钢筋塑性性能的指标有和冷弯性能。

15、当钢筋混凝土构件采用HRB335级钢筋时，要求混凝土强度等级不宜低于C20；当采用热处理钢筋作预应力钢筋时，要求混凝土强度不宜低于。

二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。

2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其换算系数是0.95。

3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。

4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。

5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。

一、填空题（60分）1.金属材料的性能的性能包括和。

2.力学性能包括、、、、。

3.圆柱形拉伸试样分为和两种。

4.低碳钢拉伸试样从开始到断裂要经过、、、四个阶段。

5.金属材料的强度指标主要有和。

6.金属材料的塑性指标主要有和。

7.硬度测定方法有、、。

8.夏比摆锤冲击试样有和两种。

9.载荷的形式一般有载荷、载荷和载荷三种。

10.钢铁材料的循环基数为，非铁金属循环基数为。

11.提高金属疲劳强度的方法有和。

12.50HRC表示用“C”标尺测定的硬度值为。

13.150HRW10/1000/30表示用压头直径为的硬质合金球，在kgf试验力作用下，保持s时测得的布氏硬度值为。

14.金属材料的工艺性能包括、、、、。

二、判断题（25分）1.金属的工艺性能是指金属在各种加工中所表现出的性能。

（）2.金属的力学性能是指在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能。

（）3.拉伸试验时，试样的伸长量与拉伸力总成正比。

（）4.屈服现象是指拉伸过程中拉伸力达到Fs时，拉伸力不增加，变形量却继续增加的现象。

（）5.拉伸试样上标距的伸长量与原始标距长度的百分比，称为断后伸长率，用符号A表示。

（）6.现有标准圆形截面长试样A和短试样B，经拉伸试验测得δ10、δ5均为25%，表明试样A的塑性比试样B好。

( )7.常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

（）8.做布氏硬度试验，当试验条件相同时，压痕直径越小，则材料的硬度越低。

（）9.洛氏硬度值是根据压头压入被测材料的的深度来确定的。

（）10.洛氏硬度HRC测量方便，能直接从刻度盘上读数，生产中常用于测量退火钢、铸铁和有色金属件。

（）11.一般来说，硬度高的金属材料耐磨性也好。

（）12.韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。

（）13.金属的使用性能包括力学性能、物理性能和铸造性能。

( )14.拉伸试验中拉伸力和伸长量的关系曲线称为力一伸长曲线，又称为拉伸曲线。

第二章第一节金属材料的力学性能一、选择题1.表示金属材料屈服强度的符号是（）。

A.σe B.σsC.σbD.σ-12.表示金属材料弹性极限的符号是（）。

A.σe B.σsC.σbD.σ-13.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（）。

A.HBB.HRC.HVD.HS4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（）。

A.强度B.硬度C.塑性D.弹性二、填空1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（）或（）的能力。

2.金属塑性的指标主要有（）和（）两种。

3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（）和（）三个阶段。

4.常用测定硬度的方法有（）、（）和维氏硬度测试法。

5.疲劳强度是表示材料经（）作用而（）的最大应力值。

三、是非题1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。

（）2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。

（）四、改正题1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。

2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。

3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。

4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。

5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。

五、简答题1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σS 、σ0.2、HRC、σ-1。

2.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σb 、δ5、HBS、akv。

2.2金属材料的物理性能、化学性能和工艺性能一、判断题1.金属材料的密度越大其质量也越大。

（）2.金属材料的热导率越大，导热性越好。

（）3.金属的电阻率越小，其导电性越好。

（）二、简答题：1.什么是金属材料的工艺性能？它包括哪些？2.什么是金属材料的物理性能？它包括哪些？3.什么是金属材料的化学性能？它包括哪些？。

度越高。
3、计算： 某低碳钢的摆锤系列冲击实验列于下表， 温度(℃) 60 40 35 25 试计算： a. 绘制冲击功－温度关系曲线； 冲击功(J) 75 75 70 60 温度(℃) 10 0 -20 -50 冲击功(J) 40 20 5 1
冲击吸收功—温度曲线 80 70 60 50
Ak
40 30 20 10 0 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 10 20 30 40 50 60 70 0 0 0 0 0 0 t/℃
第三章 冲击韧性和低温脆性 1、名词解释： 冲击韧度 冲击吸收功 低温脆性
解： 冲击韧度：一次冲断时，冲击功与缺口处截面积的比值。 冲击吸收功：冲击弯曲试验中，试样变形和断裂所吸收的功。 低温脆性：当试验温度低于某一温度时，材料由韧性状态转变为脆性状态。 韧脆转变温度：材料在某一温度 t 下由韧变脆，冲击功明显下降。该温度即韧脆转 变温度。 迟屈服：用高于材料屈服极限的载荷以高加载速度作用于体心立方结构材料时，瞬 间并不屈服，需在该应力下保持一段时间后才屈服的现象。
2) 简述扭转实验、弯曲实验的特点？渗碳淬火钢、陶瓷玻璃试样研究其力学 性能常用的方法是什么？ 1 扭转实验的应力状态软性系数较拉伸的应力状态软性系数高。可 解： 扭转实验的特点是○
2 扭转实验 对表面强化处理工艺进行研究和对机件的热处理表面质量进行检验。 ○ 3 圆柱试样在扭转时，不产生缩颈现象，塑 时试样截面的应力分布为表面最大。○
韧脆转变温度 迟屈服
2、简答 1) 缺口冲击韧性实验能评定哪些材料的低温脆性？哪些材料不能用此方法 检验和评定？[提示：低中强度的体心立方金属、Zn 等对温度敏感的材料，高强 度钢、铝合金以及面心立方金属、陶瓷材料等不能]
解：缺口冲击韧性实验能评定中、低强度机构钢的低温脆性。面心立方金属及合金如氏 体钢和铝合金不能用此方法检验和评定。

第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为软钢，和硬钢。

2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为0.2%时的应力作为假定的屈服点，即条件屈服强度。

3、碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。

随着含碳量的增加，钢筋的强度提高、塑性降低。

在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素，变成为普通低合金钢。

4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是强度、塑性、焊接性能、粘结力。

5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为两者之间的良好粘结力、两者相近的膨胀系数、混凝土包裹钢筋避免钢筋生锈6、光面钢筋的粘结力由胶结力、摩擦力、挤压力三个部分组成。

7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越高、直径越粗、混凝土强度越低，则钢筋的锚固长度就越长。

8、混凝土的极限压应变包括弹性应变和塑性应变两部分。

塑性应变部分越大，表明变形能力越大，延性越好。

9、混凝土的延性随强度等级的提高而降低。

同一强度等级的混凝土，随着加荷速度的减小，延性有所增加，最大压应力值随加荷速度的减小而减小。

10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力增加，钢筋的应力减小。

11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力减小，钢筋的应力增大。

12、混凝土轴心受拉构件，混凝土收缩，则混凝土的应力增大，钢筋的应力减小。

13、混凝土轴心抗压强度的标准试件尺寸为150*150*300或150*150*150 。

14、衡量钢筋塑性性能的指标有延伸率和冷弯性能。

15、当钢筋混凝土构件采用HRB335级钢筋时，要求混凝土强度等级不宜低于C20；当采用热处理钢筋作预应力钢筋时，要求混凝土强度不宜低C40 。

二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。

（N）2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其换算系数是0.95。

材料力学性能课后习题第一章1.解释下列名词①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。

②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。

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塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。

⑥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加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时,由于晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,使金属的强度和硬度升高,塑性和韧性降低的现象。

⑧解理断裂：解理断裂是在正应力达到一定的数值后沿一定的晶体学平面产生的晶体学断裂。

2.解释下列力学性能指标的意义（1）E( 弹性模量）；（2）σp（规定非比例伸长应力）、σe（弹性极限）、σs（屈服强度）、σ0.2（规定残余伸长率为0.2%的应力）；（3）σb（抗拉强度）；（4）n（加工硬化指数）;（5）δ（断后伸长率）、ψ（断面收缩率）3.金属的弹性模量取决于什么？为什么说他是一个对结构不敏感的力学性能？取决于金属原子本性和晶格类型。

因为合金化、热处理、冷塑性变形对弹性模量的影响较小。

4.常用的标准试样有5倍和10倍，其延伸率分别用δ5和δ10表示，说明为什么δ5>δ10。

答：对于韧性金属材料，它的塑性变形量大于均匀塑性变形量，所以对于它的式样的比例，尺寸越短，它的断后伸长率越大。

5.某汽车弹簧，在未装满时已变形到最大位置，卸载后可完全恢复到原来状态；另一汽车弹簧，使用一段时间后，发现弹簧弓形越来越小，即产生了塑性变形，而且塑性变形量越来越大。

试分析这两种故障的本质及改变措施。

材料力学性能考试题以下是一套材料力学性能的考试题，请学生们自行准备答题材料并根据要求完成答题。

题目一：应力和应变1. 请解释应力和应变的概念，并说明它们之间的关系。

2. 以图示法表示不同类型的应力-应变曲线，并分析它们的特点。

题目二：杨氏模量的计算一根长度为L、直径为d的钢杆，经拉伸后产生的应力为σ，应变为ε。

请计算该钢杆的杨氏模量。

题目三：冲击试验1. 冲击试验是用来评估材料韧性和抗冲击性能的一种方法，请简要描述冲击试验的原理和步骤。

2. 以图示法表示不同材料的冲击韧性曲线，并对比它们的性能差异。

题目四：硬度测试1. 谈谈硬度测试的意义，并举例说明在哪些领域中常用到硬度测试。

2. 以图示法表示不同材料的硬度曲线，并分析曲线变化的原因。

题目五：断裂力学1. 简要描述断裂力学的基本概念和理论。

2. 请解释断裂韧性以及其在材料设计中的重要性。

题目六：材料疲劳寿命1. 疲劳是材料在循环加载条件下发生的一种失效形式，请解释疲劳寿命的概念。

2. 以图示法表示不同材料的疲劳曲线，并分析曲线特点和影响因素。

题目七：塑性行为1. 简述塑性变形的概念和特点，并与弹性变形进行比较。

2. 请解释延展性和收缩性在材料塑性行为中的作用。

题目八：应力集中1. 请解释应力集中的概念，并分析应力集中的原因和对材料性能的影响。

2. 以图示法表示不同类型的应力集中情况，并讨论应力集中可能引起的失效。

题目九：裂纹扩展1. 请解释裂纹扩展的概念，并说明裂纹扩展的机制和决定因素。

2. 以图示法表示不同裂纹扩展情况，并讨论裂纹对材料强度和韧性的影响。

题目十：振动和共振1. 简要描述振动和共振的概念，并说明它们与材料性能的关联。

2. 请解释材料的固有频率以及其对共振现象的影响。

以上是材料力学性能考试题，希望学生们能根据这些题目进行准备，并且清晰、准确地回答。

祝大家考试顺利！。

第一章材料的力学性能一、选择题1、fsd表示( B )A、钢筋抗压强度设计值；B、钢筋抗拉强度设计值；C、钢筋抗拉强度标准值2、C30混凝土中的“ 30”表示(A )A、混凝土的立方体抗压强度标准值fcu,k 30MP a .?B、混凝土的轴心抗压强度标准值fck 30MP a .?C、混凝土的轴心抗拉强度标准值ftk 30MP a3、混凝土的强度等级以(A )表示A、混凝土的立方体抗压强度标准值fcu，k;B、混凝土的轴心抗压强度标准值fck;C、混凝土的轴心抗拉强度标准值ftk4、测定混凝土的立方体抗压强度标准值fcu ,k，采用的标准试件为( A )A、150mm 150mm 150mm ；B、450mm 150mm 150mm ；450mm 450mm 450mmC、5、测定混凝土的轴心抗压强度时,试件涂油和不涂油相比，( B ) 的测定值大。

A、涂油；B不涂油;C、一样大6、钢筋混凝土构件的混凝土的强度等级不应低于( A ) 。

A、C20；B、C25；C、C307、钢筋混凝土构件中的最大的粘结力出现在( A ) 。

A、离端头较近处；B、靠近钢筋尾部；C、钢筋的中间的部位8、预应力混凝土构件所采用的混凝土的强度等级不应低于( C) 。

A、C20；B、C30；C、C40二、问答题1、检验钢筋的质量主要有哪几项指标？答：对软钢有屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。

对硬钢有极限强度、伸长率、冷弯性能。

2、什么是钢筋的屈强比？它反映了什么问题？答：屈强比为钢筋的屈服强度与极限强度的比值。

它反映结构可靠性的潜力及材料的利用率。

3、如何确定混凝土的立方体抗压强度标准值？它与试块尺寸的关系如何？答：按标准方法制作、养护的边长为150mm勺立方体在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。

试件尺寸越小，抗压强度值越高。

4、为什么要有混凝土棱柱体抗压强度这个力学指标？它与混凝土立方体抗压强度有什么关系？答：钢筋混凝土受压构件中棱柱体多于立方体，所以棱柱体抗压强度比立方体抗压强度能更好地反映受压构件中混凝土的实际强度。

第4章 材料的疲劳1.名词解释应力幅σa 平均应力σm 应力比r疲劳源 疲劳贝纹线 疲劳条带驻留滑移带 ΔK da/dN疲劳寿命 过载损伤2.揭示下列疲劳性能指标的意义疲劳强度σ-1，σ-p,τ-1,σ-1N, P99,100,103/p114疲劳缺口敏感度qf P103/p118过载损伤界 P102,103/p117疲劳门槛值ΔK th P105/p1203.试述金属疲劳断裂的特点 p96/p1094．试述疲劳宏观断口的特征及其形成过程（新书P96~98及PPT ，旧书P109~111）6．试述疲劳图的意义、建立及用途。

（新书P101~102，旧书P115~117）1)、a m σσ-疲劳图2)、max min ()m σσσ-疲劳图8．试述影响疲劳裂纹扩展速率的主要因素。

（新书P107~109，旧书P123~125）9．试述疲劳微观断口的主要特征。

（新书P113~P114，旧书P132）12．试述金属表面强化对疲劳强度的影响。

（新书P117~P118，旧书P135~P136）13.试述金属的硬化与软化现象及产生条件。

第六章 金属的应力腐蚀和氢脆断裂一、名词解释1、应力腐蚀2、氢脆3、白点4、氢化物致脆5、氢致延滞断裂二、说明下列力学性能指标的意义1、σscc2、KIscc3、da/dt三．如何识别氢脆与应力腐蚀？。

材料的疲劳性能一、填空题1. 疲劳断裂的过程包括、和三个阶段。

2. 低碳钢典型的疲劳断口上有、和断裂特征区。

3. 疲劳裂纹一般发源于构件的处。

4. 贝纹线是区的宏观特征；疲劳条带是。

二、名词解释1. 疲劳贝纹线2. 疲劳条带3. 疲劳强度（极限）σ-14. 疲劳门槛△Kth三、简答题1、试述疲劳断裂的特点有哪些？2、疲劳断口包括哪些区域？各有何特征？3、试述材料疲劳裂纹扩展的两个阶段各有什么特征？4、材料的疲劳抗力指标有哪些？5、影响材料疲劳强度的因素有哪些？各自对疲劳强度有何影响？。

材料力学性能试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 材料在拉伸过程中，当应力达到某一点时，应力不再增加而应变继续增加，这种现象称为（）。

A. 弹性变形B. 塑性变形C. 蠕变D. 断裂答案：B2. 材料的屈服强度是指（）。

A. 材料开始发生塑性变形时的应力B. 材料发生断裂时的应力C. 材料发生弹性变形时的应力D. 材料发生蠕变时的应力答案：A3. 材料的硬度是指（）。

A. 材料抵抗外力作用的能力B. 材料抵抗塑性变形的能力C. 材料抵抗弹性变形的能力D. 材料抵抗断裂的能力答案：B4. 材料的疲劳是指（）。

A. 材料在循环应力作用下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象B. 材料在恒定应力作用下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象C. 材料在高温下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象D. 材料在低温下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象答案：A5. 材料的冲击韧性是指（）。

A. 材料在冲击载荷作用下吸收能量的能力B. 材料在拉伸载荷作用下吸收能量的能力C. 材料在压缩载荷作用下吸收能量的能力D. 材料在剪切载荷作用下吸收能量的能力答案：A6. 材料的断裂韧性是指（）。

A. 材料在拉伸载荷作用下吸收能量的能力B. 材料在压缩载荷作用下吸收能量的能力C. 材料在冲击载荷作用下吸收能量的能力D. 材料在断裂过程中吸收能量的能力答案：D7. 材料的疲劳强度是指（）。

A. 材料在循环应力作用下发生断裂时的应力B. 材料在拉伸载荷作用下发生断裂时的应力C. 材料在压缩载荷作用下发生断裂时的应力D. 材料在冲击载荷作用下发生断裂时的应力答案：A8. 材料的蠕变是指（）。

A. 材料在循环应力作用下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象B. 材料在恒定应力作用下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象C. 材料在高温下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象D. 材料在低温下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象答案：B9. 材料的弹性模量是指（）。

A. 材料在拉伸载荷作用下吸收能量的能力B. 材料在压缩载荷作用下吸收能量的能力C. 材料在拉伸或压缩载荷作用下应力与应变的比值D. 材料在剪切载荷作用下吸收能量的能力答案：C10. 材料的泊松比是指（）。

1.材料的力学性能一般不涉及（）方面的问题。

a)材料的使用性能b) 材料的加工性能c) 材料的物理性能d) 材料的化学性能2.工程材料在使用过程中不可避免会产生（）。

a)断裂b) 弹塑性变形c) 弹性变形d) 塑性变形3.工程构件在生产过程中要（）材料的塑性，（）材料的强度。

a)提高，提高b) 降低，降低c) 提高，降低d) 降低，提高4.断裂力学主要用来处理（）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5.拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的抗拉强度值会（）。

a)越高b) 越低c) 不变d) 无规律可循6.拉伸试件的标距长度l0应满足下列关系式（）。

a) 或b) 或c) 或d) 或7.在均匀变形阶段，金属的伸长率与截面收缩率通常满足关系（）。

a)b)c)d).8拉伸试验中测得甲材料的，乙材料的，则两种材料的塑性（）。

a)甲 < 乙b) 甲 = 乙c) 、甲 > 乙d) 不别9.表征脆性材料的力学性能的参量是（）。

a)E, b) c) d)10.在设计时用来确定构件截面大小的机械性能指标是（）。

a)δ、a K b) ψ、HB c) σb、σ0.2d) K IC、a011.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) 150HBSl0／3000／3012.（）是非脆性断裂。

a)准解理断口b) 韧窝端口c) 沿晶断口d) 解理断口13.裂纹体变形的最危险形式是（）。

a)张开型b) 滑开型c) 撕开型d) 混合型14.表示的是（）。

a)显微硬度b) 蠕变极限c) 持久塑性d) 持久强度15. 当合金中晶粒愈细小时，其（）。

a)强度越低b) 韧性越差c) 耐热性降低d) 塑性降低16.真应力真应变曲线在拉伸时位于工程应力应变曲线的（）。

材料力学性能试题集判断1.由内力引起的内力集度称为应力。

（某）2.当应变为一个单位时，弹性模量即等于弹性应力，即弹性模量是产生100%弹性变形所需的应力。

（√）3.工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力条件下产生的弹性变形就越大。

（某）4.弹性比功表示金属材料吸收弹性变形功的能力。

（√）5.滑移面和滑移方向的组合称为滑移系，滑移系越少金属的塑性越好。

（某）6.高的屈服强度有利于材料冷成型加工和改善焊接性能。

（某）7.固溶强化的效果是溶质原子与位错交互作用及溶质浓度的函数，因而它不受单相固溶合金（或多项合金中的基体相）中溶质量所限制。

（某）8.随着绕过质点的位错数量增加，留下的位错环增多，相当于质点的间距减小，流变应力就增大。

（√）9.层错能低的材料应变硬度程度小。

（某）10.磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，其中以腐蚀的危害最大。

（某）11.韧性断裂用肉眼或放大镜观察时断口呈氧化色，颗粒状。

（某）12.脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，长呈放射状或结晶状。

（√）13.决定材料强度的最基本因素是原子间接合力，原子间结合力越高，则弹性模量、熔点就越小。

（某）14.脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性变形量几乎为零。

（√）15.脆性金属材料在压缩时除产生一定的压缩变形外，常沿与轴线呈45°方向产生断裂具有切断特征。

（√）16.弯曲试验主要测定非脆性或低塑性材料的抗弯强度。

（某）17.可根据断口宏观特征，来判断承受扭矩而断裂的机件性能。

（√）18.缺口截面上的应力分布是均匀的。

（某）19.硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能。

（√）20.于降低温度不同，提高应变速率将使金属材料的变脆倾向增大。

（某）21.低温脆性是材料屈服强度随温度降低急剧下降的结果。

（某）22.体心立方金属及其合金存在低温脆性。

（√）23.无论第二相分布于晶界上还是独立在基体中，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变温度升高。

弯强度） ； （3）τs（材料的扭转屈服点） ； （4） τs （抗扭强度） ； （5） τp （扭转比例极限） ； （6） σbn（抗拉强度） ； （7）HBS（压头为淬火钢球的 材料的布氏硬度） ； （8）HBW：压头为硬质合金 球的材料的布氏硬度； （9）HRA（材料的洛氏硬 度） ；HRB（材料的洛氏硬度） ；HRC（材料的洛 氏硬度） ； （10）HV（材料的维氏硬度） ； （ 11 ） HK（材料的努氏硬度） ； （ 12）HS（材料的肖氏 硬度） ； （13）K（理论应力集中系数） ； （14）NSR （缺口敏感度） 3.今有如下零件和材料等需测定硬度，试说明选 用何种硬度试验方法为宜： （1）渗碳层的硬度分布----HK 或-显微 HV（2） 淬火钢-----HRC（3）灰铸铁-----HB（4）鉴别钢中 的隐晶马氏体和残余奥氏体-----显微 HV 或者 HK （5）仪表小黄铜齿轮-----HV（6）龙门刨床导轨 -----HS（肖氏硬度）或 HL(里氏硬度)（7）渗氮层 -----HV（8）高速钢刀具-----HRC（9）退火态低碳 钢-----HB（10）硬质合金-----HRA 4.说明几何强化现象的成因，并说明其本质与形 变强化有何不同 5.试综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验 的特点和应用范围。 试 验 特点 应用范围 方 法 温度、应力状态和加 塑性变形抗力 载速率确定，采用光 拉 和切断强度较 滑圆柱试样，试验简 伸 低的塑性材 单，应力状态软性系 料。 数较硬。 应力状态软，一般都 脆性材料，以 能产生塑性变形，试 观察脆性材料 压 样常沿与轴线呈 45º 在韧性状态下 缩 方向产生断裂，具有 所表现的力学 切断特征。 行为。 测定铸铁、铸 弯曲试样形状简单， 造合金、工具 操作方便；不存在拉 钢及硬质合金 伸试验时试样轴线与 等脆性与低塑 力偏斜问题，没有附 性材料的强度 加应 弯 和显示塑性的 力影响试验结果，可 曲 差别。也常用 用试样弯曲挠度显示 于比较和鉴别 材料的塑性；弯曲试 渗碳和表面淬 样表面应力最大，可 火等化学热处 灵敏地反映材料表面 理机件的质量 缺陷。 和性能。 用来研究金属 应力状态软性系数为 在热加工条件 0.8，比拉伸时大，易 下的流变性能 于显示金属的塑性行 和断裂性能， 为；试样在整个长度 评定材料的热 上的 压力加工型， 塑性变形时均匀，没 并未确定生产 扭 有紧缩现象，能实现 条件下的热加 转 大塑性变形量下的试 工工艺参数提 验；较能敏感地反映 供依据；研究 出金属表面缺陷和及 或检验热处理 表面硬化层的性能； 工件的表面质 试样所承受的最大正 量和各种表面 应力与最大切应力大 强化工艺的效 体相等。 果。 第三章 1.缺口会引起哪些力学响应？ 答：材料截面上缺口的存在，使得在缺口的根部 产生应力集中、双向或三向应力、应力集中和应 变集中，并试样的屈服强度升高，塑性降低。 2.比较平面应力和平面应变的概念。 答：平面应力：只在平面内有应力，与该面垂直 方向的应力可忽略，例如薄板拉压问题。平面应 变：只在平面内有应变，与该面垂直方向的应变 可忽略，例如水坝侧向水压问题。具体说来：平 面应力是指所有的应力都在一个平面内， 如果平 面是 OXY 平面，那么只有正应力 σx，σy，剪应 力 τxy(它们都在一个平面内)， 没有 σz， τyz， τzx。 平面应变是指所有的应变都在一个平面内， 同样 如果平面是 OXY 平面，则只有正应变 εx，εy 和 剪应变 γxy，而没有 εz，γyz，γzx。 3.如何评定材料的缺口敏感性： 答：材料的缺口敏感性，可通过缺口静拉伸、偏 斜拉伸、静弯曲、冲击等方法加以评定。 7. 何谓低温脆性？哪些材料易表现出低温脆性？ 工程上，有哪些方法评定材料低温脆性？ 答：在低温下，材料由韧性状态转变为脆性状态 的现象称为低温脆性。 只有以体心立方金属为基 的冷脆金属才具有明显的低温脆性， 如中低强度 钢和锌等。而面心立方金属，如铝等，没有明显 的低温脆性。 工程上常采用低温脆性通常用脆性 转变温度，能量准则，断口形貌准则，断口变形 特征准则评定。 8. 说明为什么焊接船只比铆接船只易发生脆性 破坏？ 答：焊接容易在焊缝处形成粗大金相组织气孔、 夹渣、未熔合、未焊透、错边、咬边等缺陷，增 加裂纹敏感度，增加材料的脆性，容易发生脆性 断裂。 10.细化晶粒尺寸可以降低脆性转变温度或者说 改善材料低温韧性，为什么？ 答：晶界是裂纹扩展的阻力；晶界增多有利于降 低应力集中，降低晶界上杂质度，避免产生沿晶 界脆性断裂。所以可以提高材料的韧性。 第四章 1.解释下列名词： 低应力脆断：高强度、超高强度钢的机件，中低 强度钢的大型、 重型机件在屈服应力以下发生的 断裂； （2）I 型裂纹：拉应力垂直作用于裂纹扩 展面，裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展的 裂纹。 （3）应力强度因子 KI：在裂纹尖端区域各 点的应力分量除了决定于位置外， 尚与强度因子 有关，对于某一确定的点，其应力分量由确定， 越大，则应力场各点应力分量也越大，这样就可 以表示应力场的强弱程度， 称为应力场强度因子。 “I”表示 I 型裂纹。 （4）裂纹扩展 K 判据：裂纹在

《材料力学性能》课程习题集材料力学性能第一章习题1．解释下列名词：（1）弹性比功；（2）包申格效应；（3）解理面；（4）塑性、脆性和韧性；（5）解理台阶；（6）河流花样；（7）穿晶断裂和沿晶断裂。

2．常用的标准试样有5倍试样和10倍试样，其延伸率分别用σ5和σ10表示，说明为什么σ5>σ10。

3．某汽车弹簧，在未装满载时已变形到最大位置，缺载后可完全恢复到原来状态；另一汽车弹簧，使用一段时间后，发现弹簧弓形越来越小，即产生了塑性变形，而且塑性变形量越来越大。

试分析这两种故障的本质及改变措施。

4、金属的弹性模量主要取决于什么为什么说它是一个对结构不敏感的力学性能5、今有45、40Cr、35CrMo钢和灰铸铁几种材料，你选择那种材料作为机床机身？为什么？6、什么是包辛格效应，如何解释，它有什么实际意义7、产生颈缩的应力条件是什么要抑制颈缩的发生有哪些方法8、为什么材料的塑性要以延伸率这两个指标来度量它们在工程上各有什么实际意义9、试用位错理论解释：粗晶粒不仅屈服强度低，断裂塑性也低；而细晶粒不仅使材料的屈服强度提高，断裂塑性也提高。

10、延性断口有几部分组成？其形成过程如何？11、板材宏观脆性断口的主要特征是什么？如何根据断口特征寻找断裂源？12、简述延性断裂过程中基体和第二相的作用，其形态对材料韧性水平有何关系。

13、由Hall-Petch关系式和解理断裂表达式讨论晶粒尺寸细化在强韧化中的作用。

14、为什么材料发生脆断要先有局部的塑性变形试从理论上给予解释，并从试验上举出一两个实验结果证明上述的论点是正确的。

n15．试证明对可用Hollmon关系S=Kε描述其真应力－真应变关系的材料，其条件抗拉强n度σb＝Ke式中e＝2.71816．一直径为2.5mm，长为200mm的杆，在载荷2000N作用下，直径缩小为2.2mm,试计算：(1)杆的最终长度；(2)在该载荷作用下的真应力S与真应变εe；(3)在该载荷作用下的条件应力σ与条件应变δ。

材料力学性能试题库一、名词解释1.包申格效应：：2.应力场强度因子KI3.过载损伤：4.磨损：5.蠕变：6.屈强比：7.接触疲劳：：8.裂纹扩展能量释放率GI9.疲劳寿命：10.静态粘弹性：(高分子方向选做)11.蠕变极限：(金属、焊接方向选做)12.J积分：13.耐磨性：14.da/dN：15.应力腐蚀：（金属、焊接方向选做）16.粘弹性：（高分子方向选做）17.COD：18.应力松弛：19.氢脆：（金属、焊接方向选做）20.玻璃化温度：（高分子方向选做）21.应变硬化：：22.应力场强度因子KI23.冲击强度：24.粘流温度：（高分子方向选做）25.松弛稳定性：（金属、焊接方向）二、填空题1．典型的金属宏观断口的特征三要素包括、和剪切唇三个区域组成。

2.弹性变形的主要特点为变形小、和。

3.压入法硬度试验中常用的方法有布氏硬度试验，和。

4.单向拉伸、单向压缩以及扭转试验中应力状态软性系数最大的是。

5.含裂纹的金属机件（或构件），根据外加应力与裂纹扩展面的取向关系，裂纹扩展有型裂纹扩展、撕开型裂纹扩展、滑开型裂纹扩展三种基本形式。

6.机件正常运行的磨损过程一般分为、稳定磨损阶段、剧烈磨损三个阶段。

7.解理裂纹的河流花样特征中，“河流”的流向与裂纹扩展方向，按“河流”流向的方向去寻找裂纹源。

8.金属材料中常见的塑性变形方式主要为和。

9.冲击试验中，标准试样一般有两种，分别是和。

10.常用的金属断裂韧度包括、ICG、和COD四种。

11.按磨损机理进行分类，磨损类型有黏着磨损、、冲蚀磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损。

12.疲劳过程包括：、及最后失稳扩展三个阶段。

13.金属材料常用的塑性指标为和。

14.氢脆是由于和的共同作用而导致金属材料产生脆性断裂的现象。

15.50HRC表示硬度，此测试方法中压头是。

16.金属材料的缺口敏感性指标用和的比值表示。

17.当测出后，还可以借助公式间接换算出KIC 以代替大试样的KIC，然后再按K判据即解决工程中中、低强度钢大型件的断裂问题。

答：高分子材料的强度和模数强烈的依赖于温度和加载速率。加载速率一定时， 随温度的升高，高分子材料的会从玻璃态到高弹态再到粘流态变化，其强度和 模数降低；而在温度一定时，玻璃态的高聚物又会随着加载速率的降低，加载 时间的加长，同样出现从玻璃态到高弹态再到粘流态的变化，其强度和模数降 低。时间和温度对材料的强度和模数起着相同作用称为时=温等效原理。 四、计算题：
cos cos
（ 1） [001]方向与[111]滑移方向的夹角 λ：
cos
12 12 12
2 2 2 12 12 12 2 2 2

0 1 0 1 1 1 1 1 111 3
[001]方向与 (110) 面法线方向夹角 υ：
0 1 0 1 1 1 1 1 111 3
cos cos 70
1 1 28.6MPa 2 3
在 (111)面上的 [101] 方向的分切应力应为 28.6Mpa。 [001]方向与 [110] 滑移方向的夹角 λ：
cos
12 12 12
1．金属单晶体的塑性变形方式。 答滑移和孪生 2．什么是滑移系？产生晶面滑移的条件是什么？写出面心立方金属在室温下所 有可能的滑移系。 答：滑移系是一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。产生晶面滑移 的条件是在这个面上的滑移方向的分切应力大于其临界分切应力。 3．试述Zn、 α -Fe、Cu等几种金属塑性不同的原因。 答：Zn、α -Fe、Cu这三种晶体的晶体结构分别是密排六方、体心立方和面心立 方结构。 密排六方结构的滑移系少，塑性变形困难，所以 Zn的塑性差。 面心立方结构滑移系多，滑移系容易开动，所以对面心立方结构的金属Cu塑性 好。 体心立方结构虽然滑移系多，但滑移面密排程度低于 fcc，滑移方向个数少，较 难开动，所以塑性低于面心立方结构材料，但优于密排六方结构晶体，所以α -Fe的塑性较 Cu差，优于Zn。 4.孪晶和滑移的变形机制有何不同? 答：主要的不同1）晶体位向在滑移前后不改变，而在孪生前后晶体位向改变， 形成镜面对称关系。2）滑移的变形量为滑移方向原子间距的整数倍，而孪生过 程中的位移量为孪生方向的原子间距的分数倍。3）滑移是全位错运动的结果而 孪生是分位错运动的结果。 5.什么是应变硬化？有何实际意义？ 答：随着应变量的增加，让材料继续变形需要更大的应力，这种现象称为应变 硬化。随变形量的增加，材料的强度、硬度升高而塑性、韧性下降的