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《材料的宏微观力学性能》试卷(1)一、 选择题：（1553=⨯分）1.材料中有一裂纹如图1，试判断该裂纹类型是（ ）A I 型裂纹或张开型裂纹B Ⅱ型或滑开型裂纹C Ⅲ型或撕开型裂纹D 复合型裂纹2.通常用来评价材料的塑性高低的指标是（ ）A 比例极限B 抗拉强度C 延伸率D 杨氏模量 3.在测量材料的硬度实验方法中，（ ）是直接测量压痕深度并以压痕深浅表示材料的硬度A 布氏硬度B 洛氏硬度C 维氏硬度D 肖氏硬度4.下列关于断裂的基本术语中，哪一种是指断裂的缘由和断裂面的取向（ ）A 解理断裂、沿晶断裂和延性断裂B 正断和切断C 穿晶断裂和沿晶断裂D 韧性断裂和脆性断裂5.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、名词解释：（2054=⨯分）1.应变等效原理2.解理断裂3.低温脆性4. 压电效应5.腐蚀疲劳三、简答题：（2045=⨯分）1.简述损伤类型及其表现形式。
2.阐述残余应力产生的原因。
3.简要说明应力腐蚀断裂与氢脆的异同。
4.简述布氏硬度的原理及优缺点。
四、计算题：（30310=⨯分）图11.某试件进行拉伸实验时，测得在标距范围内载荷与伸长的结果（如下表）试件在标距范围内的直径=21mm ，标距长度=100mm ，断裂处直径=18.21mm ，断裂后的标距=121mm 。
试画出完整的拉伸图，并用放大的比例画出图出直线部分从而求出：1）弹性模量 2）延伸率 3）截面收缩率 4）名义应力（断裂时）5）断裂时真实应力 6）拉伸强度极限载荷（KN ） 20 30 40 50 55 55 60伸长（mm ） 0.07 0.10 0.13 0.16 0.78 2.4 2.8载荷（KN ） 65 70 75 80 82 80 70伸长（mm ） 3.85 5.20 7.62 12.7 16.0 19.0 21.162. 设1I 、2I 为应力张量第一、第二不变量，试用1I 、2I 表示Mises 屈服条件。
中原工学院2009〜2010 学年第1 学期材科专业材料的力学性能课程期末试卷题号-一- -二二三四五六七八九十总分一、填空(每空1分，共10分)1、屈服强度是金属材料重要的力学性能指标，它受各种内外因素的影响，内在因素包括金属本性及晶格类型，_______________________ ，__________________ ，2、根据摩擦面损伤和破坏的形式，磨损大致可分4类：粘着磨损、___________________________ 及接触疲劳。
3、断裂韧度受各种内外因素的影响，外在因素主要包括 ______________________4、硬度实验方法包括布氏硬度、_____________ 、_____________ 、 _____________等方法。
二、判断题：(在正确的前面划“”，错误的前面划“X” ；每题1分，共10 分) ()1、过载持久值表征疲劳断裂时的应力循环周次，属于采用能量方法表示的力学性能指标，与应变比能、断裂韧度相同。
()2、冲击韧度、静力韧度、断裂韧度，都是衡量材料韧性大小的力学性能指标。
而且，它们采用相同的计量单位。
()3、只要存在金属材料、应力和腐蚀介质，一定会发生应力腐蚀断裂。
()4、疲劳裂纹萌生后便马上开始扩展，扩展分为介稳扩展和失稳扩展两个阶段，而且，介稳扩展的速率较快。
()5、氢脆断裂的微观断裂机理一般为沿晶断裂，断裂表面有泥状花样的腐蚀()6、各种断裂判据，都是裂纹失稳扩展的断裂判据，因此，都是非常安全的。
()7、缺口强化与形变强化不一样，不是强化材料的重要手段，但对于那些不能进行热处理强化的材料，可以作为强化的手段。
()&比例极限与蠕变极限相似，都属于长度类力学性能指标，都与拉伸紧密相关，是表示拉伸的力学性能指标。
()9、磨损曲线与蠕变曲线相似，都分为三个阶段，斜率表示速率，因此它们的纵横坐标是相同。
()10、同一金属材料用不同的硬度测定方法所测得的硬度值是相同的。
一、名词解释Ak：冲击吸收功，表示冲击试样变形及断裂消耗的功。
KIC：断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。
KⅠ：应力场强度因子，表示裂纹尖端应力场的强弱。
△Kth：疲劳裂纹扩展门槛值，表示材料阻止疲劳裂纹开始扩展的性能。
NSR：静拉伸缺口敏感度，金属材料的缺口敏感性指标，缺口试样的抗拉强度σbn与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值。
ψ：断面收缩率，是试样拉断后，颈缩处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，反映了材料局部变形的能力。
σ-1：疲劳极限，试样经无限次循环也不发生疲劳断裂，将对应的应力称为σ-1。
σ0.2：屈服强度，对于无明显的屈服现象，通常以发生微量的塑性变形（0.2%）时的应力，作为该钢的屈服强度。
στt：持久强度极限，材料在规定温度（t）下，达到规定的持续时间（τ）而不发生断裂的最大应力。
σtε:蠕变极限，在规定温度（t）下，使试样在规定时间内产生的稳态蠕变速率（ε）不超过规定值的最大应力。
σtδ/τ：蠕变极限，在规定温度（t）下和规定的试验时间（τ）内，使试样产生的蠕变总伸长率（δ）不超过规定值的最大应力。
E：弹性模量，表征材料对弹性变形的抗力。
σs：屈服点，呈现屈服现象的金属材料拉伸时，试样在外力不增加仍能继续伸长时的应力。
σbc：抗压强度，试样压至破坏过程中的最大应力。
δ：断后伸长率，是试样拉断后标距的长度与原始标距的百分比。
G：切变模量，在弹性范围内，切应力与切应变之比称为G。
σbc：抗压强度，试样压至破坏过程中的最大应力。
σbb：抗弯强度，指材料抵抗弯曲不断裂的能力。
GI：裂纹扩展力，表征裂纹扩展单位长度所需的力。
σp：比例极限，应力与应变成直线关系的最大应力。
σe：弹性极限，由弹性变形过渡到弹性塑性变形的应力。
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。
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。
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。
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（）。
材料力学模拟考试题A一．是非题 1．应力公式AN=σ的使用条件是，外力沿杆件轴线，且材料服从胡克定律。
（× ） 2. 在各种受力情况下，脆性材料都将发生脆性断裂而破坏。
（× ）3、轴向拉压杆任意斜截面上只有均匀分布的正应力，而无剪应力。
（× ）4、受扭圆轴横截面上只有剪应力，因而均处于单向应力状态。
（× ）5、矩形截面偏心受压杆如图所示（P 的作用点位于截面的对称轴上），其横截面上的正应力部分为压应力，部分为拉应力。
（× ）6、压杆的临界应力与压杆材料、截面面积有关，而与截面的形状无关。
（× ）二、选择题：1、危险截面是（C ）所在的截面。
A.最大面积； B ．最小面积； C ． 最大应力； D ． 最大内力。
A ．σb ； B ．σe ； C ．σp ； D ．σs 2.偏心拉伸（压缩）实质上是（ B ）的组合变形。
A ．两个平面弯曲；B ．轴向拉伸（压缩）与平面弯曲；C ．轴向拉伸（压缩）与剪切；D ．平面弯曲与扭转。
3.微元体应力状态如图示，其所对应的应力圆有如图示四种，正确的是（A ）。
4.两端铰支的圆截面压杆，长1m，直径50mm。
其柔度为（C ）。
A.60；B.66.7；C.80；D.50。
5．梁的正应力公式是在“平面弯曲”前提下推导得到的，“平面弯曲”即（ D ）。
A.梁在平面力系作用下产生的弯曲；B. 梁的内力只有弯矩没有剪力的弯曲；C.梁的横截面变形后仍为平面的弯曲；D.梁的轴线弯曲变形后仍为（受力平面内）平面曲线的弯曲。
6、两根拉杆的材料、横截面积和受力均相同，而一杆的长度为另一杆长度的两倍。
试比较它们的轴力、横截面上的正应力、轴向正应变和轴向变形。
下面的答案哪个正确？（C ）。
A. 两杆的轴力、正应力、正应变和轴向变形都相同。
B．两杆的轴力、正应力相同，而长杆的正应变和轴向变形较短杆的大。
C．两杆的轴力、正应力和正应变都相同，而长杆的轴向变形较短杆的大。
2022年研究生入学考试力学专业材料力学模拟试卷5(总分99.96,及格分0, 做题时间:120分钟 )1、计算题如图1所示平面刚架各段杆的弯曲刚度均为EI。
试求：图11.1. 图1(a)截面A的转角。
1.2. 图1(b)截而A的铅锤位移。
1.3. 在一铸铁构件的某一测点上[见下图]，利用间隔为45°的直角应变片花测得εa=51.6×10-6，εb=169×10-6，εc=-117×10-6，试确定此点的主应力大小及方向。
材料的E=110GPa，v=0.25。
1.4. 如下图所示，任意形状的均匀薄板厚度h，在相距为d的两点A、B受一对面内平衡的集中力作用，薄板弹性模量E，泊松比μ，求薄板面积改变量ΔA。
1.5. 试确定下图所示各截面的弯曲中心。
1.6. 如图(a)所示，内径为r1，外径为r2，长为b的同心圆筒，其内表面被固定，当使外表面沿周向作用均匀切应力τ时，求圆筒外表面上任一点A的周向位移(转过的弧线长度)。
圆筒的切变弹性模量为G。
1.7. 下图示抗弯刚度为EI、抗拉刚度为EA的等截面开口薄壁圆形(开口很小)，在开口A、B处受一对与圆周相切的集中力F作用。
圆环直径为D且D远大于圆环横截面尺寸，不计圆环内剪力对位移的影响。
试用卡氏第二定理求圆环缺口张开的位移ΔAB。
1.8. 等截面圆环的弯曲刚度为EI，平均半径为R，在圆环顶部沿半径方向开一细缝(不计缝的宽度)，在缝中放入宽度为b的刚性块，使圆环张开[见图(a)]。
设圆环在线弹性范围内工作，求圆环的最大弯矩及在水平方向上的直径变化率。
不计轴力和剪力的影响。
1.9. 图(a)所示矩形截面简支梁受集中力作用，已知梁截面高度h、宽度b、跨度l、弹性模量E及泊松比v，如测得梁AC段某截面距底面h/4处k点与轴线成45°的两相互垂直方向的线应变分别为ε'和ε'，求荷载F的大小。
(a)1.10. 刚架ABC如下图所示，由于温差变化产生弯曲变形。
《材料的宏微观力学性能》试卷(1)
一、 选择题：（1553=⨯分）
1.材料中有一裂纹如图1，试判断该裂纹类型是（ ）
A I 型裂纹或张开型裂纹
B Ⅱ型或滑开型裂纹
C Ⅲ型或撕开型裂纹
D 复合型裂纹
2.通常用来评价材料的塑性高低的指标是（ ）
A 比例极限
B 抗拉强度
C 延伸率
D 杨氏模量 3.在测量材料的硬度实验方法中，（ ）是直接测量压痕深度并以压痕深浅表示
材料的硬度
A 布氏硬度
B 洛氏硬度
C 维氏硬度
D 肖氏硬度
4.下列关于断裂的基本术语中，哪一种是指断裂的缘由和断裂面的取向（ ）
A 解理断裂、沿晶断裂和延性断裂
B 正断和切断
C 穿晶断裂和沿晶断裂
D 韧性断裂和脆性断裂
5.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、名词解释：（2054=⨯分）
1.应变等效原理
2.解理断裂
3.低温脆性
4. 压电效应
5.腐蚀疲劳
三、简答题：（2045=⨯分）
1.简述损伤类型及其表现形式。
2.阐述残余应力产生的原因。
3.简要说明应力腐蚀断裂与氢脆的异同。
4.简述布氏硬度的原理及优缺点。
四、计算题：（30310=⨯分）
图1
1.某试件进行拉伸实验时，测得在标距范围内载荷与伸长的结果（如下表）试件在标距范围内的直径=21mm ，标距长度=100mm ，断裂处直径=18.21mm ，断裂后的标距=121mm 。
试画出完整的拉伸图，并用放大的比例画出图出直线部分从而求出：
1）弹性模量 2）延伸率 3）截面收缩率 4）名义应力（断裂时）
5）断裂时真实应力 6）拉伸强度极限
载荷（KN ） 20 30 40 50 55 55 60
伸长（mm ） 0.07 0.10 0.13 0.16 0.78 2.4 2.8
载荷（KN ） 65 70 75 80 82 80 70
伸长（mm ） 3.85 5.20 7.62 12.7 16.0 19.0 21.16
2. 设1I 、2I 为应力张量第一、第二不变量，试用1I 、2I 表示Mises 屈服条件。
3.某金属受如图3所示的循环加载，试求出应力循环的下列参数
1）应力幅a σ 2）平均应力m σ 3）应力比（或循环特征）R 4）平均应力m σ对疲劳寿命和疲劳极限有何影响
σ
五、分析题（15分） 今有一在海水中行走的船舶，试分析其螺旋桨有可能出现的断裂形式？如何从实验上来验证你的判断？并对损伤程度进行评价？
图2
图3
标准答案
一、 选择题
D A C B B
二、名词解释
1.损伤材料()0≠D 在有效应力作用下产生的应变与同种材料无损()0=D 时发生的应变等效。
根据这一原理，受损材料()0≠D 的任何应变本构关系可以从无损材料()0=D 的本构方程来导出。
2.a ，脆性断裂b ，拉应力作用下，原子键破坏，沿一定的结晶学平面（解理面）劈开c ，立方晶格的金属一般不出现解理，滑移系多塑性好。
3.a ，金属材料强度随温度的降低而升高，塑性则相反b ，体心立方晶格的金属c ，当温度降低到一温度时，塑性降到零而变为脆性状态
4. 压电效应是指材料的机械场和电场的线性耦合。
在外加电场下，材料会产生线性形变。
而在外加机械应力下，材料也会产生线性的电压或电荷。
5.a ，循环应力和腐蚀介质共同作用b ，金属的疲劳强度和疲劳寿命降低的现象
三、简答题：
1.以产生损伤的加载过程来区分，可分为以下几种：
(1) 韧性、塑性损伤；其表现形式主要是微空洞、微裂纹的萌生、成长和聚合。
(2) 蠕变损伤 表现形式为微裂纹、微空洞的扩展使得材料的耐久性下降。
蠕变损伤使蠕变变形增加，最后导致蠕变断裂。
(3) 疲劳损伤 在循环载荷作用下，材料性能逐渐劣化。
在每一步载荷循环中的延性(低周疲劳：00010<R N 次)或脆性(高周疲劳：00010>R N 次)损伤累积起来，使材料的寿命减少，导致疲劳破坏。
(4)动态损伤 断面上布有大量的微裂纹。
(5)混凝土损伤 具有多相性和不均匀性
2.残余应力产生原因可分为不均匀塑性变形、热应力、相变和化学变化四类。
3. 同：应力腐蚀与氢脆都是由于静应力和化学介质共同作用而产生的延滞断裂现象；异：应力腐蚀为阳极溶解过程，形成所谓阳极活性通道而使金属开裂；而氢脆则为阴极吸氧过程
4.用一定直径的淬火钢球或硬质合金球压头压入试样表面，在规定载荷下保持一定的时间后卸除载荷，于是在试件表面留下压痕，单位压痕表面积A 上所承受的平均压力即定义为布氏硬度值。
布氏硬度时采用较大直径的压头和载荷，因而压痕面积大，能反映出较大范围内材料各组成相的综合平均性能，而不受个别相和微区不均匀性的影响分散性小，重复性好；也由于测定布氏硬度时压痕较大，故不宜在零件表面上测定布氏硬度，也不能测定薄壁件或表面硬化层的布氏硬度。
三、计算题
1. 图略
1）118Gpa 2）21% 3）24.7% 4）247MPa
5）328 Mpa 6）289 MPa
2. 解：
3211σσσ++=I
1332212σσσσσσ++=I
()()()22132322212s σσσσσσσ=-+-+-
左式
()1332212322212σσσσσσσσσ---++= ()()[]
133221232132σσσσσσσσσ++-++=
()2221232s I I σ=-=
22213s I I σ=- 1）MPa a 60=σ M P a 120=∆σ
2）MPa m 20=σ 3）2/1-=R
越大，疲劳寿命越短，疲劳极限越小4）m
四、分析题
应力腐蚀、氢脆。
方法：电化学测试技术如动极化扫描技术
评价方法：超声检测，显微镜，交流阻抗谱等。
