《材料性能学》课后答案
《⼯程材料⼒学性能》（第⼆版）课后答案
第⼀章材料单向静拉伸载荷下的⼒学性能
⼀、解释下列名词
滞弹性：在外加载荷作⽤下，应变落后于应⼒现象。
静⼒韧度：材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。
弹性极限：试样加载后再卸裁，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最⾼应⼒。
⽐例极限：应⼒—应变曲线上符合线性关系的最⾼应⼒。
包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限(ζP)
或屈服强度(ζS)增加；反向加载时弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)
降低的现象。
解理断裂：沿⼀定的晶体学平⾯产⽣的快速穿晶断裂。晶体学平⾯－－解理⾯，⼀般是低指数，表⾯能低的晶⾯。
解理⾯：在解理断裂中具有低指数，表⾯能低的晶体学平⾯。
韧脆转变：材料⼒学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断⼝特征由纤维状转变为结晶状）。
静⼒韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静⼒韧度。是⼀个强度与塑性的综合指标，是表⽰静载下材料强度与塑性的最佳配合。
⼆、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姓能?
答案：⾦属的弹性模量主要取决于⾦属键的本性和原⼦间的结合⼒，⽽材料的成分和组织对它的影响不⼤，所以说它是⼀个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚度影响不⼤。
三、什么是包⾟格效应，如何解释，它有什么实际意义?
答案：包⾟格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。特别是弹性极限在反向加载时⼏乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形⽴即开始了。
包⾟格效应可以⽤位错理论解释。第⼀，在原先加载变形时，位错源在滑移⾯上产⽣的位错遇到障碍，塞积后便产⽣了背应⼒，这背应⼒反作⽤于位错源，当背应⼒(取决于塞积时产⽣的应⼒集中)⾜够⼤时，可使位错源停⽌开动。背应⼒是⼀种长程(晶粒或位错胞尺⼨范围)内应⼒，是⾦属基体平均内应⼒的度量。因为预变形时位错运动的⽅向和背应⼒的⽅向相反，⽽当反向加载时位错运动的⽅向与原来的⽅向相反了，和背应⼒⽅向⼀致，背应⼒帮助位错运动，塑性变形容易了，于是，经过预变形再反向加载，其屈服强度就降低了。这⼀般被认为是产⽣包⾟格效应的主要原因。其次，在反向加载时，在滑移⾯上产⽣的位错与预变形的位错异号，要引起异号位错消毁，这也会引起材料的软化，屈服强度的降低。
《材料性能学》课程教学大纲
课程名称（英文）： 材料性能学（Properties of Materials）
课程类型：学科基础课
总 学 时： 72 理论学时： 60 实验（或上机）学时： 12
学 分：4.5
适用对象：金属材料工程
一、课程的性质、目的和任务
本课程为金属材料工程专业的一门专业基础课，内容包括材料的力学性能和物理性能两大部分。力学性能以金属材料为主，系统介绍材料的静载拉伸力学性能；其它载荷下的力学性能，包括扭转、弯曲、压缩、缺口、冲击及硬度等；断裂韧性；变动载荷下、环境条件下、高温条件下的力学性能；摩擦、磨损性能以及其它先进材料的力学性能等。物理性能概括介绍常用物理性能如热学、电学、磁学等的基本参数及物理本质，各种影响因素，测试方法及应用。通过本课程的学习，使学生掌握材料各种主要性能指标的宏观规律、物理本质及工程意义，了解影响材料性能的主要因素，了解材料性能测试的原理、方法和相关仪器设备，基本掌握改善或提高材料性能指标、充分发挥材料潜能的主要途径，初步具备合理的选材和设计，开发新型材料所必备的基础知识和基本技能。
在学习本课程之前，学生应学完物理化学、材料力学、材料科学基础、钢的热处理等课程。
二、课程基本要求
根据课程的性质与任务，对本课程提出下列基本要求：
1．要求学生在学习过程中打通与前期材料力学、材料科学基础等课程的联系，并注重建立与同期和后续其它专业课程之间联系以及在生产实际中的应用。
2．能够从各种机器零件最常见的服役条件和失效现象出发，了解不同失效现象的微观机理，掌握工程材料（金属材料为主）各种力学性能指标的宏观规律、物理本质、工程意义和测试方法，明确它们之间的相互关系，并能大致分析出各种内外因素对性能指标的影响。
3．掌握工程材料常用物理性能的基本概念及影响各种物性的因素，熟悉其测试方法及其分析方法，初步具备有合理选择物性分析方法，设计其实验方案的能力。
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绪论
二、单项选择题
1、下列不是材料力学性能的是（ ）
A、强度 B、硬度 C、韧性 D、压力加工性能
2、属于材料物理性能的是（ ）
A、强度 B、硬度 C、热膨胀性 D、耐腐蚀性
三、填空题
1、材料的性能可分为两大类：一类叫_ _，反映材料在使用过程中表现出来的特性，另一类叫_ _，反映材料在加工过程中表现出来的特性。
2、材料在外加载荷（外力）作用下或载荷与环境因素（温度、介质和加载速率）联合作用下所表现的行为，叫做材料_ 。
四、简答题
1、材料的性能包括哪些方面？
2、什么叫材料的力学性能？常用的金属力学性能有哪些？
第一章 材料单向静拉伸的力学性能
一、名词解释
弹性极限：
强度:
屈服强度：
抗拉强度：
塑性变形：
韧性：
二、单项选择题
1、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的力——伸长曲线（拉伸图）可以确定出金属的（ ）
A、强度和硬度 B、强度和塑性 C、强度和韧性 D、塑性和韧性
2、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为（ ）
A、抗压强度 B、屈服强度 C、疲劳强度 D、抗拉强度
3、拉伸实验中，试样所受的力为（ ）
A、冲击 B、多次冲击 C、交变载荷 D、静态力
4、常用的塑性判断依据是（ ）
A、断后伸长率和断面收缩率 B、塑性和韧性 C、断面收缩率和塑性
D、断后伸长率和塑性
5、工程上所用的材料，一般要求其屈强比（ ）
A、越大越好 B、越小越好 C、大些，但不可过大 D、小些，但不可过小
6、工程上一般规定，塑性材料的δ为（ ）
A、≥1% B、≥5% C、≥10% D、≥15%
7、形变强化是材料的一种特性，是下列（ ）阶段产生的现象。
讲解—材料的疲劳性能
材料的疲劳性能
⼀.本章的教学⽬的与要求
本章主要介绍材料的疲劳性能，要求学⽣掌握疲劳破坏的定义和特点，疲劳断⼝的宏观特征，⾦属以及⾮⾦属材料疲劳破坏的机理，各种疲劳抗⼒指标，例如疲劳强度，过载持久值，疲劳缺⼝敏感度，疲劳裂纹扩展速率以及裂纹扩展门槛值，影响材料疲劳强度的因素和热疲劳损伤的特征及其影响因素，⽬的是为疲劳强度设计和选⽤材料建⽴基本思路。
⼆．教学重点与难点1. 疲劳破坏的⼀般规律（重点）2．⾦属材料疲劳破坏机理（难点）
3. 疲劳抗⼒指标（重点）
4.影响材料及机件疲劳强度的因素（重点）
5热疲劳（难点）
三．主要外语词汇
疲劳强度：fatigue strength 断⼝：fracture 过载持久值：overload of lasting value疲劳缺⼝敏感度：fatigue notch sensitivity 疲劳裂纹扩展速率：fatigue crack growth rate 裂纹扩展门槛值：threshold of crack propagation 热疲劳：thermal fatigue
四. 参考⽂献1.张帆，周伟敏.材料性能学.上海：上海交通⼤学出版社，2009
2.束德林.⾦属⼒学性能.北京：机械⼯业出版社，1995
3.⽯德珂，⾦志浩等.材料⼒学性能.西安：西安交通⼤学出版社，1996
4.郑修麟.材料的⼒学性能.西安：西北⼯业⼤学出版社，1994
5.姜伟之，赵时熙等.⼯程材料⼒学性能.北京：北京航空航天⼤学出版社，1991
6.朱有利等.某型车辆扭⼒轴疲劳断裂失效分析[J]. 装甲兵⼯程学院学报，2010,24（5）：78-81
五．授课内容
第五章材料的疲劳性能
第⼀节疲劳破坏的⼀般规律1、疲劳的定义
材料在变动载荷和应变的长期作⽤下，因累积损伤⽽引起的断裂现象，称为疲劳。2、变动载荷指⼤⼩或⽅向随着时间变化的载荷。
变动应⼒：变动载荷在单位⾯积上的平均值
分为：规则周期变动应⼒和⽆规则随机变动应⼒3、循环载荷（应⼒）的表征
