大连理工大学精品课程-材料力学性能-第二章-硬度
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第一章 单向静拉伸力学性能 一、 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。
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12.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。
13.比例极限:应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。
14.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。
15.解理面:在解理断裂中具有低指数,表面能低的晶体学平面。
16.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。
一、填空:1.提供材料弹性比功的途径有二,提高材料的,或降低。
2.退火态和高温回火态的金属都有包申格效应,因此包申格效应是具有的普遍现象。
3.材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段,根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程,可以将断裂分为与;按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径,分为和;按照微观断裂机理分为和;按作用力的性质可分为和。
4.滞弹性是指材料在范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加的现象,滞弹性应变量与材料、有关。
5.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量的塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力;反向加载,规定残余伸长应力的现象。
消除包申格效应的方法有和。
6.单向静拉伸时实验方法的特征是、、必须确定的。
7.过载损伤界越,过载损伤区越,说明材料的抗过载能力越强。
8. 依据磨粒受的应力大小,磨粒磨损可分为、、三类。
9.解理断口的基本微观特征为、和。
10.韧性断裂的断口一般呈杯锥状,由、和三个区域组成。
11.韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标,其中又分为、和。
12.在α值的试验方法中,正应力分量较大,切应力分量较小,应力状态较硬。
一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验;在α值的试验方法中,应力状态较软,材料易产生塑性变形,适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料;13.材料的硬度试验应力状态软性系数,在这样的应力状态下,几乎所有金属材料都能产生。
14. 硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能,大体上可以分为、和三大类;在压入法中,根据测量方式不同又分为、和。
15. 国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为试样和试样,所测得的冲击吸收功分别用、标记。
16. 根据外加压力的类型及其与裂纹扩展面的取向关系,裂纹扩展的基本方式有、和。
17. 机件的失效形式主要有、、三种。
18.低碳钢的力伸长曲线包括、、、、断裂等五个阶段。
19.内耗又称为,可用面积度量。
第1章材料力学的基本概念 2、轴向拉伸及压缩 3、剪切 4、扭转 5、弯曲内力6、弯曲应力 7、弯曲变形 8、应力状态理论和强度理论 9、组合变形 10、压杆稳定11、能量法 1 2、静不定系统 13动栽荷 14、疲劳《材料力学》教学大纲(4.5 学分,72 学时。
课堂教学64学时,实验教学8学时)适用专业:过程装备与控制工程(必修)材料力学是过程装备与控制工程专业(即专业目录修订前的化工设备与机械专业)的一门重要技术基础课。
它是机械设计、过程机械、成套装备优化设计、压力容器安全评估、典型过程设备设计等各门后续专业课程的基础,并在许多工程技术领域中有着广泛的应用。
本课程的任务是使学生掌握材料力学的基本概念、基本知识;训练学生对基本变形问题进行力学建模和基本计算的能力;使学生熟悉材料力学分析问题的思路和方法;培养学生自觉运用力学观点看待工程和日常生活中实际事物的意识。
目的在于为学习本专业相关后继课程打好力学基础。
二、课程内容、基本要求与学时分配1.引言。
材料力学基本概念、教学任务、研究方法以及背景知识介绍。
(2学时)2.轴向拉伸和压缩。
熟练掌握轴向拉伸与压缩的内力计算,截面法,轴力,轴力图。
轴向拉伸(压缩)时横截面及斜截面上的应力。
拉(压)杆的变形计算,胡克定律,叠加原理,杆系结点的位移计算。
了解拉压杆的应变能及应变能密度的概念,材料在拉伸和压缩时的力学性质,掌握拉(压)杆的强度条件。
(6学时)3.剪切。
熟练掌握剪切胡克定律,学会画剪力图。
掌握用剪切强度和挤压强度条件进行简单设计和实用计算。
(3学时)4. 扭转。
熟练掌握薄壁圆筒的扭转,外力偶矩,扭矩,扭矩图,等直圆杆扭转时横截面上的应力,切应力互等定理,等直圆杆扭转时的变形计算,了解斜截面上的应力及应变能计算,掌握强度条件和刚度条件的建立。
(4学时)5.弯曲内力。
熟练掌握平面弯曲的概念,指定截面的剪力和弯矩计算,剪力方程和弯矩方程,剪力图和弯矩图,剪力-弯矩与分布荷载之间的微分关系,叠加法做弯矩图。
一、填空:1.提供材料弹性比功的途径有二,提高材料的,或降低。
2.退火态和高温回火态的金属都有包申格效应,因此包申格效应是具有的普遍现象。
3.材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段,根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程,可以将断裂分为与;按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径,分为和;按照微观断裂机理分为和;按作用力的性质可分为和。
4.滞弹性是指材料在范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加的现象,滞弹性应变量与材料、有关。
5.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量的塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力;反向加载,规定残余伸长应力的现象。
消除包申格效应的方法有和。
6.单向静拉伸时实验方法的特征是、、必须确定的。
7.过载损伤界越,过载损伤区越,说明材料的抗过载能力越强。
8. 依据磨粒受的应力大小,磨粒磨损可分为、、三类。
9.解理断口的基本微观特征为、和。
10.韧性断裂的断口一般呈杯锥状,由、和三个区域组成。
11.韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标,其中又分为、和。
12.在α值的试验方法中,正应力分量较大,切应力分量较小,应力状态较硬。
一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验;在α值的试验方法中,应力状态较软,材料易产生塑性变形,适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料;13.材料的硬度试验应力状态软性系数,在这样的应力状态下,几乎所有金属材料都能产生。
14. 硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能,大体上可以分为、和三大类;在压入法中,根据测量方式不同又分为、和。
15. 国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为试样和试样,所测得的冲击吸收功分别用、标记。
16. 根据外加压力的类型及其与裂纹扩展面的取向关系,裂纹扩展的基本方式有、和。
17. 机件的失效形式主要有、、三种。
18.低碳钢的力伸长曲线包括、、、、断裂等五个阶段。
19.内耗又称为,可用面积度量。
第二章材料科学与工程的四个基本要素作业一第一部分填空题(10个空共10分,每空一分)1.材料科学与工程有四个基本要素,它们分别是:使用性能、材料的性质、结构与成份和合成与加工。
2.材料性质的表述包括力学性质、物理性质和化学性质。
3.强度可以用弹性极限、屈服强度和比例极限等来表征。
4.结构材料三类主要的失效形式分别是:断裂、磨损和腐蚀。
5.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。
6.晶体结构有三种形式,它们分别是:晶体、非晶体和准晶体。
7.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。
8.材料的强韧化手段主要有固溶强化、加工强化、弥散强化、第二相强化和相变增韧。
第二部分判断题(10题共20分,每题2分)1.材料性质是功能特性和效用的描述符,是材料对电、磁、光、热、机械载荷的反应。
(√)2.疲劳强度是材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。
(√)3.硬度是指材料在表面上的大体积内抵抗变形或破裂的能力。
(错)4.性能是包括材料在内的整个系统特征的体现;性质则是材料本身特征的体现。
(√)5.晶体是指原子排列短程有序,有周期。
(错)6.材料的热处理是指通过一定的加热、保温、冷却工艺过程,来改变材料的相组成情况,达到改变材料性能的方法。
(√)7.材料表面工程包括表面改性和表面保护两个方面。
(错)8.材料复合的过程就是材料制备、改性、加工的统一过程。
(√)9.材料合成与加工过程是在一个不限定的空间,在给定的条件下进行的。
(错)10.材料中裂纹的形成和扩展的研究是微观断裂力学的核心问题。
(√)第三部分简答题(4题共40分,每题10分)1.材料性能的定义是什么?答:在某种环境或条件作用下,为描述材料的行为或结果,按照特定的规范所获得的表征参量。
2.金属材料的尺寸减小到一定值时,材料的工程强度值不再恒定,而是迅速增大,原因有哪两点?答:1)按统计学原理计算单位面积上的位错缺陷数目,由于截面减小而不能满足大样本空间时,这个数值不再恒定;2)晶体结构越来越接近无缺陷理想晶体,强度值也就越接近于理论强度值。
2015复试真题2013年复试笔试题一.根据材料判断用哪种硬度测量7x1 一共7个,全是工程材料力学性能第二章最后一题上的二.填空24个空,每3个一分,全是工程材料力学性能上的第一章和第五章的,比如疲劳端口的3个特征疲劳曲线疲劳裂纹萌生的3个方式还有好多是第一章的,总之比较简单,看的细就可以三.解释下列名词的内涵和含义5个10分弹性变形内耗低温脆性包申格效应比弹性功四全部是大题1超塑性的宏观特征4分2T型铸件受力分析53枝晶缩颈现象及解释和影响44合金钢的四大强化方法给了一个钢40铬让你分析55过共析钢在A1到Acm淬火和在Acm以上淬火分析哪个淬火后马氏体多含碳量多,为什么,哪种淬火方法好,为什么96一个钢淬火后没回火再奥氏体化后出现裂纹为什么,奥氏体化该有什么要求87.45号钢和一个渗碳钢20铬锰钛在930加热后直接淬火然后190回火,分析2钢的外边和内部成分58画出高速钢热处理图并解释每个阶段59给一个相图,求界面含量,用近平衡公式计算画出之后的组织如何处理凝固后的缺陷等问710给了一个图,塑性和温度的,3个波峰和3个波谷分析为什么塑性这么变化(过冷杂质析出相变影响晶界融化)6在《材料成型原理》320页11给了一个钢说明合金钢比普通钢有什么优点,试分析412贝氏体和粒状珠光体的特征和性能如何将粒状珠光体变成片状813形成优良性能铸铁的方法2012年复试笔试真题二.一、填空题(往年都没有填空题,今年新加,大家注意啦,我只说考点,大家自己看书吧。
)总共30个空,一个0.5分。
1.测材料的磨损的方法以及比磨损量,相对磨损系数的倒数是什么。
2.格波分为哪两种。
3.提高材料比弹性功的方法。
4.软磁材料的特性。
5.断裂按不同的分类方法都可分为哪几种。
6.本征磁矩。
7.比定压热容和比定容热容。
8.热膨胀系数与热导率的关系二、简答题。
(一个两分,共10分。
)1.磁各向异性。
2.热导率3.材料的热学性能都有那些?4.导电理论都有那些?5.静磁能三、论述题(总共15个,75分)1.布氏硬度和洛氏硬度有何不同?给了一个布氏硬度的符号说明其含义。
第二章材料科学与工程的四个基本要素作业一第一部分填空题(10个空共10分,每空一分)1.材料科学与工程有四个基本要素,它们分别是:使用性能、材料的性质、结构与成份和合成与加工。
2.材料性质的表述包括力学性质、物理性质和化学性质。
3.强度可以用弹性极限、屈服强度和比例极限等来表征。
4.结构材料三类主要的失效形式分别是:断裂、磨损和腐蚀。
5.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。
6.晶体结构有三种形式,它们分别是:晶体、非晶体和准晶体。
7.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。
8.材料的强韧化手段主要有固溶强化、加工强化、弥散强化、第二相强化和相变增韧。
第二部分判断题(10题共20分,每题2分)1.材料性质是功能特性和效用的描述符,是材料对电、磁、光、热、机械载荷的反应。
(√)2.疲劳强度是材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。
(√)3.硬度是指材料在表面上的大体积内抵抗变形或破裂的能力。
(错)4.性能是包括材料在内的整个系统特征的体现;性质则是材料本身特征的体现。
(√)5.晶体是指原子排列短程有序,有周期。
(错)6.材料的热处理是指通过一定的加热、保温、冷却工艺过程,来改变材料的相组成情况,达到改变材料性能的方法。
(√)7.材料表面工程包括表面改性和表面保护两个方面。
(错)8.材料复合的过程就是材料制备、改性、加工的统一过程。
(√)9.材料合成与加工过程是在一个不限定的空间,在给定的条件下进行的。
(错)10.材料中裂纹的形成和扩展的研究是微观断裂力学的核心问题。
(√)第三部分简答题(4题共40分,每题10分)1.材料性能的定义是什么?答:在某种环境或条件作用下,为描述材料的行为或结果,按照特定的规范所获得的表征参量。
2.金属材料的尺寸减小到一定值时,材料的工程强度值不再恒定,而是迅速增大,原因有哪两点?答:1)按统计学原理计算单位面积上的位错缺陷数目,由于截面减小而不能满足大样本空间时,这个数值不再恒定;2)晶体结构越来越接近无缺陷理想晶体,强度值也就越接近于理论强度值。
大连理工大学829材料力学考点梳理 计算题部分正文中标定的习题集即为《材料力学习题及精解》中的题目,教材即为《材料力学》孙训方第五版的题目。
重要程度 ★★★★★ 几乎每年必考,相当重要,必须掌握重要程度 ★★★★ 会不定时地考,两三年就会考一次,考察概率很大,必须掌握 重要程度 ★★★ 较少出现但考过,有时间了可以掌握 难度 ★★★★★ 公式非常难记或者思路难以理解难度 ★★★★ 解题思路需要绕个弯,但没有非常地难以理解 难度 ★★★ 材料力学基础知识难度 不确定 难度可大可小,在★★★到★★★★★之间浮动建议:四星及以上考点必须掌握,三星考点视难度掌握,时间紧张可以有选择地放弃。
材料力学(Ⅰ) 第二章 轴向拉伸和压缩考点 1 已知拉压(包含受均布力的情况)求应力、伸长量、端点位移、横向改变量等情况重要程度 ★★★★★ 难度 ★★★该部分题目相对简单,基本思路为:先根据受力作出轴力图(轴力图注意标正负号,拉为正,压为负),再由轴力图和公式AF N=σ得出各部分应力,由公式EA l F l N =∆得出各部分伸长量(遇到均布力还需积分),伸长量的叠加即为端点位移,横向改变量则由泊松比算应变Evσε−=′,注意不要丢了负号。
习题集p9 2-2考点2 静定结构求点的位移和杆的应力(求应力时可能校核强度)重要程度 ★★★★ 难度 ★★★该部分题目也相对简单,但没有上一个考点考得多,而且即便考,一般不会单独出现,会与刚度、稳定性等内容相结合来考察。
解决这类题目,先根据节点受力平衡,计算出各杆轴力,再由公式AF N=σ求出应力,从而校核强度,由公式EA l F l N =∆求出伸长量,从而根据变形协调条件求出节点位移。
习题集p11 2-6第三章 扭转考点1 扭矩与剪应力、扭转角的关系(包括空心和实心情况)重要程度 ★★★★★ 难度 ★★★该部分题目相对简单,可能给出一组功率,先根据式nPM e 9550=,将功率转化为扭矩,注意单位为N·m (不是kN·m ),作出扭矩图(注意标正负号,右手定则),然后根据式p W T =maxτ、163d W p π=、)1(1643απ−=D W p 求出切应力(注意空心的情况,是4次方而非3次方),根据pGI Tl=ϕ,求出转角,注意正负。