材料2006级《材料力学性能》考试试题A及答案
- 格式：doc
- 大小：49.00 KB
- 文档页数：5
贵州大学2009-20010学年第一学期考试试卷A
材料力学性能
标准答案及评分标准
注意事项：
1. 请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。
2. 请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。
3. 不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。
4. 满分100分，考试时间为120分钟。
一、阐述下列概念（共20分,每小题4分）
缺口效应；
因缺口的存在，改变了缺口根部的应力的分布状态，出现：
①应力状态变硬(由单向拉应力变为三向拉应力)；
②应力集中的现象称为缺口效应。
冷脆转变；
当温度T℃低于某一温度T K时，金属材料由韧性状态转变为脆性状态，材料的αK值明显降低的现象。
高温蠕变：
金属材料在高温和持久载荷的共同作用下，所产生的随时间的增加而增加的塑性变形。
过载延滞；
在偶尔过载作用之后的正常应力循环中，出现裂纹扩展速率下降的现象。
形变硬化；
指材料在明显屈服后，随着塑性变形量的加大，所需应力值也须相应加大(即材料的外拉力也需增加)的现象。
表征材料阻碍继续塑性变形的能力。
二、计算题（共42分,第1题22分，第2题20分）
1． 某拉伸试样在拉力P=10kN 时，测得其标距绝对伸长为25.35mm ，求拉力P=24kN
时，试样受到的条件应力、条件应变及真应力、真应变（已知试样标距长为25mm ，直径为7.98mm ）（14分）
经实验测得该试样的力-位移曲线如下图所示，且断后测得试样的标距成为30mm ，
最小处截面直径为7.35mm ；求该材料的屈服极限σ0.2、断裂极限σb 、延伸率和断
面收缩率。
（8分）
解： d 0 =7.98mm, L 0 = 25mm,
P 1=10kN 时L 1 = 25.35mm ；P 2=24kN
因P 1、P 2均小于材料的屈服拉力32kN ，试样处于弹性变形阶段，据虎克定律有： P 1 : P 2 =⊿L 1 :⊿L 2 =（L 1-L 0）:（L 2-L 0） L 2-L 0 =(L 1-L 0)×P 2/P 1 =0.35×24/10 =0.84(mm)=> L 2 = 25.84(mm) 2 分 此时： F 0 =πd 02/4 =49.99 mm 2
由： F 2× L 2=F 0×L 0 => F 2= F 0× L 0/L 2 = 50×
25/25.84 = 48.37(mm 2) 2 分
条件应力：σ= P /F 0 =24kN /50mm 2 =480Mpa 2分 相对伸长：ε= (L 2- L 0)/ L 0=(25.84-25)/25= 0.0336 = 3.36% 2分
得 分 评分人
相对收缩：ψ=(F 0 –F 2)/F 0=( 50 – 48.37)/ 50 = 0.0326=3.26% 2分 真实应力： S = P /F 2 = 24kN / 48.37mm 2 =496Mpa 2分 真实应变： e =ln(L 2 /L 0)=ln(25.84/25)=0.033=3.30%= -ψe 2分
L k = 30mm,
d k = 7.35mm, F k =πd K 2/4 = 42.41mm 2 屈服极限： σs = 31kN /50 mm 2 = 620MPa 2分 断裂极限： σb = 72.73kN /50 mm 2 = 1454Mpa 2分 延伸率： δ= (L K - L 0)/ L 0= (30-25)/25 =0.2=20%
2分
断面收缩率:ψk =(F 0-F k )/F 0=(50-42.41)/ 50=0.151= 15% 2分
2、某大尺寸厚板经检测表面含深度为3.67mm 的半椭圆裂纹，在拉应力
σ作用下：
Q
a
K I πσ1.1=
，其中经修正：32.1)/(212.0222=-Φ=ys Q σσ，作用应力σ =500 MPa
时计算裂纹尖端应力强度因子（8分），如材料的屈服应力
σys =600MPa,断裂韧性
K IC =50MP a √m ，试估计此时的临界裂纹深度ɑc （7分），问构件是否安全?（5分）
解：
可视为无限大体中半椭圆表面裂纹
32.100367
.014.35001.11.1⨯⨯=
=
Q a K I πσ=51.38 MP a √m 8分 mm m K Q a K Q
a K IC IC
c
I 47.314
.350021.15032.121.11.122
222C =⨯⨯⨯====
πσπσ可知 7分
K I >K IC 或 ɑ >ɑc 不安全 5分
三、简述题（共24分,每小题12分）
1．工程塑料性能的主要特点？
工程塑料性能的主要特点：
①相对密度较低，因而具有高的比强度，
②高的耐腐蚀性能
③高的电绝缘性能；
④有很好的减震、减噪性能和很好的减摩擦能力及耐磨性：能吸收噪音，减缓震动，并且有一定的自润滑性，在无润滑的条件下也可有效地工作；
⑤刚度强度低；蠕变强度及蠕变温度低：室温下就可蠕变，持久强度低；
⑥耐热能力差；
⑦导热系数小；
⑧易于老化；
⑨不耐有机溶剂溶解腐蚀。
2．典型疲劳破坏宏观断口的特征有哪些？
1）有裂纹源、疲劳裂纹扩展区和最后断裂区；
2）裂纹扩展区断面较光滑，通常有“海滩条带”或腐蚀痕迹；
3）裂纹源通常在高应力局部或材料缺陷处；
4) 无明显的塑性变形。
四、作图题（共14分）
评分人
作出其疲劳图并在图中标出其应力循环的安全工作区，已知材料的σ-1为580Mpa，σb 为820Mpa，求其应力循环对称系数为r时的σr，并在疲劳图上标出其相应的σmax、
σmin、σm、σa，该材料在σmax=780Mpa，σmin=240Mpa的循环应力下工作，
问是否安全？。
