《材料力学》期末复习题

1、解释：形变（应变）强化、弹性变形、刚度、弹性不完整性、弹性后效、弹 性滞后、BaUSChinger效应、应变时效、韧性、脆性断裂、韧性断裂、平面应力 状态、平面应变状态、低温脆性、高周疲劳、低周疲劳、疲劳极限、等强温度、 弹性极限、疲劳极限、应力腐蚀开裂、氢脆、腐蚀疲劳、蠕变极限、持久强度、 松弛稳定性、 磨损。 2. 弹性滞后环是由于什么原因产生的。 材料的弹性滞后环的大小对不同零件有不 同的要求？ 弹性滞后环是由于材料的加载线和卸载线不重合而产 生的 。对 机 床 的 底座等构件，为保证机器的平稳运转，材料的弹性滞后环 越 大 越好；而对弹簧片、钟表等材料，要求材料的弹性滞后环越 小 越好。 3. 断口的三个特征区？微孔聚集型断裂、解理断裂和沿晶断裂的微观特征分别 为？ 断 口 的 三 要 素 是 纤 维 区 、 放 射 区 和 剪 切 唇 。微 孔 聚 集 型 断 裂 的 微观特征是 韧窝 ；解理断裂的微观特征主要有 解理台阶 和 河流和 舌状花样 ；沿晶断裂的微观特征为 石状 断口和 冰糖块状 断口。 4■应力状态系数α值大小和应力状态的软硬关系。 为测量脆性材料的塑性，常选 用应力状态系数α值（大）的实验方法，如（压缩）等。 5. 在扭转实验中，塑性材料的断口方向及形貌，产生的原因？脆性材料的断口 的断口方向及形貌，产生的原因？

在 扭 转 试 验 中 ，塑 性 材 料 的 断 裂 面 与 试 样 轴 线 垂 直 ；脆 性 材 料 的 断 裂面 与 试 样 轴 线 成 45

0 。

6. 材料截面上缺口的存在，使得缺口根部产生（ 应 力 集 中 ）和 （ 双（ 三 ）向 应力 ），试样的屈服强度（ 升高 ），塑性（ 降 低 ）。 7. 低温脆性常发生在具有什么结构的金属及合金中，在什么结构的金属及合金 中很少发现。

低温脆性常发生在具有体心立方结构的金属及合金 中 ， 而 在 面 心 立方 结构的金属及合金中很少发现。 8. 按断裂寿命和应力水平，疲劳可分为？疲劳断口的典型特征是？

9. 材料的磨损按机理可分为哪些磨损形式。 10. 不同加载试验下的应力状态系数分别为多少？ 11. 材料的断裂按断裂机理可分为？按断裂前塑性变形大小可分为？ 答：材 料 的 断 裂 按 断 裂 机 理 分 可 分为 微 孔 聚 集 型 断 裂， 解 理 断 裂 和 沿 晶断 裂 ；按 断 裂 前 塑性 变 形 大 小 分 可 分 为 延 性 断 裂 和 脆 性 断 裂 。微 孔 聚集 型断 裂 的 微 观 特 征 是 韧 窝 ；解 理 断 裂 的 微 观 特 征 主 要 有 解 理 台 阶 和河流和舌状花 样；沿晶断裂的微观特征为 石状 断口和 冰糖块状 断口。 12. 根据裂纹体所受载荷与裂纹间的关系， 可将裂纹分为哪三种类型？哪种类型 裂纹是实际工程构件中最危险的一种形式？

根据裂纹体所受载荷与裂纹间的关系，可将裂纹分为 张开（拉伸）型裂纹、滑开（剪切）型裂纹和 撕开型裂纹等三种类型； 其中 张开（拉伸）型裂纹是实际工程构件中最危险的一种形式。 13■循环载荷的五个参量？ 对循环载荷，常用最大应力、最小应力、平均应力、应 力半幅、和应力比等五个参量进行描述。 14. 材料在环境介质作用下的开裂包括哪些类型。

15. 在典型的金属蠕变曲线上包括哪三个阶段。 在典型金属与陶瓷材料的蠕变曲线上，蠕变过程常由减 速蠕变，恒速蠕变和加速蠕变三个阶段组成。 16. 在材料的完整弹性变形中，加载的应力-应变曲线与卸载曲线 （ 完全 重合 ）；而对不完整的弹性变形，存在着（ 弹性后效 ）、 （ 弹性滞后 ）、（ 包辛格效应 ）等弹性变形时加载线与卸 载线不重合的现象。 17. 测定材料硬度的方法主要有？其中压入硬度法又可分为？ 答：测定材料硬度的方法主要有压入法、回跳法和刻划 法；其中压 入硬度法又可分为 布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、和 努 氏硬度等。 18. 应力腐蚀中材料与介质的组合是（ ）；在腐蚀疲劳断裂中材 料会在（ ）介质中出现。 19. 材料的拉伸力学性能包括哪些强度指标和哪些塑性指标。

20. 材料的韧性是表征材料在外力作用下，从变形到断裂全过程中 ）的能力。

21. σ e、σ p、σ s、、σ b、V > KISCC

QKIh 等分别表示材料的？

σ e表示材料的弹性极限；σ P表示材料的比例极限；σ S 表示材料的屈服强度；σ b表示材料的抗拉强度。

22拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的延伸率会？ 23不同加载实验中，应力状态系数的大小关系？ 24哪种硬度与维氏硬度值可以互相转换？ 25在缺口试样的冲击实验中，试样的厚度、缺口的尖锐程度和试样冲击韧性的 关系？

26双原子模型计算出的材料理论断裂强度比实际值高出 1~3个数量级，是因为 什么？

27材料的断裂韧性随板材厚度或构件截面尺寸的增加如何变化？ 28在研究低周疲劳和高周疲劳时，分别通过控制什么的方式进行。 29在高温高压下，氢与钢中的碳发生反应生成甲烷气体，从而导致钢的塑性降 低，这种现象叫做？ 30应力松弛是指什么？ 31材料的弹性比功，可通过什么方法来得到提高 32 HRC种表示什么硬度。 33在缺口试样的冲击实验中，缺口试样的厚和韧脆转变温度的关系

34 I型（张开型）裂纹、II型（滑开型）裂纹的外加应力与裂纹面的方向关系? 35对称循环应力的应力比 R为？ 36黄铜容易在什么溶液中发生应力腐蚀开裂。

37 表示？

38为使材料获得较高的韧性，对材料的强度和塑性有什么要求

39奥氏体不锈钢在什么溶液中容易发生应力腐蚀开裂。 40细晶强化不适用于什么温度下的强化？ 41.材料的应力腐蚀开裂具有哪些主要特征？ 答：应力腐蚀开裂具有以下特点：（1）造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材 料的屈服强度，而且一般是拉伸应力。（2）应力腐蚀造成的破坏，是脆性断裂， 没有明显的塑性变形。（3）只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造 成应力腐蚀。（4）应力腐蚀的裂纹扩展速率 一般在10-9~10-6m∕s,有点象疲劳， 是渐进缓慢的，这种亚临界的扩展状况一直达到某一临界尺寸， 使剩余下的断面 不能承受外载时，就突然发生断裂。（5）应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处， 而裂纹的传播途径常垂直于拉力轴。（6）应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，表 面常有腐蚀产物。（7）应力腐蚀的主裂纹扩展时常有分枝。（8）应力腐蚀引起的断 裂可以是穿晶断裂，也可以是晶间断裂。（ 5分） 42■材料的厚度或截面尺寸对材料的断裂韧性有什么影响？在平面应变断裂韧性 KiC

的测试

过程中，为了保证裂纹尖端处于平面应变和小范围屈服状态，对试样

的尺寸有什么要求？ 答：材料的断裂韧性随材料厚度或截面尺寸的增加而减小， 最终趋于一个稳定的 最低值，即平面应变断裂韧性K I C。（ 2分） 为保证裂纹尖端处于平面应变和小范围屈服状态， 对试样在Z向的厚度B、在y向的宽度 W与裂纹长度a之差（即W-a,称 为韧带宽度）和裂纹长度 a设计成如下尺寸

43■脆性和塑性材料的典型应力-应变曲线有哪几种？并叙述曲线的主要特征及 所属材料。 答：典型的应力-应变曲线主要有以下两种： （1） 脆性材料如玻璃、多种陶瓷、岩石，交联很好的聚合物、低温下的金属材 料、淬火状态的高碳钢和普通灰铸铁等的应力-应变曲线， 在拉伸断裂前，只发 生弹性变形，不发生塑性变形，在最高载荷点处断裂，形成平断口，断口平面与 拉力轴线 垂直。（1分） （2） 塑性材料的应力一应变曲线：（a）对调质钢和一些轻合金，它们的应力一应 变曲线可分为：弹性变形阶段、发生屈服、应变强化或加工硬化阶段、缩颈阶段、 断裂等阶段；断裂后形成杯状断口。 （b）退火低碳钢和某些有色金属材料，应力-

应变曲线上具有明显的屈服点、屈服平台等特征。 （C）对某些塑性较低的金属如 铝青铜、和形变强化能力特别强的金属如 ZGM n13等材料，应力一应变曲线上不 出现颈缩的，只有弹性变形阶段和均匀塑性变形阶段。 （d）对某些低溶质固溶体 铝合金及含杂质的铁合金材料，在应力-应变曲线上回出现多次局部失稳或齿形 特征。（4

分） 44. 解释形变强化的概念，并阐述其工程意义。 答：拉伸试验中，材料完成屈服应变后，随应变的增加发生的应力增大的现象， 称为形变强化。材料的形变强化规律，可用 Hollomon公式S=K ε描述。（2分） 形变强化是金属材料最重要的性质之一，其工程意义在于： 1）形变强化可使材 料或零件具有抵抗偶然过载的能力，阻止塑性变形的继续发展，保证材料安全。 2）形变强化是工程上强化材料的重要手段，尤其对于不能进行热处理强化的材 料，形变强化成为提高其强度的非常重要的手段。 3）形变强化性能可以保证某 些冷成形如冷拔线材和深冲成形等工艺的顺利进行。（2分）