基本題解釋下列名詞
二、說明下列力學效能指標的意義（10小題，每題2分，共20分）
三、簡答題（6小題，每題5分，共30分）
1. 斷裂強度c與抗拉強度b有何區別？
2. 簡述裂紋尖端塑性區對ki的影響。
3. 簡述疲勞裂紋的形成機理和阻止其萌生的方法。
4. 接觸疲勞和普通機械疲勞的差異是什麼？
5. 簡述疲勞巨集觀斷口的特徵。
6. 陶瓷材料如何增韌？
7. 簡述kic和kc的意義及相互關係。
8. 缺口對試樣的應力分布和力學效能會產生哪些影響？
9. 裂紋尖端產生塑性區的原因是什麼？
10. 接觸疲勞和普通機械疲勞的差異是什麼？
11. 簡述疲勞微觀斷口的特徵。
12. 陶瓷材料與金屬材料在彈性變形、塑性變形和斷裂方面有何不同？
五、計算題（2小題，每題15分，共30分）
【說明：下列各題中如需對應力場強因子進行塑性區修正，修正公式為：(平面應力) 和(平面應變)。塑性區寬度公式： (平面應力)， (平面應變)。】
1． 一直徑為d0=10.00mm，標距為l0=50.00mm的金屬標準拉伸試樣，在拉力f=10.
00kn時，測得其標距長l為50.80mm；在拉力f=55.42kn時，試樣開始發生明顯的塑形變形；在拉力f=67.
76kn時，試樣斷裂，測得斷後試樣的標距lk為57.60mm，最小處截面直徑dk為8.32mm。
（1）求拉力f=32.00kn時，試樣受到的工程拉應力和工程拉應變，以及真應力s和真應變e；
（2）求試樣的屈服極限s、抗拉強度b、延伸率和斷面收縮率。
2.一塊含有寬為16mm的中心穿透型裂紋的鋼板（），受到350mpa垂直於裂紋平面的應力作用：
（1）如果材料的屈服強度分別是1400mpa和450mpa，求裂紋尖端應力場強因子的值；
（2）通過上述兩種情況，討論對應力場強因子進行塑性修正的意義。
【說明：下列各題中如需對應力場強因子進行塑性區修正，修正公式為：(平面應力) 和(平面應變)。塑性區寬度公式： (平面應力)， (平面應變)。】
1．一大型薄板中心有一寬為4.8mm的穿透性裂紋，其材料的s=760mpa，kic=102mpam1/2，該板受650mpa的單向拉應力，求：
（1） 該裂紋尖端的應力場強因子ki；
（2） 該裂紋尖端塑性區的寬度r0；
（3） 該板件是否能安全工作？
2．某大型構件中心有長為4mm的原始裂紋，該構件在頻率為50hz，max = -min = 85mpa的週期性迴圈應力下工作，已知該裂紋的擴充套件速率為,其中n=3，c=2.410-16。已知，2ac = 32mm，問該構件在此迴圈應力下能安全工作多長時間？
附加題（2題，每題15分，共30分）
1. 試解釋為什麼具有體心立方晶體結構的金屬容易出現屈服和低溫脆性現象？
2. 如何給非晶態聚合物增韌？
3. 金屬的高溫蠕變與聚合物的蠕變有什麼不同？
4. 試推導完整晶體受拉應力作用後的理論斷裂強度公式：。其中e為彈性模量，s為裂紋面上單位面積的表面能，a0為原子間平均距離。
解釋下列名詞
1. 應力場強因子：材料斷裂前發生不可逆永久變形的能力。
2. 低應力脆斷：在屈服應力以下發生的脆性斷裂。
3. 蠕變：金屬在長時間的恆溫、恆載荷作用下緩慢地產生塑性變形的現象。
4. 疲勞：金屬機件在變動應力和應變長期作用下，由累計損傷而引起的斷裂現象。
5. 應力腐蝕：金屬在拉應力和特定的化學介質共同作用下，經過一段時間後所產生的低應力脆斷現象。
6. 氫致延滯斷裂：①金屬中處於固溶態的氫在低於屈服強度的應力持續作用下，經一段孕育期，在三向拉應力區域形成裂紋，然後擴充套件，發生的脆性斷裂。
②由於氫的作用而產生的延滯斷裂現象稱為氫致延滯斷裂。
7. 粘著磨損：滑動摩擦時摩擦副區域性接觸應力超過實際接觸點處較軟金屬的屈服強度，使其產生區域性塑變和冷焊，發生金屬粘著，在隨後相對滑動中又被剪斷，被轉移到另一金屬表面，或脫落形成磨屑的過程。
8. 約比溫度：材料工作溫度與其熔點之比值，即t/tm。
9. 熱震斷裂：陶瓷材料承受溫度驟變時產生的瞬時斷裂。
10. 冷拉伸：玻璃態聚合物拉伸時出現縮頸時，縮頸區因分子鏈高度取向而產生應變硬化，應力又開始隨應變而增大直至斷裂，此拉伸應變過程稱冷拉伸。
11. 滯彈性：①材料在彈性範圍內快速載入或解除安裝後，隨時間延長產生附加彈性應變的現象。②應變落後於應力的現象。
12. 韌性：材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。
13. 裂紋擴充套件能量釋放率：把裂紋擴充套件單位面積時系統釋放勢能的數值。
14. 氫脆：由於氫和應力的共同作用，而導致金屬材料產生脆性斷裂的現象，稱為氫脆斷裂。
15. 過載損傷：金屬在高於疲勞極限的應力水平下運轉一定周次後，其疲勞極限或疲勞壽命減小的現象。
16. 鬆弛穩定性：金屬材料抵抗應力鬆弛的能力。
17. 接觸疲勞：兩接觸面做滾動或滾動加滑動摩擦時，在交變接觸壓應力長期作用下，材料表面因疲勞損傷，導致區域性區域產生小片金屬剝落而使材料損失的現象。
18. 等強溫度：晶粒強度與晶界強度相等的溫度。
19. 應力鬆弛：材料在恆定變形條件下，應力隨時間的延續而逐漸減少的現象。
20. 銀紋：非晶態聚合物的某些薄弱區，因拉應力塑性變形，在其表面和內部出現閃亮的、細長形的「類裂紋」。
二、說明下列力學效能指標的意義（10小題，每題2分，共20分）
1. ：切變彈性模量
2. ：彈性極限
3. ：斷後伸長率
4. ：抗彎強度
5. : c標尺的洛氏硬度
6. ：v型缺口試樣的衝擊吸收功
7. :靜拉伸缺口敏感度（notch sensitivity ratio），缺口試樣抗拉強度與等截面積尺寸光滑試樣抗拉強度之比值。
8. ：裂紋尖端臨界張開位移
9. ： 應力比
10.：在規定溫度t下，以規定穩態蠕變速率表示的蠕變極限。
10. : ①屈服強度（不規定測試方法）②規定殘餘伸長為原始標距0.2%時的應力，常定義此應力為屈服強度
11. ：彈性比功
12. ：斷面收縮率
13. ：缺口試樣抗拉強度
14. : 布氏硬度
15. :裂紋尖端張開位移（crack opening displacement）
16. ：應力狀態軟性係數
17. ：對稱迴圈應力下的彎曲疲勞極限
18. ： 彎曲撓度
19.：在規定溫度t下，達到規定持續時間τ而不發生斷裂的持久強度極限。
三、簡答題（6小題，每題5分，共30分）
1. 簡述kic和kc的意義及相互關係。
答：（1）kic為平面應變下的斷裂韌度，表示在平面應變條件下材料抵抗裂紋失穩擴充套件的能力；（2）ki為平面應力斷裂韌度，表示在平面應力條件下材料抵抗裂紋失穩擴充套件的能力；（3）kic和ki都是i型裂紋的材料斷裂韌度指標，但ki值與試樣厚度有關。當試樣厚度增加，使裂紋尖端達到平面應變狀態時，斷裂韌度趨於一穩定的最低值，即為kic。
它與試樣厚度無關，而是真正的材料常數。
2. 缺口對試樣的應力分布和力學效能會產生哪些影響？
(1)缺口造成應力應變集中；(2)缺口改變了缺口前方的應力狀態，使平板中材料所受的應力由原來的單向拉伸改變為兩向或三向拉伸；(3)缺口使塑性材料強度增高，塑性降低。
3. 裂紋尖端產生塑性區的原因是什麼？
答：根據建立在彈性力學的基礎之上的giffth理論，對於一裂紋體，在裂紋的尖端處存在應力集中，其中垂直於裂紋方向的分應力y理論上在與裂紋尖端距離為0時的值為無窮大，顯然這是不可能的，尤其是對於乙個塑性材料。因為對於塑性材料，當外加應力大於屈服應力時，裂紋尖端就會發生塑性變形，從而產生塑性區，使應力得到鬆弛。
4. 接觸疲勞和普通機械疲勞的差異是什麼？
接觸疲勞是兩機件在接觸面作滾動或滾動加滑動摩擦時，在交變接觸壓應力長期作用下材料表面因疲勞損傷，導致區域性地區發生金屬剝落而使材料流失的現象。與普通機械疲勞的差異表現在：（1）存在兩接觸物體的相對運動；（2）引起疲勞的是交變壓應力，無拉應力；（3）疲勞發生在表層或亞表層；（4）破壞形式是部分金屬剝落，而不是整體斷裂。
5. 簡述疲勞微觀斷口的特徵。
答：疲勞條帶是疲勞斷口最典型的微觀特徵。所謂疲勞條帶就是具有略呈彎曲並相互平行的溝槽花樣。
滑移系多的麵心立方金屬，其疲勞條帶明顯；滑移系少或組織複雜的金屬，其疲勞條帶短窄而紊亂。
6. 陶瓷材料與金屬材料在彈性變形、塑性變形和斷裂方面有何不同？
答：與金屬材料相比，（1）陶瓷材料在彈性變形階段，彈性模量大，且彈性模量隨空隙率的增加而降低，壓縮彈性模量大於拉伸彈性模量；（2）在塑變階段，室溫時絕大多數陶瓷材料不產生塑變，在高溫時會出現主滑移系引起的塑變，但應變數很小，但對於具有細小晶粒的微晶陶瓷，可能會出現超塑性；（3）在斷裂階段，陶瓷材料主要是解理斷裂，而金屬材料是韌性斷裂，除材料本身的特性以外，陶瓷材料的斷裂強度還與晶粒可孔隙尺寸有關。
7. 斷裂強度c與抗拉強度b有何區別？
答：（1）斷裂強度c是裂紋開始擴充套件時的應力值，抗拉強度是材料開始不均勻塑變（縮頸）時的應力值；（2）c針對的是裂紋體，為脆性斷裂，b針對的是非裂紋體塑性材料，一般為韌性斷裂。
8. 簡述裂紋尖端塑性區對ki的影響。
答：裂紋尖端塑性區的存在降低了裂紋體的剛度，使裂紋尖端的應力得到鬆弛，即限制了裂紋尖端的應力大小（小於或等於屈服極限），這相當於裂紋向前擴充套件了整個塑變區的寬度，從而增加了ki值。
9. 簡述疲勞裂紋的形成機理和阻止其萌生的方法。
答：疲勞裂紋的萌生是由不均勻的區域性滑移和顯微開裂引起的，主要方式有：表面滑移帶開裂，第二相、夾雜物或其相界開裂，晶界或亞晶界開裂。
對於表面滑移帶開裂，可採用固溶強化、細晶強化等手段提高材料的滑移抗力，阻止疲勞裂紋萌生；對於相介面開裂，降低第二相、夾雜物的脆性，提高相介面強度，控制其數量、形態、大小和分布，使之少、圓、小、勻，可抑制或減緩相界開裂；對於晶界開裂，淨化、強化晶界，細化晶粒，可抑制晶界開裂。
10. 接觸疲勞和普通機械疲勞的差異是什麼？
接觸疲勞是兩機件在接觸面作滾動或滾動加滑動摩擦時，在交變接觸壓應力長期作用下材料表面因疲勞損傷，導致區域性地區發生金屬剝落而使材料流失的現象。與普通機械疲勞的差異表現在：（1）存在兩接觸物體的相對運動；（2）引起疲勞的是交變壓應力，無拉應力；（3）疲勞發生在表層或亞表層；（4）破壞形式是部分金屬剝落，而不是整體斷裂。
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