貴州大學2009-20010學年第一學期考試試卷a
材料力學效能
標準答案及評分標準
注意事項：
1. 請考生按要求在試卷裝訂線內填寫姓名、學號和年級專業。
2. 請仔細閱讀各種題目的回答要求，在規定的位置填寫答案。
3. 不要在試卷上亂寫亂畫，不要在裝訂線內填寫無關的內容。
4. 滿分100分，考試時間為120分鐘。
一、闡述下列概念（共20分,每小題4分）
缺口效應；
因缺口的存在，改變了缺口根部的應力的分布狀態，出現：
1 應力狀態變硬(由單向拉應力變為三向拉應力)；
2 應力集中的現象稱為缺口效應。
冷脆轉變；
當溫度t℃低於某一溫度tk時，金屬材料由韌性狀態轉變為脆性狀態，材料的αk值明顯降低的現象。
高溫蠕變：
金屬材料在高溫和持久載荷的共同作用下，所產生的隨時間的增加而增加的塑性變形。
過載延滯；
在偶爾過載作用之後的正常應力迴圈中，出現裂紋擴充套件速率下降的現象。
形變硬化；
指材料在明顯屈服後，隨著塑性變形量的加大，所需應力值也須相應加大(即材料的外拉力也需增加)的現象。表徵材料阻礙繼續塑性變形的能力。
二、計算題（共42分,第1題22分，第2題20分）
1． 某拉伸試樣在拉力p=10kn時，測得其標距絕對伸長為25.35mm，求拉力p=24kn時，試樣受到的條件應力、條件應變及真應力、真應變（已知試樣標距長為25mm，直徑為7.98mm）（14分）
經實驗測得該試樣的力-位移曲線如下圖所示，且斷後測得試樣的標距成為30mm，最小處截面直徑為7.35mm；求該材料的屈服極限σ0.2、斷裂極限σb、延伸率和斷面收縮率。（8分）
解： d0 =7.98mm, l0 = 25mm,
p1=10kn時l1 = 25.35mm；p2=24kn
因p1、p2均小於材料的屈服拉力32kn，試樣處於彈性變形階段，據虎克定律有： p1 : p2 =⊿l1 :
⊿l2 =（l1-l0）:（l2-l0） l2-l0 =(l1-l0)×p2/p1 =0.35×24/10 =0.
84(mm)=> l2 = 25.84(mm2 分
此時： f0 =πd02/4 =49.99 mm2
由： f2× l2=f0×l0 => f2= f0× l0/l2 = 50×25/25.84 = 48.37(mm2)
2 分條件應力：σ= p/f0 =24kn/50mm2 =480mpa2分
相對伸長：ε= (l2- l0)/ l0=(25.84-25)/25= 0.0336 = 3.362分
相對收縮：ψ=(f0 –f2)/f0=( 50 – 48.37)/ 50 = 0.0326=3.26% 2分
真實應力： s = p/f2 = 24kn/ 48.37mm2 =496mpa2分
真實應變： e =ln(l2 /l0)=ln(25.84/25)=0.033=3.30%= -ψe2分
lk = 30mm,
dk = 7.35mm, fk =πdk2/4 = 42.41mm2
屈服極限： σs = 31kn/50 mm2 = 620mpa2分
斷裂極限： σb = 72.73kn/50 mm2 = 1454mpa2分
延伸率： δ= (lk- l0)/ l0= (30-25)/25 =0.2=202分
斷面收縮率:ψk=(f0-fk)/f0=(50-42.41)/ 50=0.151= 15% 2分
2、某大尺寸厚板經檢測表面含深度為3.67mm的半橢圓裂紋，在拉應力σ作用下：，其中經修正：
，作用應力σ =500 mpa時計算裂紋尖端應力強度因子（8分），如材料的屈服應力σys=600mpa,斷裂韌性kic=50mpa√m，試估計此時的臨界裂紋深度ɑc （7分），問構件是否安全?（5分） 解：
可視為無限大體中半橢圓表面裂紋
=51.38 mpa√m8分
7分ki>kic 或 ɑ >ɑc 不安全5分
三、簡述題（共24分,每小題12分）
1．工程塑料效能的主要特點？
工程塑料效能的主要特點：
①相對密度較低，因而具有高的比強度，
②高的耐腐蝕性能
③高的電絕緣效能；
④有很好的減震、減噪效能和很好的減摩擦能力及耐磨性：能吸收噪音，減緩震動，並且有一定的自潤滑性，在無潤滑的條件下也可有效地工作；
⑤剛度強度低；蠕變強度及蠕變溫度低：室溫下就可蠕變，持久強度低；
⑥耐熱能力差；
⑦導熱係數小；
⑧易於老化；
⑨不耐有機溶劑溶解腐蝕。
2．典型疲勞破壞巨集觀斷口的特徵有哪些？
1）有裂紋源、疲勞裂紋擴充套件區和最後斷裂區；
2）裂紋擴充套件區斷面較光滑，通常有「海灘條帶」或腐蝕痕跡；
3）裂紋源通常在高應力區域性或材料缺陷處；
4) 無明顯的塑性變形。
四、作圖題（共14分）
作出其疲勞圖並在圖中標出其應力迴圈的安全工作區，已知材料的σ-1為580mpa，σb為820mpa，求其應力迴圈對稱係數為r時的σr，並在疲勞圖上標出其相應的σmax、σmin、σm、σa，該材料在σmax=780mpa，σmin=240mpa的迴圈應力下工作，問是否安全？
材料力學效能
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。蠕變極限 在高溫長時間載荷作用下不致產生過量塑性變形的抗力指標。該指標與常溫下的屈服強度相似。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性斷裂叫應力腐蝕。靜力韌度 材料在靜拉伸時單位體積材料從變形到...
材料力學效能
斷裂是機械和工程構件失效的主要形式之一，它比其它失效形式，如失穩 磨損 腐蝕等，更具有危險性。斷裂是材料的一種十分複雜的行為，在不同的力學 物理和化學環境下，會有不同的斷裂形式。例如，在迴圈應力作用下材料會發生疲勞斷裂，在高溫持久應力作用下會發生蠕變斷裂，在腐蝕環境下會發生應力腐蝕或腐蝕疲勞斷裂等等...
材料力學效能
試說明高溫下金屬蠕變變形的機理與常溫下金屬塑性變形的機理有何不同？答 常溫下金屬塑性變形主要是通過位錯滑移和孿晶進行的，以位錯滑移為主要機制。當滑移面上的位錯運動受阻產生塞積時，必須在更大的切應力作用下才能使位錯重新運動和增值，巨集觀變現為加工硬化現象，或對於螺型位錯，採用交滑移改變滑移面來實現位錯...