第一篇材料的力學效能
第一章材料的彈性變形
一、名詞解釋
1、彈性變形：外力去除後，變形消失而恢復原狀的變形。p4
2彈性模量：表示材料對彈性變形的抗力，即材料在彈性變形範圍內，產生單位彈性應變的需應力。p10
3、比例極限：是保證材料的彈性變形按正比例關係變化的最大應力。p15
4、彈性極限：是材料只發生彈性變形所能承受的最大應力。p15
5、彈性比功：是材料在彈性變形過程中吸收變形功的能力。p15
6、包格申效應：是指金屬材料經預先載入產生少量塑性變形（殘餘應變小於4%），而後再同向載入，規定殘餘伸長應力增加，反向載入，規定殘餘伸長應力降低的現象。p20
7、內耗：在載入變形過程中，被材料吸收的功稱為內耗。p21
2、填空題
1、金屬材料的力學效能是指在載荷作用下其抵抗（變形）和（斷裂）的能力。p2
2、低碳鋼拉伸試驗的過程可以分為（彈性變形）、（塑性變形）和（斷裂）三個階段。p2
三、選擇題
1、表示金屬材料剛度的效能指標是（ b ）。p10
a 比例極限 b 彈性模量 c 彈性比功
2、彈簧作為廣泛應用的減振或儲能元件，應具有較高的（ c ）。p16
a 塑性 b彈性模量 c彈性比功 d硬度
3、下列材料中( c )最適宜製作彈簧。
a 08鋼 b 45鋼 c 60si2mn c t12 鋼
4、下列因素中，對金屬材料彈性模量影響最小的因素是（ d ）。
a 化學成分 b 鍵合方式 c 晶體結構 d 晶粒大小
四、問答題
影響金屬材料彈性模量的因素有哪些？為什麼說它是組織不敏感引數？
答：影響金屬材料彈性模量的因素有：鍵合方式和原子結構、晶體結構、化學成分、溫度及載入方式和速度。
彈性模量是組織不敏感引數，材料的晶粒大小和熱處理對彈性模量的影響很小。因為它是原子間結合力的反映和度量。p11
第2章材料的塑性變形
一、名詞解釋
1、塑性變形：材料在外力的作用於下，產生的不能恢復的永久變形。p24
2、塑性：材料在外力作用下，能產生永久變形而不斷裂的能力。p52
3、屈服強度：表徵材料抵抗起始塑性變形或產生微量塑性變形的能力。或表示材料不產生明顯的塑性變形所能承受的最大應力。p52
4、強度極限：材料在斷裂前所能承受的最大工程應力。p58
5、超塑性：材料在一定顯微組織、形變溫度和形變速度條件下呈現非常大的伸長率（500~2000%）而不發生頸縮和斷裂的現象。p61
6、應變強化（加工硬化又稱形變強化）：金屬材料因塑性變形使其強度、硬度公升高的現象。
二、填空題
1、金屬塑性的指標主要有（伸長率 ）和（ 斷面收縮率）兩種。p24
2、單晶體的塑性變形方式有（滑移）和（孿生 ）兩種。p25
3、強度是表徵材料抵抗（變形 ）和（ 斷裂）的效能指標。p52
三、選擇題
1、下列常用力學效能指標中，對組織不敏感的是（ c ）。
a 屈服強度 b塑性 c 彈性模量 d硬度
2、對於測力計彈簧,應以( a )作為選擇材料的依據。
a 彈性極限 b 比例極限 c 彈性比功 c 屈服強度
3、下列材料中,塑性最好的是（ b ）
a 鐵 b 純軟銅 c 純硬銅 d鋅
4、在工程構件設計和材料的塑性變形加工過程中,最常用的效能指標是 （ d ） 。
a σb b σp c σe d σs
5、金屬隨冷變形程度的增大，其強度硬度公升高，塑性、韌性（ c ）。
a 公升高 b 不變 c 下降
6、常溫下，在相同晶粒大小的條件下，下列金屬中，塑性最好的是（ d ）
a 鋅 b鐵 c鎂 d銅
7、下列材料中,塑性最差的是( c )。
a 工業純鐵 b低碳鋼 c 高碳鋼 d單相黃銅
8、下列效能指標中，（b ）表示金屬材料的塑性。
a σp b δ c σe d kⅰc
四、問答題
影響金屬材料屈服強度和塑性的因素有哪些？
答：影響金屬材料屈服強度的因素有：晶體結構、摩擦阻力（位錯密度）、晶粒
大小、合金成份、第二相的形態、大小及分布、溫度、應變速率與應力狀態。p54-57
第三章材料的斷裂與斷裂韌性
一、名詞解釋
1、脆性斷裂：材料斷裂前基本上不產生明顯的巨集觀塑性變形的斷裂過程。一般規定光滑拉伸試樣的斷面收縮率小於5%者為脆性斷裂。p67
2、韌性斷裂：材料斷裂前及斷裂過程中產生明顯巨集觀塑性變形的斷裂過程。一般規定光滑拉伸試樣的斷面收縮率大於5%者為脆性斷裂。p67
3、穿晶斷裂：從微觀上看，晶體材料斷裂時裂紋沿晶內擴充套件的斷裂。p67
4、沿晶斷裂：從微觀上看，晶體材料斷裂時裂紋沿晶界擴充套件的斷裂。p67
5、剪下斷裂：是材料在切應力作用下沿滑移面滑移分離而造成的斷裂。p68
6、解理斷裂：是材料在正應力作用下，由於原子間結合鍵的破壞引起的沿特定晶面發生的脆性穿晶斷裂。p69
7、斷裂韌度：表示材料抵抗斷裂的能力，是材料強度和塑性的綜合表現。p85
8、韌性：表示材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。p76
二、填空題
1、材料中裂紋的（萌生）和（擴充套件 ）的研究是微觀斷裂力學的核心問題。p66
2、按照材料斷裂時裂紋的擴充套件途徑，斷裂分為（沿晶斷裂）和（穿晶斷裂）。p66
3、材料的斷裂過程包括裂紋的（萌生）、（擴充套件）和（斷裂）三個階段。p66
4、按照斷裂前材料巨集觀塑性變形的程度，斷裂分為（韌性斷裂）和（脆性斷裂）。p67
5、按照材料斷裂時裂紋擴充套件的途徑，斷裂分為（沿晶斷裂）和（穿晶斷裂）。p67
6、按照微觀斷裂機理，斷裂分為（剪下斷裂）和（解理斷裂）。p67
7、韌性斷裂斷口一般呈（杯錐）狀，斷品特徵三要素由（纖維區）、（放射區）和（剪下唇）三個區域組成。p71
8、根據外加應力與其裂紋擴充套件面的取向關係，裂紋擴充套件的基本方式有（張開型）、（滑開型）、（撕開型）三種，其中以（張開型）裂紋擴充套件最危險。p73
三、判斷題
1、解理斷裂是韌性斷裂。（ × ）
2、剪下斷裂一定是脆性斷裂。（ × ）
3、「缺口強化」是強化金屬的一種手段。（ × ）
四、選擇題
1、一般規定光滑拉伸試樣的斷面收縮率小於（ b ）者為脆性斷裂。
a 2% b 5c 8% d 10%
2、剪下斷裂微觀斷口的重要特徵是（ a ）
a 韌窩 b 解理台階 c 河流花樣 d 舌狀花樣
五簡答題
1、材料的斷裂過程包括哪些？
2、低碳鋼典型拉伸斷口的巨集觀特徵是什麼？對應的微觀斷口特徵是什麼？
3、韌性斷裂斷口的三要素是什麼？
4、說明kⅰ和kⅰc的關係。
5、材料中缺口會產生哪三種效應？
答：缺口三效應是：缺口造成應力應變集中；缺口改變了缺口前方的應力狀態；缺口產生了所謂的「缺口強化」，使材料強度公升高，塑性降低，變脆。p78-p79
六、 計算題
1）有一構件，實際使用應力為1300mpa，有下列兩種鋼材待選：
甲鋼: σs═1950mpa，kⅰc═45mpa·m1/2
乙鋼：σs═1560mpa，kⅰc═75mpa·m1/2
據計算，y=1.5，設最大裂紋長為2.0mm，試從傳統設計的安全係數觀點和斷裂
力學觀點兩個角度分別進行選擇。
解：傳統設計要求：σ×n（安全係數）≦σs
甲鋼：n=σs/σ=1950÷1300=1.5
乙鋼：n=σs/σ=1560÷1300=1.2
由於甲鋼安全係數比乙鋼高，所以更安全。
斷裂力學觀點認為： σ ≦σc
甲鋼：σc=957mpa<1300mpa，不安全
乙鋼：σc=1580mpa>1300mpa，安全
綜合考慮，儘管甲鋼安全係數高，但會由於裂紋擴充套件，產生斷裂。而乙鋼安全係數足夠，也不會由於裂紋擴充套件產生斷裂，所以應選乙鋼。
第4章材料的扭轉、彎曲、壓縮效能
一、名詞解釋
1、應力狀態軟性係數：受力複雜的狀態的最大切應力和最大正應力的比值。
二、填空題
1、單向壓縮試驗方法易於顯示材料的塑性行為，常用於考查（脆性）材料的（ 塑性 ）指標。
三、選擇題
1、下列材料中，需要通過壓縮試驗測量其力學效能指標的材料是（ d ）。
a 低碳鋼 b 中碳鋼 c 銅合金 d鑄鐵
2、在下列載入方式中，應力狀態最軟的載入方式是（c )
a 單向拉伸 b扭轉 c單向壓縮 d三向等拉伸
3、、下列材料中，需要通過壓縮試驗測量其力學效能指標的材料是（ d ）。
a 25鋼 b 45鋼 c 形變鋁合金 d鑄造鋁合金
4、檢測材料的低溫脆性轉變溫度,應選用( c )法。
a 拉伸試驗 b 扭轉試驗 c 衝擊韌性試驗 d壓縮試驗
第五章材料的硬度
一、名詞解釋
硬度：表示材料的軟硬程度，是指材料表面上不大體積內抵抗變形或破裂的能力。
二、填空題
1、測量硬質合金刀片的硬度，用（ 洛氏hra ）硬度試驗方法；測量45鋼製品調質後的硬度，應用（ 洛氏hrc ）硬度試驗方法。
2、測量儀表小黃銅齒輪的硬度，應用（洛氏hrb ）硬度試驗方法；測量灰鑄鐵的硬度，應用（ 布氏 ）硬度試驗方法。
三、選擇題
1、龍門刨床導軌道的硬度，宜採用( b )。
a 布氏硬度計 b 洛氏硬度計 c維氏硬度計 d顯微硬度計
2、檢測滲碳層的硬度分布，宜採用( c )。
a 布氏硬度計 b 洛氏硬度計 c維氏硬度計 d顯微硬度計
3、檢測淬火後低溫回火狀態碳鋼製造的模具硬度,最宜採用( b )。
a 布氏硬度計 b 洛氏硬度計 c維氏硬度計 d顯微硬度計
4、用硬度法鑑別鋼中的隱晶馬氏體與殘餘奧氏體，應選用（d ）。
a 布氏硬度計 b 洛氏硬度計 c維氏硬度計 d顯微硬度計
五、簡答題
1、在用壓入法測量硬度時，試討論如下情況的誤差：
（1）壓入點過於接近試樣端麵；
測量值比材料的實際硬度值低。
（2）壓入點過於接近其他測試點；
安徽工業大學材料力學效能複習題
1 名詞解釋 強度 塑性 韌性 包申格效應 2 說明下列力學效能指標的意義 e 0.2 s n 3 今有45 40cr 35crmo鋼和灰鑄鐵幾種材料，你選擇哪些材料作工具機床身？為什麼？4 試述並畫出退火低碳鋼 中碳鋼和高碳鋼的屈服現象在拉伸 伸長曲線圖上的區別。5 試述韌性斷裂和脆性斷裂的區別？...
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