材料力学性能-复习思考题

1）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。2）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。3）单向拉伸条件下的应力状态系数为0.5；扭转和单向压缩下的应力状态系数分别为0.8和2.0。应力状态系数越大，材料越容易产生延性(塑性)断裂。4）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。5)根据裂纹体所受载荷与裂纹间的关系，可将裂纹分为张开型裂纹、滑开型裂纹和撕开型裂纹等三种类型；其中张开型裂纹是实际工程构件中最危险的一种形式。6）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。7）按断裂寿命和应力水平，疲劳可分为高周疲劳和低周疲劳；疲劳断口的典型特征是疲劳条纹（贝纹线）。8）低温脆性常发生在具有体心立方或密排六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。9）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。10）通过静载拉伸实验可以测定材料的弹性极限、屈服极限、抗拉强度、断裂强度等强度指标，及延伸率、断面收缩率等塑性指标。11）断口的三要素是纤维区、放射区和剪切唇。12）在平面应变断裂韧性KIC的测试过程中，对三点弯曲试样的厚度B、裂纹长度a和韧带长度(W-a)之间的关系有一定的要求，这样做的目的是为了保证裂纹尖端处于小范围屈服和平面应变状态。13）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。14)材料长期在高温条件下时，在恒应力下发生的塑性变形现象称作蠕变；而在恒应变下的应力降低现象称作应力松弛。15)在典型金属的蠕变曲线上，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。1）拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的延伸率会（B）。a)越大；b)越小；c)不变；d)无规律可循2）下述断口哪一种是延性断口（D）。a)穿晶断口；b)沿晶断口；c)河流花样；d)韧窝断口3）在单向拉伸、扭转与单向压缩实验中，应力状态系数的变化规律是（C）。a)单向拉伸＞扭转＞单向压缩；b)单向拉伸＞单向压缩＞扭转；c)单向压缩＞扭转＞单向拉伸；d)扭转＞单向拉伸＞单向压缩4）从化学键的角度看，一价键材料的硬度变化规律是（A）。a)离子键＞金属键＞氢键；b)离子键＞氢键＞金属键；c)氢键＞金属键＞离子键；d)金属键＞离子键＞氢键5）与维氏硬度值可以互相比较的是（A）。a)布氏硬度；b)洛氏硬度；c)莫氏硬度；d)肖氏硬度6）在缺口试样的冲击实验中，缺口越尖锐，试样的冲击韧性（B）。a)越大；b)越小；c)不变；d)无规律7）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（C）。a)模型不正确；b)近似计算太粗太多；c)实际材料有缺陷；d)实际材料无缺陷8）材料的断裂韧性随板材厚度或构件截面尺寸的增加而（A）。a)减小；b)增大；c)不变；d)无规律9）在研究低周疲劳时，常通过控制（B）的方式进行。a)应力；b)应变；c)时间；d)频率10)平面应变条件下裂纹尖端的塑性区尺寸（B）平面应力条件下的塑性区。a)大于；b)小于；c)等于；d)不一定11）在研究高周疲劳时，常通过控制（A）的方式进行。a)应力；b)应变；c)时间；d)频率12）对称循环应力的应力比R为（C）。a)0；b)1；c)-1；d)∞13）I型（张开型）裂纹的外加应力与裂纹面（B）；而II型（滑开型）裂纹的外加应力与裂纹面（）。a)平行、垂直；b)垂直、平行；c)成450角、垂直；d)平行、成450角14）在缺口试样的冲击实验中，缺口试样的厚度越大，试样的冲击韧性越（C）、韧脆转变温度越（）。a)大、高；b)小、低；c)小、高；d)大、低15）HRC是（D）的一种表示方法。a)维氏硬度；b)努氏硬度；c)肖氏硬度；d)洛氏硬度16）材料的弹性比功，可通过（B）来得到提高。a)提高抗拉强度、降低弹性模量；b)提高弹性极限、降低弹性模量；c)降低弹性极限、降低弹性模量；d)降低弹性极限、提高弹性模17）Bauschinger效应是指经过预先加载变形，然后再反向加载变形时材料的弹性极限（B）的现象。a)升高；b)降低；c)不变；d)无规律可循18)应力松弛是指高温服役的零件或材料在保持不变的条件下，其中的自行降低的现象。（B）a)应力、应变；b)应变、应力；c)温度、应变；d)温度、应力19)表示给定温度T下，恰好使材料经过规定的时间t发生断裂的（B）。a）蠕变极限；b)持久强度；c)高温强度；d)抗拉强度20）晶粒与晶界两者强度相等的温度，称为（C）。a)冷脆转变温度；b)玻璃化转变温度；c)等强温度；d)共晶温度21)细晶强化是非常好的强化方法，但不适用于（A）。a)高温；b)中温；c)常温；d)低温(1)某材料的值大于值,则可判断此材料为韧性材料,拉伸时有缩颈现象--(错)(2)布氏硬度是测量压痕的深度，洛氏硬度是测量压痕的平均直径-----------(错)(3)若断口与试样轴线垂直,则可判断为正断;若断口与试样轴线是45度则切断。---(错)(4)脆性较大的材料采用多向不等压缩试验,比用单向压缩获得的塑性高--(对)(5)应变速率对金属材料的弹性行为和弹性模量没有影响(对)(6)寒冷地区应尽量选用脆性转变温度较高的钢材（错）(7)从裂纹扩展角度区分的三种方式中，撕开型裂纹最危险，容易引起低应力脆断。（错）（8）聚合物材料的抗拉强度与抗压强度比金属低得多，其比强度也比金属材料低。（错）（9）塑性材料应该在应力状态软性系数小的实验中考察其脆性行为------（对）（10）屈服强度是一个组织不敏感的力学参量。------------------------------------（错）（11）显微硬度是选用了很小载荷的维氏硬度---------------------------------------（对）（12）加载速率提高时，金属材料力学性能将发生显著变化。------------------（对）（13）复合材料最显著的特点是其可设计性----------------------------------------（对）（14）金属材料高温力学性能中的温度高低是以其“约比温度”为标准的，即T/Tm0.5为高温状态。（对）（15）考察聚合物材料的硬度指标时，由于聚合物具有粘弹性，所以必须要求其足够载荷保持时间。------------------------------------------------------------------------------（对）（16）构件的刚度Q与材料的弹性模量E成正比，而与构件的横截面积A成反比。（×）（17）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。（√）（18）Bauschinger效应是指经过预先加载变形，然后再反向加载变形时材料的弹性极限升高的现象。（×）（19）鉴于弯曲试验的特点，弯曲试验常用于铸铁、硬质合金等韧性材料的性能测试。（×）（20）在韧性材料的冲击试样断口上，裂纹会在距缺口一定距离的试样内部萌生，而不是在缺口根部。（√）（21）利用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，这是因为该计算模型不正确。（×）。（22）材料的低周疲劳行为，常通过S-N曲线来表示。（×）（23）晶粒与晶界两者强度相等的温度，称为等强温度。（√）（24）应力松弛是指高温服役的零件或材料在应力保持不变的条件下，其中的应变自行降低的现象。（×）纤维临界长度：纤维传递应力达到其强度极限时的纤维最小长度。贝纹线：疲劳区是疲劳裂纹亚稳扩展所形成的一个区域。该区的宏观特征是断口比较光滑并有贝纹线，有时还有裂纹扩展台阶。贝纹线是疲劳区的最大特征，它是由载荷变动引起的。应力状态软性系数：与的比值表示它们的相对大小,称为应力状态软性系数。包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。缺口敏感度：以缺口试样的抗拉强度与光滑试样的抗拉强度的比值来衡量,比值越大,缺口敏感度越小。穿晶断裂：晶体金属断裂时，裂纹穿过晶内。滞弹性：在外加载荷作用下，应变落后于应力现象。韧脆转变温度：材料呈现低温脆性的临界转变温度等强温度：晶粒和晶界两者强度相等的温度。COD：裂纹尖端因塑性钝化在不增加裂纹长度2a的情况下,裂纹将沿应力方向产生张开位移该称为COD。FTP：高于某一温度时，材料吸收的能量也基本不变，出现一个上平台，称为“高阶能”。以高阶能对应的温度为tk，记为FTP。σtε：蠕变极限,表示在规定温度下,使试样产生规定稳态蠕变速率的最大应力。σ0.2以规定发生一定的残留变形为标准，如通常以0.2%残留变形的应力作为屈服强度。KIC：平面应变条件下的断裂韧度,表示材料抵抗断裂的能力FATT50：温度下降，纤维区面积减少，结晶区面积增大，材料由韧变脆。通常取结晶区面积占整个断口面积50%时的温度为tk，记为FATT50σ-1对称循环疲劳极限，表示外载荷低于该值经过无数次循环也不发生断裂。1.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？2.解释形变强化的概念，并阐述其工程意义3.简述布氏硬度试验方法的原理、计算方法和优缺点.4.解释平面应力和平面应变状态，并用应力应变参数表述这两种状态。5.什么是低温脆性？并阐述低温脆性的物理本质。6.哪些材料易表现出低温脆性？工程上常用哪些方法评定材料的低温脆性？7.与常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有哪些特点？8.利用Hollomon公式S=Kεn，推导应力-应变曲线上应力达到最大值时开始产生颈缩的条件。9.缺口会引起哪些力学响应？如何评定材料的缺口敏感性？10.高周疲劳与低周疲劳的区别是什么？并从材料的强度和塑性出发，分析应如何提高材料的抗疲劳性能？11.画出低碳钢的—曲线，并写出拉伸时的变形过程及每个过程所涉及的力学性能指标。12.何谓疲劳现象？请绘制典型的疲劳寿命曲线？并结合曲线进行分析不同的区域的重要意义？13对金属材料而言，疲劳断裂是“脆性的”和疲劳断裂是“韧性的”观点你怎么理解的,为什么?14什么是高聚物粘弹性的Maxwell模型？试用Maxwell模型来解释高聚物的应力松弛，并对松弛时间τ作出讨论。15什么是聚合物的粘弹性?为什么多数聚合物在室温下就会产生明显的蠕变?聚合物的蠕变抗力怎样度量?计算题