材料力学性能_王吉会_2007-2008学年材料力学性能课程考试试题A卷

天津大学试卷专用纸 学院 材料科学与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 专业 班 年级 2005 学号 姓名 共 4 页 第 1 页 2007～2008学年第一学期期末考试试卷 《材料力学性能》（ A卷 共 4 页） （考试时间：2008年 1 月 14 日） 题 号 一 二 三 四 五 六 成 绩 核分人签字 得 分 一、填空题（每空 0.5 分，共 15 分） 1）弹性滞后环是由于 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 越 好；而对弹簧片、钟表等材料，要求材料的弹性滞后环越 越好。 2）材料的断裂按断裂机理分可分为 ， 和 ； 按断裂前塑性变形大小分可分为 断裂和 断裂 3）单向拉伸条件下的应力状态系数为 ；扭转和单向压缩下的应 力状态系数分别为 和 。应力状态系数越大，材料越容易产 生 断裂。 4）在扭转实验中，塑性材料的断裂面与试样轴线 ；脆性材料的断 裂面与试样轴线 。 5）低温脆性常发生在具有 结构的金属及合金中，而在 结 构的金属及合金中很少发现。 6) 根据裂纹体所受载荷与裂纹间的关系，可将裂纹分为 型 裂纹、 型裂纹和 裂纹等三种类型；其中 型 裂纹是实际工程构件中最危险的一种形式。 7）对循环载荷，常用 、 、 、 和 应力比等五个参量进行描述。 8）根据构件的受力状态，环境敏感断裂可分为 ， ， 和微动腐蚀等类型。 9）在典型金属与陶瓷材料的蠕变曲线上，蠕变过程常由 ， 和 三个阶段组成。 二、说明下列力学性能指标的意义（每小题 1 分，共 15 分） 1） p 2） e 3） b 4） s 5） bb 6）HBW 7）HK 8）HRC 9）αKV 10）KIC 11） R 12） thK 13） SCC 14） /T t 15） Tt 天津大学试卷专用纸 学院 材料科学与工程 专业 班 年级 2005 学号 姓名 共 4 页 第 2 页 三、单项选择题（每小题 1 分，共 12 分） 1）拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的延伸率会（ ）。 a) 越大；b) 越小；c) 不变；d) 无规律可循 2）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（ ）的现象。 a) 升高；b) 降低；c) 不变；d) 无规律可循 3）为使材料获得较高的韧性，对材料的强度和塑性需要（ ）的组合。 a) 高强度、低塑性；b) 高塑性、低强度；c) 中等强度、中等塑性；d) 低强度、 低塑性 4）与维氏硬度值可以互相比较的是（ ）。 a) 布氏硬度；b) 洛氏硬度；c) 莫氏硬度；d) 肖氏硬度 5）在缺口试样的冲击试验中，缺口越尖锐，试样的冲击韧性（ ）。 a) 越大；b) 越小；c) 不变；d) 无规律 6）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 （ ）。 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 7) 平面应变条件下裂纹尖端的塑性区尺寸（ ）平面应力条件下的塑性区。 a) 大于；b) 小于； c) 等于； d) 不一定 8）在研究高周疲劳时，常通过控制（ ）的方式进行。 a) 应力；b) 应变；c) 时间；d) 频率 9）奥氏体不锈钢在（ ）溶液中容易发生应力腐蚀开裂。 a) 高纯水；b) 氯化物溶液；c) 氨水溶液；d) 硝酸盐溶液 10）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。（ ） a) 应力、应变；b) 应变、应力；c) 温度、应变；d) 温度、应力 11）晶粒与晶界两者强度相等的温度，称为（ ）。 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 12）细晶强化是非常好的强化方法，但不适用于（ ）。 a) 高温；b) 中温；c) 常温；d) 低温 四、简答题（每小题 5 分，共 30 分） 1）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。 2）简述洛氏硬度试验方法的原理、计算方法和优缺点。 天津大学试卷专用纸 学院 材料科学与工程 专业 班 年级 2005 学号 姓名 共 4 页 第 3 页 3）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 K I C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？ 4）材料的应力腐蚀开裂具有哪些主要特征？ 5）简述控制材料摩擦磨损的方法 6）与常规晶粒材料相比，纳米材料的力学性能主要有哪些不同？ 五、推导题（每小题 8 分，共 16 分） 1）对静载拉伸实验，试根据体积不变条件及延伸率、断面收缩率的概念，推导均匀 变形阶段材料的延伸率 δ与断面收缩率 ψ的关系式。 天津大学试卷专用纸 学院 材料科学与工程 专业 班 年级 2005 学号 姓名 共 4 页 第 4 页 2）在原子平衡间距为 的理想晶体中，两原子间的作用力a  与原子相对位置变化 x 的关系为 2sinm x   。如晶体断裂的表面能为 ，弹性模量为 E，试推导晶体 发生断裂的理论断裂强度 m 。 六、计算题（12 分） 在无限大厚板的中心有一穿透裂纹 2a 0 =2.0mm，设板受垂直于裂纹 的交变应力，其中最大应力 MPa210max  ，最小应力 MPa50min  。已知 板材的 mMPa60IC K ， mMPa0.6th  ；PK is C=4*10ar 公式中的参数 - 1 2、 aK  y 的尺寸 )。试计算该中心裂纹 板的剩余疲劳寿命。 ，且 da 5.1)(r (r y为塑性区/ dN 