《材料力学性能》考试试题

1、材料力学性能试题注意事项：1 .请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。2 .请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。3 .不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。4 .满分100分，考试时间为120分钟。得分评分人、名词解释（共20分，每小题5分）形变硬化冲击韧性;切削磨损;缺口效应;得分题号一一三四五六七总分统分人得分评分人,一、 二、计算题（共44分，第1题24分，第2题20分）1、一直径为6mm,标距长为30mm的标准拉伸试样，在弹性变形阶段，测得拉力P=6.6kN 时，标距产生0.24mm的伸长。求材料的弹性模量；求拉力 P=12kN时，试样受到

2、的条件应力、条件应变及真应力、真应变。（16分）该试样在拉力达到25.02kN时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到 37.24kN后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为 36.2mm,最小处截面直径为5.34mm；求 该材料的屈服极限 由 断裂极限 e延伸率和断面收缩率。（8分）2、 一大型板件中心有一宽度为6.4mm 的穿透裂纹，板件受 636Mpa 的单向工作应力，经测定其材料的 cs=760MPa, Kic=96MPa.m1/2;问：(20 分)(1) 该裂纹尖端的塑性屈服区尺寸(2) 该裂纹尖端的应力场强度因子的大小(3)该板件是否能安全工作(4)该板带有此裂纹安全工作所能承受的最大

3、应力得分评分人三、简述题（共20分，每小题10分）1 .磨损过程有哪三个阶段？其特点有哪些?2 .疲劳破坏与静载破坏有何不同?得分评分人四、作图题（共16分）已知某材料的 0-1为760Mpa, 0b为1100Mpa,作出其疲劳图并在图中标出其应力循环的安全工作区，求其应力循环对称系数为r时的Or，并在疲劳图上标出其相应的0max> Omin> cm> 电，该材料在 max=920Mpa，cmin =320Mpa 的蔺环应力材料力学性能试题注意事项：得分评分人解理断裂;、名词解释（共20分，每小题5分）高温蠕变;缺口效应;1.请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业

4、。2.请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。3.不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。4.满分100分，考试时间为120分钟。题号一一三四五六七总分统分人得分应力腐蚀;得分评分人、计算题（共42分，第1题22分，第2题20分）1、一直径为10mm,标距长为50mm的拉伸试样，在拉力 P=16.30kN时，测得其标距 伸长为50.24mm。求试样此时的条件应力、条件应变及真应力、真应变。该试样在拉力达到30.66kN时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到 46.48kN后 试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为 58.6mm,最小截面直径为6.52mm；求其屈服极限 小

5、、断裂极限 2、延伸率和断面收缩率。（22分）2、一大型板件中心有一宽度为8.6mm的穿透裂纹，其材料的 加=930MPa,Kic=117MPa.m1/2;板件受850Mpa的单向工作应力，问：(1) 该裂纹尖端的塑性屈服区尺寸(2) 该裂纹尖端的应力场强度因子的大小(3)该板件是否能安全工作(4)该板带有此裂纹安全工作所能承受的最大应力(20分 )得分评分人三、简述题（共20分，第1题10分，第2题10分）1 .疲劳裂纹扩展各阶段在断口上有何特征表现？（10分）2 .何谓尺寸效应？为什么尺寸越大的构件其性能相对越差？（10分）得分评分人四、作图题（共18分）某材料的cb为990Mpa,其 g

6、 为520Mpa,任选作出一种疲劳图，在图中标明在任意的r条件下的 年及（max, Omin, 0m，小，并标明该疲劳图的应力循环安全工材料力学性能试题答案一、名词解释（共20分，每小题5分）形变硬化指材料在明显屈服后，随着塑性变形量的加大，所需应力值也须相应加大（即材料的外拉力也需增加）的现象。表征材料阻碍继续塑性变形的能力。冲击韧性；材料在受到冲击载荷的作用下发生断裂时所消耗吸收的能量总和。切削磨损；两摩擦副一方有硬凸起或接触面间夹有硬的质点，并在因相对运动在另一摩擦 面上产生切削划痕并导致其物质丢失的现象。缺口效应；因缺口的存在，改变了缺口根部的应力的分布状态，出现：应力状态变硬（由单向

7、拉应力变为三向拉应力）；应力集中的现象称为缺口效应。得分评分人1、一直径为6mm,标距长为30mm的标准拉伸试样，在弹性变形阶段，测得拉力P=6.6kN 时，标距产生0.24mm的伸长。求材料的弹性模量；求拉力 P=12kN时，试样受到 的条件应力、条件应变及真应力、真应变。（16分）该试样在拉力达到25.02kN时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到 37.24kN后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为 36.2mm,最小处截面直径为5.34mm；求 该材料的屈服极限 由 断裂极限 e延伸率和断面收缩率。（8分）解：d0=6.0mm, L0= 30mm,Pi=6.6kN 时/L1= 0.24

8、mm; P2=12kN因P1、P2均远小于材料的屈服拉力 25.02kN,试样处于弹性变形阶段，据 虎克定律有：P1： P2 =/L1：/L2 = (L1-L0) : (L2-L0)/L2=L2-L0=(L1-L0)>P2/P1=0.24 M2/6.6=0.436(mm)2 分L1=L 1+/L1=30.24(mm)L2=L2+N L2=30.436(mm)此时：F0=%d02/4 =28.27 mm2由：F2>L2=F0XL0 => F2= F0XL0/L2=28.27 30/ 30.436=27.87 (mm?)2分条件应力：a= P/ Fo = 12kN/ 28. 27

9、mm2 =424.48 Mpa2 分 相对伸长：£= (L2-L0)/ L0=(30.436-30)/30=0.0145 = 1.45%2 分弹性模量：E= o7 £=424.48Mp a/ 0. 0145 = 2.92X1 010Pa 2 分 相对收缩： 少=(Fo 干2)/Fo=(28.27 -27.87)/28.27= 0.0141 = 1.41%2 分 真实应力：S=P/F2 = 12kN/ 2 7. 87mm2 =430. 57 M pa2 分 真实应变：e =ln(L 2/Lo)=ln(30.436 / 30)=0.0144=1.44%=-少 e2 分Lk= 3

10、6.2mm,dk = 5.34mm, Fk = xdK2/ 4 = 22.40 mm2屈服极限：(yS =25.02 kN/ 28.27 mm 2 = 885.0M Pa2 分 断裂极限：(yb = 37. 24kN/ 28. 27 mm2 = 1 3 1 7. 3 M pa2 分 延伸率：s= (L k-L 0)/ Lo= (36.2-30) /3 0 = 0.207= 20.7%2 分断面收缩率 3k=(F o-F k)/ Fo=(28.27 - 22.40) / 28.27=0.208=20.8%2 分2、一大型板件中心有一宽度为 6.4mm的穿透裂纹，板件受636Mpa的单向工作应力，

11、经测定其材料的 CS=760MPa, Kic=96MPa.m1/2;问：(20 分)(1)该裂纹尖端的塑性屈服区尺寸(2)该裂纹尖端的应力场强度因子的大小(3)该板件是否能安全工作(4)该板带有此裂纹安全工作所能承受的最大应力解：a = 0.0064/2=0.0032(m)Ki=y 0Vz(a + ry)= 0Vz 兀(a + ry)Y= a/ 兀ry= Ro/ 2= Ki2/ 4Vz2 兀 os2联立求解得：Ki=Y 0V7a/-v/(1-Y2(/4v/2 7t cs2)=V 兀>636X10"0.0032,(1-0.056 派>362X/7602)=V 兀>63

12、6X106>V0.0032,(1-0.056 3.14 (636/760)2)=68.08 M06=68.08(MPa.M1/2)该裂纹尖端的应力场强度因子：Ki= 68.08MPa.m1/2该裂纹尖端的塑性屈服区尺寸 R。：Ro=2ry=Ki2/2V/2 兀 cs2=68.082/ 2a/2 兀X7602=0.00160m=1.60mmry =0.80 =0.00080m因 K i=68.08MPa.m1/2< Kic=96MPa.m1/2,故该板件能安全工作；在该工作条件下，板件中所允许的最大裂纹尺寸ac:Ki=y 0vz(a + ry)=>Kic=Y(/(ac + ry

13、)=> ac= Kic2/ y2 '-yac= 962/(兀X6362)- 0.00080 = 0.00726- 0.0008=6.46mm板件中所允许的最大裂纹尺寸为：6.46mnX 2 = 12.9mmKi=Y 0Vz(a + ry)=> Kic=Y ocV(a + ry) => oc= Kic/ Ya/(a + ry)oc= 96/ V 兀 V(0.0032+ 0.0008)=856.6 MPa此板带此裂纹所能承受的最大安全工作应力为:=856.6 MPa得分评分人1.磨损过程有哪三个阶段三、简述题（共20分，每小题10分）?其特点有哪些？2 .疲劳破坏与静载破

14、坏有何不同?四、作图题(共16分)评分人已知某材料的 0-1为760Mpa, 0b为1100Mpa,作出其疲劳图并在图中标出其应力循环的安全工作区，求其应力循环对称系数为 r时的or，并在疲劳图上标出其相应的0max> min、m、该材料在 max=920Mpa, cmin =320Mpa 的循环应力om= ( cmax + omin)/2 =(920+ 320) /2=620(Mpa)oa= ( cmax- 丽in) /2 =(92。- 32。)/2=300(Mpa)图中位于D点，坐标为( 620, 300),处于应力循环的安全工作区，故该应力循环安全材料力学性能试题答案注意事项：得分

15、评分人解理断裂;、名词解释（共20分，每小题5分）1.请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。2.请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。3.不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。4.满分100分，考试时间为120分钟。题号一一三四五六七总分统分人得分在拉应力作用下，将材料沿某特定的晶体学平面快速分离的穿晶脆性断裂方式 称为解理断裂，称该晶体学平面为解理平面；在该解理平面上，常常会出现一些小 台阶，叫解理台阶；这些小台阶有汇聚为大的台阶的倾向，表现为河流状花样。高温蠕变；金属材料在高温和持久载荷的共同作用下，出现随时间的延长而塑性变形增 加的现象。缺口效应

16、；因缺口的存在，改变了缺口根部的应力的分布状态，出现:应力状态变硬（由单向拉应力变为三向拉应力）；应力集中的现象称为缺口效应。应力腐蚀；金属材料在拉应力及特定的化学介质的共同作用下，产生的早期的、低寿命的、低 应力脆性疲劳断裂。、计算题（共42分，第1题22分，第2题20分）评分人1、一直径为10mm,标距长为50mm的拉伸试样，在拉力 P=16.30kN时，测得其标距 伸长为50.24mm。求试样此时的条件应力、条件应变及真应力、真应变。该试样在拉力达到30.66kN 时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到46.48kN 后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为 58.6mm,最小截面直径为6.52mm；求其屈服极限 公、断裂极限 、延伸率和断面收缩率。(22分)2、一大型板件中心有一宽度为8.6mm的穿透裂纹，其材料的 加=930MPa,Kic=117MPa.m1/2;板件受850Mpa的单向工作应力，问：(1) 该裂纹尖端的塑性屈服