材料性能学复习题

材料性能学复习题适用于材料成型与控制工程专业一、填空题1、Qe表示材料的弹性极限；op表示材料的比例极限;QS表示材料的屈服强度;Qb表示材料的抗拉强度。2、断口的三要素是纤维区、放射区和剪切唇。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状或舌状花样；沿晶断裂的微观特征为晶粒状断口和冰糖块状断口。3、应力状态系数a值越大，表示应力状态越软，材料越容易产生塑性变形和延性断裂。为测量脆性材料的塑性，常选用应力状态系数a值大的实验方法，如压缩等。4、在扭转实验中，塑性材料的断裂面与试样轴线垂直，断口壬亮，这是由切应力造成的切断；脆性材料的断裂面与试样轴线45。角，这是由正应力造成的正断。与静拉伸试样的宏观断口特征相反。5、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。6、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。7、在平面应变断裂韧性庠测试过程中，对试样的尺寸为其中B、a、（W-a）分别是三点弯曲试样的厚度、裂纹长度和韧带长度，。s是材料的屈服强度；这样要求是为了保证裂纹尖端处于平面应变和小范围屈服状态；平面应变状态下的断裂韧性KIC小王平面应力状态下的断裂韧性KC。8、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）。9、对材料的磨损，按机理可分为粘着磨损，磨粒磨损，疲劳磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损和微动磨损等形式。1。、材料的拉伸力学性能，包才舌屈服强度、抗拉强度和实际断裂强度等强度指标和延伸率和断面收缩率等塑性指标。12、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左越好；而对弹簧片、钟表等材料，要求材料的弹性滞后环越4越好。13、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14、在扭转实验中，塑性材料的断裂面与试样轴线垂直；脆性材料的断裂面与试样轴线成450角。15、根据外加应力的类型及其与裂纹扩展面的取向关系，裂纹扩展的基本方式有张开型（1型）裂纹扩展、滑开型（II型）裂纹扩展和撕开型（111型）裂纹扩展三类。16、根据构件的受力状态，环境敏感断裂可分为应力腐蚀开裂，腐蚀疲劳，腐蚀磨损和微动磨损等四类17、材料的韧性是表征材料在外力作用下，从变形到断裂全过程中吸收塑性变形功和断裂功的能力。根据试样形状和加载速率，材料的韧性可分为光滑试样的静力韧性、缺口试样的冲击韧性和裂纹试样的断裂韧性。18、应力强度因子反映了裂纹尖端区域应力场的强度，它综合反映了外加应力和裂纹位置、一长驾对裂纹尖端应力场强度的影响。19、对于材料的静拉伸实验，在整个拉伸过程中的变形分为弹性变形、塑性变形和__蚯裂—三个阶段，塑性变形又可分为屈服、均匀塑性变形和不均匀集中塑性变形三个阶段。20、材料塑性的评价，在工程上一般以光滑圆柱试样的拉伸伸长率和断面收缩率作为塑性性能指标。常用的伸长率指标有.最大应力下非比例伸长率、最大应力下总伸长率和最常用的断后伸长率—三种。21、金属弹性变形是一种“可逆性变形”，它是金属晶格中原子自平衡位置产生“可逆位移”的反映。22、弹性模量即等于弹性应力，即弹性模量是产生“100%”弹性变形所需的应力。23、弹性比功表示金属材料吸收“弹性变形功”的能力。24、金属材料常见的塑性变形方式主要为“滑移”和“享生”。25、滑移面和滑移方向的组合称为“滑移系”。26、影响屈服强度的外在因素有“温度”、“应变速率”和“应力状态”。27、应变硬化是“位错增殖”、“运动受阻”所致。28、缩颈是“应变硬化”与“截面减小”共同作用的结果。29、金属材料断裂前所产生的塑性变形由“均匀塑性变形”和“集中塑性变形”两部分构成。30、金属材料常用的塑性指标为“断后伸长率”和“断面收缩率”。31、韧度是度量材料韧性的力学指标，又分为“静力韧度”、“冲击韧度”、“断裂韧度”。32、机件的三种主要失效形式分别为“磨损”、“腐蚀”和“断裂”。33、断口特征三要素为“纤维区”、“放射区”、“剪切唇”。34、微孔聚集断裂过程包括“微孔成核”、“长大”、“聚合”，直至断裂。35、决定材料强度的最基本因素是“原子间结合力”。36、金属材料在静载荷下失效的主要形式为“塑性变形”和“断裂”。37、扭转试验测定的主要性能指标有“切变模量”、“扭转屈服点TS”、“抗扭强度Tb”。38、缺口试样拉伸试验分为“轴向拉伸”、“偏斜拉伸”。39、压入法硬度试验分为“布氏硬度”、“洛氏硬度”和“2j氏硬度”。40、洛氏硬度的表示方法为“硬度值”、符号“HR”、和“标尺字母”。41、冲击载荷与静载荷的主要区别是“加载速率不同”。42、金属材料的韧性指标是“韧脆转变温度tk43、裂纹扩展的基本形式为“张开型”、“滑开型”和“撕开型”。44、机件最危险的一种失效形式为“断裂”，尤其是“脆性断裂”极易造成安全事故和经济损失。45、裂纹失稳扩展脆断的断裂K判据：KINKIC46、断裂G判据：GI^GICo47、断裂J判据：JINJIC48、变动应力可分为“规则周期变动应力”和“无规则随机变动应力”两种。49、规则周期变动应力也称循环应力，循环应力的波形有“正弦波”、“矩形波”和“三角形逐。50、典型疲劳断口具有三个形貌不同的区域，分别为“疲劳源”、“疲劳区”和“瞬断区”。51、疲劳断裂应力判据：对称应力循环下：。三。-1。非对称应力循环下：。三。r52、疲劳过程是由“裂纹萌生”、“亚稳扩展”及最后“失稳扩展”所组成的。53、宏观疲劳裂纹是由微观裂纹的“形成”、“长大”及“连接”而成的。54、疲劳微观裂纹都是由不均匀的“局部滑移”和“显微开裂”引起的。55、疲劳断裂一般是从机件表面“应力集中处”或“材料缺陷处”开始的,或是从二者结合处发生的。56、产生应力腐蚀的三个条件为“应力”、“化学介质”和“金属材料”。57、应力腐蚀断裂最基本的机理是“滑移溶解理论”和“氢脆理论”。58、防止氢脆的三个方面为“环境因素”、“力学因素”及“材质因素”。59、脆性材料冲蚀磨损是“裂纹形成”与“快速扩展”的过程。60、影响冲蚀磨损的主要因素有：“环境因素”、“粒子性能”、“材料性能”。61、磨损的试验方法分为“实物试验”与“实验室试验”。62、晶粒与晶界两者强度相等的温度称为“等强温度”。63、金属在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢的产生塑性变形的现象称为“蠕变”。64、金属的蠕变变形主要是通过一“位错滑移”、“原子扩散”等机理进行的。二、判断题：1、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。（X）2、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。（V）3、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。（X）4、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。（X）5、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。（V）6、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。（X）。7、材料的低周疲劳行为，常通过S-N曲线来表示。（X）8、奥氏体不锈钢在硝酸盐溶液溶液中容易发生应力腐蚀开裂。（X）9、晶粒与晶界两者强度相等的温度，称为等强温度。（V）10、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。（X）11、磨损包括三个阶段，这三个阶段中均能观察到摩擦现象，最后发生疲劳韧脆性断裂。（X）12、应力状态软性系数越大，最大切应力分量越大，表示应力状态越软，材料越易于产生塑性变形；反之，应力状态软性系数越小，表示应力状态越硬，则材料越容易产生脆性断裂。13、断裂5判据是裂纹开始扩展的断裂判据，而不是裂纹失稳扩展的断裂判据，显然，按这种判据设计构件是偏于保守的。（v）14、测量陶瓷、铸铁的冲击吸收功时，一般采用夏比U型缺口试样，很少采用*型及无缺口冲击试样。（X）15、应力腐蚀断裂速度远大于没有应力时的腐蚀速度，又远小于单纯力学因素引起的断裂速度。（v）16、工程设计和材料选用中一般以工程应力、工程应变为依据；但在材料科学研究中，真应力与真应变具有更重要的意义。（v）17、同一材料用不同的硬度测定方法所测得的硬度值是不相同的，且完全不可以互相转换。（X）18、缺口使塑性材料得到“强化”，因此，可以把“缺口强化”看作是强化材料的一种手段，提高材料的屈服强度。（X）19、接触疲劳过程是在纯滚动的条件下产生的材料局部破坏，也经历了裂纹形成与扩展两个阶段。（X）20、疲劳强度属于强度类力学性能指标，是属于高温拉伸的力学性能指标。（X）.由内力引起的内力集度称为应力。（X）.当应变为一个单位时，弹性模量即等于弹性应力，即弹性模量是产生100%弹性变形所需的应力。（v）.工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力条件下产生的弹性变形就越大。（X）.弹性比功表示金属材料吸收弹性变形功的能力。（v）.滑移面和滑移方向的组合称为滑移系，滑移系越少金属的塑性越好。（X）.高的屈服强度有利于材料冷成型加工和改善焊接性能。（X）.固溶强化的效果是溶质原子与位错交互作用及溶质浓度的函数，因而它不受单相固溶合金（或多项合金中的基体相）中溶质量所限制。（X）.随着绕过质点的位错数量增加，留下的位错环增多，相当于质点的间距减小，流变应力就增大。（v）.层错能低的材料应变硬度程度小。（X）.磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，其中以腐蚀的危害最大。（X）.韧性断裂用肉眼或放大镜观察时断口呈氧化色，颗粒状。（X）.脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，长呈放射状或结晶状。（V）.决定材料强度的最基本因素是原子间接合力，原子间结合力越高，则弹性模量、熔点就越小。（X）.脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性变形量几乎为零。（V）.脆性金属材料在压缩时除产生一定的压缩变形外，常沿与轴线呈45°方向产生断裂具有切断特征。（V）.弯曲试验主要测定非脆性或低塑性材料的抗弯强度。（X）.可根据断口宏观特征，来判断承受扭矩而断裂的机件性能。（V）.缺口截面上的应力分布是均匀的。（X）.硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能。（V）.与降低温度不同，提高应变速率将使金属材料的变脆倾向增大。（X）.低温脆性是材料屈服强度随温度降低急剧下降的结果。（X）.体心立方金属及其合金存在低温脆性。（V）.无论第二相分布于晶界上还是独立在基体中，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变温度升高。（V）.细化晶粒的合金元素因提高强度和塑性使断裂韧度KIC下降。（X）.残余奥氏体是一种韧性第二相，分布于马氏体中，可以松弛裂纹尖端的应力峰，增大裂纹扩展的阻力，提高断裂韧度KIC。（V）.一般大多数结构钢的断裂韧度KIC都随温度降低而升高。（X）.金属材料的抗拉强度越大，其疲劳极限也越大。（V）.宏观疲劳裂纹是由微观裂纹的形成、长大及连接而成的。（V）.材料的疲劳强度仅与材料成分、组织结构及夹杂物有关，而不受载荷条件、工作环境及表面处理条件的影响。（X）.应力腐蚀断裂并是金属在应力作用下的机械破坏与在化学介质作用下的腐蚀性破坏的叠加所造成的。（X）.氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。（V）.含碳量较低且硫、磷含量较高的钢，氢脆敏感性低。（X）.在磨损过程中，磨屑的形成也是一个变形和断裂的过程。（V）.马氏体耐磨性最好，铁素体因硬度高，耐磨性最差。（X）.在相同硬度下，下贝氏体比回火马氏体具有更高的耐磨性。（V）.随着实验温度升高，金属的断裂由常温下常见的沿晶断裂过渡到传晶断裂。（X）.蠕变断裂的微观断口特征，主要为冰糖状花样的传晶断裂形貌。（X）.晶粒大小对金属材料高温力学性能的影响很大。（V）.聚合物的性能主要取决于其巨型分子的组成与结构。（V）.三种状态下的聚合物的变形能力不同，弹性模量几乎相同。（X）.再高弹态时聚合物的变形量很大，且几乎与温度无关。（V）.聚合物的疲劳强度高于金属。（X）.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。（V）.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。（X）.奥氏体不锈钢在硝酸盐溶液溶液中容易发生应力腐蚀开裂。（X）.晶粒与晶界两者强度相等的温度，称为等强温度。（V）.材料的硬度与抗拉强度之间为严格的线性关系。（X）.裂纹扩展方向与疲劳条带的方向垂直。（V）.金属只有在特定介质中才能发生腐蚀疲劳。（X）.适量的微裂纹存在于陶瓷材料中将提高热震损伤性。（V）三、选择题：1、拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的断面收缩率会（C）。A、越高；B、越低；C、不变；D、无规律可循2、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3、单向压缩条件下的应力状态系数为（D）。A、0.5；B、1.0；C、0.8；D、2.04、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、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6、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（）oA、大、高；B、小、低；c、小、高；D、大、低7、I型（张开型）裂纹的外加应力与裂纹面（B）；而H型（滑开型）裂纹的外加应力与裂纹面（）oA、平行、垂直；B、垂直、平行；C、成45。角、垂直；D、平行、成45。角8、平面应变条件下裂纹尖端的塑性区尺寸（B）平面应力下的塑性区。A、大于；B、小于；C、等于；D、不一定9、对称循环应力的应力比R为（C）。A、0；B1；C、-1；D、810、K"表示材料的（C）。A、断裂韧性；B、冲击韧性；C、应力腐蚀破裂门槛值；D、应力场强度因子H、黄铜容易在（C）溶液中发生应力腐蚀开裂。A、热碱溶液；B、氯化物溶液；C、氨水溶液；D、硝酸盐溶液12、蠕变是指材料在（B）的长期作用下发生的塑性变形现象。A、恒应变；B、恒应力；C、恒加载速率；D、恒定频率13、Tt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14、与干摩擦相比，加入润滑剂后摩擦副间的摩擦系数将会（B）。A、增大B、减小C、不变D、不一定15、形变强化是材料的一种特性，是下列（C）阶段产生的现象。A、弹性变形；B、冲击变形；C、均匀塑性变形；D、屈服变形。16、缺口引起的应力集中程度通常用应力集中系数表示，应力集中系数定义为缺口净截面上的（A）与平均应力之比。A、最大应力；B、最小应力；C、屈服强度；D、抗拉强度。17、因相对运动而产生的磨损分为三个阶段：（A ）、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。A、磨合阶段；B、疲劳磨损阶段；C、轻微磨损阶段；D、不稳定磨损阶段。18、在拉伸过程中，在工程应用中非常重要的曲线是（B）。A、力一伸长曲线；B、工程应力一应变曲线；C、真应力-真应变曲线。19、韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，是指材料断裂前吸收（A）的能力。A、塑性变形功和断裂功； B、弹性变形功和断裂功；C、弹性变形功和塑性变形功；D、塑性变形功。20、蠕变是材料的高温力学性能，是缓慢产生（B）直至断裂的现象。A、弹性变形； B、塑性变形；C、磨损；D、疲劳。21、缺口试样中的缺口包括的范围非常广泛，下列（C ）可以称为缺口。A、材料均匀组织；B、光滑试样；C、内部裂纹；D、化学成分不均匀。22、最容易产生脆性断裂的裂纹是（A）裂纹。A、张开；B、表面；C、内部不均匀；D、闭合。23、空间飞行器用的材料，既要保证结构的刚度，又要求有较轻的质量，一般情况下使用（C）的概念来作为衡量材料弹性性能的指标。A、杨氏模数；B、切变模数；C、弹性比功；D、比弹性模数。24、%的脚标表示I型裂纹，I型裂纹表示（A）裂纹。A、张开型；B、滑开型；C、撕开型；D、组合型。25、拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的抗拉强度会（C）。A越高；B越低；C不变；D无规律可循26、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27、扭转加载的应力状态系数（A）单向拉伸的应力状态系数。A大于；B小于；C等于；D无关系28、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29、平面应变条件下裂纹尖端的塑性区尺寸（B）平面应力下的塑性区。A大于；B小于；C等于；D不一定30、在研究低周疲劳中，常通过控制（B）的方式进行。A应力；B应变；C时间；D频率31、力Kth表示材料的（B）。A断裂韧性；B疲劳裂纹扩展门槛值；C应力腐蚀破裂门槛值；D应力场强度因子32、奥氏体不锈钢在（B）溶液中容易发生应力腐蚀开裂。A热碱溶液；B氯化物溶液；C氨水溶液；D硝酸盐溶液33、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、蠕变过程可以用蠕变曲线来描述，按照蠕变速率的变化，可将蠕变过程分为三个阶段：（C）、恒速阶段和加速阶段。A、磨合阶段；B、疲劳磨损阶段；C、减速阶段；D、不稳定阶段。2、不对称循环疲劳强度、耐久强度、疲劳裂纹扩展门槛值、接触疲劳强度都属于（C）产生的力学性能。A、接触载荷；B、冲击载荷；C、交变载荷；D、化学载荷。3、生产上为了降低机械噪声，对有些机件应选用（A）高的材料制造，以保证机器稳定运转。A、循环韧性；B、冲击韧性；C、弹性比功；D、比弹性模数。4、拉伸断口一般成杯锥状，由纤维区、放射区和（A）三个区域组成。A、剪切唇； B、瞬断区；C、韧断区；D、脆断区。5、根据剥落裂纹起始位置及形态的差异，接触疲劳破坏分为点蚀、浅层剥落和（B）三类。A、麻点剥落； B、深层剥落；C、针状剥落；D、表面剥落。6、应力状态软性系数表示最大切应力和最大正应力的比值，单向压缩时软性系数（v=0.25）的值是（D）。A、0.8； B、0.5；C、1；D、2。7、韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，是指材料断裂前吸收（A）和断裂功的能力。A、塑性变形功； B、弹性变形功；C、弹性变形功和塑性变形功；D、冲击变形功8、金属具有应变硬化能力，表述应变硬化行为的Hollomon公式，目前得到比较广泛的应用，它是针对真实应力-应变曲线上的（C）阶段。A、弹性；B、屈服；C、均匀塑性变形；D、断裂。9、因相对运动而产生的磨损分为三个阶段：（A）、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。A、磨合阶段；B、疲劳磨损阶段；C、跑合阶段；D、不稳定磨损阶段10、应力松弛是材料的高温力学性能，是在规定的温度和初始应力条件下，金属材料中的（C）随时间增加而减小的现象。A、弹性变形； B、塑性变形；C、应力；D、屈服强度。11、形变强化是材料的一种特性，是下列（C）阶段产生的现象。A、弹性变形；B、冲击变形；C、均匀塑性变形；D、屈服变形。12、缺口引起的应力集中程度通常用应力集中系数表示，应力集中系数定义为缺口净截面上的（A）与平均应力之比。A、最大应力；B、最小应力；C、屈服强度；D、抗拉强度。13、因相对运动而产生的磨损分为三个阶段：（A）、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。A、磨合阶段；B、疲劳磨损阶段；C、轻微磨损阶段；D、不稳定磨损阶段。14、在拉伸过程中，在工程应用中非常重要的曲线是（B）。A、力一伸长曲线；B、工程应力一应变曲线；C、真应力-真应变曲线。15、韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，是指材料断裂前吸收（A）的能力。A、塑性变形功和断裂功； B、弹性变形功和断裂功；C、弹性变形功和塑性变形功；D、塑性变形功。16、蠕变是材料的高温力学性能，是缓慢产生（B）直至断裂的现象。A、弹性变形； B、塑性变形；C、磨损；D、疲劳。17、缺口试样中的缺口包括的范围非常广泛，下列（C）可以称为缺口。A、材料均匀组织；B、光滑试样；C、内部裂纹；D、化学成分不均匀。18、最容易产生脆性断裂的裂纹是（A）裂纹。A、张开；B、表面；C、内部不均匀；D、闭合。19、空间飞行器用的材料，既要保证结构的刚度，又要求有较轻的质量，一般情况下使用（C）的概念来作为衡量材料弹性性能的指标。A、杨氏模数；B、切变模数；C、弹性比功；D、比弹性模数。20、KI的脚标表示1型裂纹，】型裂纹表示（A）裂纹。A、张开型；B、滑开型；C、撕开型；D、组合型。下列哪项不是陶瓷材料的优点（D）A耐高温B耐腐蚀C耐磨损D塑性好对于脆性材料，其抗压强度一般比抗拉强度（A）A高B低C相等 D不确定今欲用冲床从某薄钢板上冲剪出一定直径的孔，在确定需多大冲剪力时应采用材料的力学性能指标为（C）A抗压性能B弯曲性能C抗剪切性能 D疲劳性能工程中测定材料的硬度最常用（B）A刻划法B压入法C回跳法D不确定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低温机床底座常用铸铁制造的主要原因是（C）A价格低，内耗小，模量小B价格低，内耗小，模量高C价格低，内耗大，模量大D价格高，内耗大，模量高应力状态柔度系数越小时，材料容易会发生（B）A韧性断裂B脆性断裂C塑性变形D最大正应力增大.裂纹体变形的最危险形式是（A）A张开型B滑开型C撕开型 D混合型.韧性材料在什么样的条件下可能变成脆性材料（B）A增大缺口半径B增大加载速度C升高温度 D减小晶粒尺寸31．腐蚀疲劳正确的简称为（B）ASCCBCFCAEDHE32．高强度材料的切口敏感度比低强度材料的切口敏感度（A）A高B低C相等D无法确定33．为提高材料的疲劳寿命可采取如下措施（B）人引入表面拉应力 B引入表面压应力%1入内部压应力 D引入内部拉应力34．工程上产生疲劳断裂时的应力水平一般都比条件屈服强度（B）A高B低C一样D不一定36、下列不是金属力学性能的是（D）A、强度 B、硬度 C、韧性 D、压力加工性能伸长曲线（拉伸图）可37、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的力伸长曲线（拉伸图）可以确定出金属的（B）A、强度和硬度 B、强度和塑性 C、强度和韧性 D、塑性和韧性38、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为（ D）A、抗压强度 B、屈服强度 C、疲劳强度 D、抗拉强度39、拉伸实验中，试样所受的力为（D）A、冲击B、多次冲击 C、交变载荷 D、静态力40、属于材料物理性能的是（C）A、强度B、硬度C、热膨胀性D、耐腐蚀性40、常用的塑性判断依据是（A）A、断后伸长率和断面收缩率 B、塑性和韧性C、断面收缩率和塑性D、断后伸长率和塑性42、工程上所用的材料，一般要求其屈强比（C）A、越大越好 B、越小越好 C、大些，但不可过大 D、小些，但不可过小43、工程上一般规定，塑性材料的3为（B）A、三1%B、三5%C、三10%D、三15%44、适于测试硬质合金、表面淬火刚及薄片金属的硬度的测试方法是（B）A、布氏硬度B、洛氏硬度C、维氏硬度 D、以上方法都可以45、不宜用于成品与表面薄层硬度测试方法（A）A、布氏硬度B、洛氏硬度C、维氏硬度 D、以上方法都不宜46、用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试（B）A、布氏硬度B、洛氏硬度C、维氏硬度 D、以上都可以47、金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而（B）A、变好 B、变差 C、无影响D、难以判断48、判断韧性的依据是（C）A、强度和塑性 B、冲击韧度和塑性 C、冲击韧度和多冲抗力 D、冲击韧度和强度49、金属疲劳的判断依据是（D）A、强度B、塑性 C、抗拉强度 D、疲劳强度50、材料的冲击韧度越大，其韧性就（D）A、越好B、越差 C、无影响 D、难以确定.通常用来评价材料的塑性高低的指标是（A）A比例极限 B抗拉强度C延伸率D杨氏模量.在测量材料的硬度实验方法中，(C)是直接测量压痕深度并以压痕深浅表示材料的硬度A布氏硬度B洛氏硬度C维氏硬度D肖氏硬度.下列关于断裂的基本术语中，哪一种是指断裂的缘由和断裂面的取向(B)A解理断裂、沿晶断裂和延性断裂 B正断和切断C穿晶断裂和沿晶断裂 D韧性断裂和脆性断裂.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫(B)A强度B硬度C塑性D弹性55、金属的弹性变形是晶格中(A)A、原子自平衡位置产生可逆位移的反应。B、原子自平衡位置产生不可逆位移的反应。C、原子自非平衡位置产生可逆位移的反应。D、原子自非平衡位置产生不可逆位移的反应。56、在没当原子间相互平衡力受外力作用而受到破坏时，原子的位置必须作相应调整，即产生位移，以期外力、引力和(C)三者达到新的平衡。A、作用力B、平衡力C、斥力D、张力57、金属的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标。温度、加载速率等外在因素对其影响也(A)。A、不大B、不确定C、很大58、金属产生滞弹性的原因可能与(A)有关。A、晶体中点缺陷的移动B、晶体中线缺陷的移动C、晶体中点阵滑移D、晶体晶界缺陷59、根据应力-应变曲线的特征，可将屈服分为(c)三种。(1)非均匀屈服(2)均匀屈服(3)连续屈服(4)间隔屈服A、(1)(3)(4)B(1)(2)(4)C、(1)(2)(3)D、(2)(3)(4)60、影响屈服强度的内因(D)(1)基体金属的本性及晶格类型(2)溶质原子(3)晶粒大小和亚结构(4)第二相A、(1)(3)(4)B、(1)(2)(4)C、(2)(3)(4)D、(1)(2)(3)(4)61、影响屈服强度的外因(A)(1)温度(2)应变速率增大(3)应力状态A、(1)(2)(3)B、(1)(3)C、(1)(2)D、(2)(3)62、应变硬化指数n：反映(B)A、金属材料抵抗均匀脆性变形的能力。B、金属材料抵抗均匀塑性变形的能力。C、金属材料抵抗不均匀塑性变形的能力。D、金属材料抵抗不均匀脆性变形的能力。63、应变硬化指数n的意义(C)n较大，抗偶然过载能力较强；安全性相对较好；反映了金属材料抵抗、阻止继续塑性变形的能力，表征金属材料应变硬化的性能指标；应变硬化是强化金属材料的重要手段之一，特别是对不能热处理强化的材料；提高强度，降低塑性，改善低碳钢的切削加工性能。A、(1)(2)(3)B、(1)(2)(4)C、(1)(2)(3)(4)D、(2)(3)(4)64、影响塑性的因素(A)细化晶粒，塑性提高软的第二相塑性提高；固溶、硬的第二相等，塑性降低。温度提高，塑性提高A、(1)(2)(3)B、(1)(2)C、(1)(3)D、(2)(3)65、韧性断裂的断裂特点(B)①断裂前发生明显宏观塑性变形2>5%，断裂面一般平行于最大切应力，并与主应力成45°，断口呈纤维状，暗灰色；断裂时的名义应力高于屈服强度；裂纹扩展慢，消耗大量塑性变形能。A、(1)(2)B、(1)(2)(3)C、(1)(3)D、(2)(3)66、脆性断裂的断裂特点(B)①断裂前不发生明显塑性变形2<5%,断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状；断裂时材料承受的工作应力往往低于屈服强度—低应力断裂；裂纹扩展快速、突然。A、(1)(2)B、(1)(2)(3)C、(1)(3)D、 (2)(3)67、解理裂纹扩展的条件：(B)(1)存在拉应力；(2)表面能ys较低；(3)裂纹长度大于临界尺寸。A、(1)(2)B、(1)(2)(3)C、(1)(3)D、 (2)(3)68、应力状态软性系数(C)单向拉伸：a=()扭转：a=()单向压缩：a=()A、0.5 0.7 1.0 B、0.5 0.8 1.0C、0.5 0.8 2.0 D、0.8 0.8 2.069、脆性金属材料在拉伸时产生正断，塑性变形几乎为零，而在压缩时除能产生一定的塑性变形外，常沿与轴线(D)°方向产生切断。A、30；B、35；C、40；D、4570、为防止压缩时试件失稳，试件的高度和直径之比应取(B)A、0.5~2.0B、1.5~2.0C、1.5~2.5D、1.0~2.071、扭转试验具有如下特点:(A).扭转的应力状态软性系数0.8，比拉伸时的大，易于显示金属的塑性行为。.试样扭转时，塑性变形均匀，没有缩颈现象。能精确地反映出高塑性材料，直至断裂前的变形能力和强度。.表面切应力最大，能较敏感地反映出金属表面缺陷及表面硬化层的性能。.不仅适用于脆性也适用于塑性金属材料。A、(1)(2)(3)(4)B、(1)(2)(3)C、(1)(3)(4)D、(2)(3)(4)72、缺口使塑性材料强度()，塑性()，这是缺口的第二个效应。(C)A、提高提高B、提高不变C、提高降低D、不变降低73、冲击载荷与静载的主要差异：(B)A、应力大小不同B、加载速率不同C、应力方向不同D、加载方向不同74、如果在一定加载条件及温度下：材料产生正断，则断裂应力变化不大，随应变率的增加塑性()；如果材料产生切断，则断裂应力随着应变率提高显著()，塑性的变化()(B)A、增大增加变大B、减小增加变大C、减小增加变小D、减小减小变大75、新标准冲击吸收能量K的表示方法：KV2的意义（D）A、U型缺口试样在2mm摆锤刀刃下的冲击吸收能量，表示为KV2；B、丫型缺口试样在2m摆锤刀刃下的冲击吸收能量，表示为KV2；C、丫型缺口试样在2cm摆锤刀刃下的冲击吸收能量，表示为KV2；D、丫型缺口试样在2mm摆锤刀刃下的冲击吸收能量，表示为KV2；76、断裂是工程上最危险的换效形式。不是其特点的是：（B）A、突然性或不可预见性；B、有一定的塑性C、低于屈服力，发生断裂；D、由宏观裂扩展引起。77、不是裂纹扩展的基本形式的是（D）A、张开型B、滑开型C、撕开型D、撕张型78、断裂判据正确地（A）A、KI<KIC有裂纹，但不会扩展（破损安全）B、KI<KIC临界状态C、KI=KIC发生裂纹扩展，直至断裂D、KI>KIC有裂纹，但不会扩展（破损安全）79、疲劳现象及特点错误的（C）A、疲劳是低应力循环延时断裂，即具有寿命的断裂；B、疲劳是潜在的突发性脆性断裂；C、疲劳对缺陷（缺口、裂纹及组织缺陷）不敏感；D、疲劳断口能清楚显示裂纹的萌生、扩展和断裂。80、疲劳宏观断口特征，不是断口区域：（C）A、疲劳源B、疲劳区C、滑开区D、 瞬断区四、名词解释：1、包申格效应：材料预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余应力（弹性极限或屈服强度）增加；反向加载，规定残余应力降低的现象。2、滞弹性：快速加载或卸载后，材料随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。3、刚度：在弹性变形范围内，构件抵抗变形的能力。4、弹性不完整性：弹性变形时加载线与卸载线不重合、应变落后于应力的现象。5、形变强化：材料发生屈服应变后，屈服应力随屈服应变增加而增大的现象。6、等强温度：晶粒与晶界强度相等的温度。7、摩擦：两个相互接触的物体在外力作用下发生相对运动或有相对运动趋势，接触面上具有阻止相对运动或相对运动趋势的作用，这种现象称为摩擦。8、规定非比例伸长应力与弹性极限1）规定非比例伸长应力，即试验时非比例伸长达到原始标距长度规定的百分比时的应力，表示此应力的符号附以角注说明。2）弹性极限是材料由弹性变形过渡到弹—塑性变形时的应力，应力超过弹性极限以后材料便开始产生塑性变形。9、低温脆性：当试验温度低于某一温度时，材料由韧性状态转变为脆性状态。10、韧脆转变温度：材料在某一温度t下由韧变脆，冲击功明显下降。该温度即韧脆转变温度。11、韧性断裂与裂纹尖端张开位移韧性断裂是材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂过程。裂纹体受载后，在裂纹尖端沿垂直裂纹方向所产生的位移，称为裂纹尖端张开位移。12、变动载荷与疲劳强度变动载荷是指载荷大小，甚至方向随时间变化的裁荷。疲劳强度为在指定疲劳寿命下，材料能承受的上限循环应力，疲劳强度是保证机件疲劳寿命的重要材料性能指标。13、静力韧度与疲劳裂纹扩展速率通常将静拉伸的。-£曲线下包围的面积减去试样断裂前吸收的弹性能定义为静力韧度，它是派生的力学性能指标。疲劳裂纹扩展速率指的是疲劳裂纹亚稳扩展阶段的速率.该阶段是疲劳过程第n阶段，是材料整个疲劳寿命的主要组成部分。解理刻面：大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面缺口效应：由于缺口的存在，在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态将发生变化，产生所谓的缺口效应缺口敏感度：金属材料的缺口敏感性指标用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸光滑试样的抗拉轻度比值表示，称为缺口敏感度，记为NSR17、布氏硬度值：布氏硬度值（HBW）就是实验力F除以压痕球形表面积A所得的商，F以N为单位时，其计算公式为HBW=0.102F/AA18、冲击韧度：U形缺口冲击吸收功ku除以冲击试样缺口底部截面积所得之商，称为冲击韧度，aku=Aku/S （J/cm2）,反应了材料抵抗冲击载荷的能力，用aku表示。19、冲击吸收功：缺口试样冲击弯曲试验中，摆锤冲断试样失去的位能为mgH1-mgH2。此即A为试样变形和断裂所消耗的功，称为冲击吸收功，以k表示，单位为J。20、张开型裂纹（【型）裂纹：拉应力垂直作用于裂纹扩展面，裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展的裂纹。21、低应力脆断：高强度、超高强度钢的机件，中低强度钢的大型、重型机件在屈服应力以下发生的断裂。22、应力场强度因子K[:在裂纹尖端区域各点的应力分量除了决定于位置外，尚与强度因子K:有关，对于某一确定的点，其应力分量由K1确定，KI越大，则应力场各点应力分量也越大，这样Ki就可以表示应力场的强弱程度，称Ki为应力场强度因子。“I”表示【型裂纹。23裂纹扩展能量释放率GI：I型裂纹扩展单位面积时系统释放势能的数值。24裂纹扩展G判据：Gi-Gcc，当GI满足上述条件时裂纹失稳扩展断裂。25疲劳源：疲劳裂纹萌生的策源地，一般在机件表面常和缺口，裂纹，刀痕，蚀坑相连26疲劳贝纹线：是疲劳区的最大特征，一般认为它是由载荷变动引起的，是裂纹前沿线留下的弧状台阶痕迹。27疲劳条带：疲劳裂纹扩展的第二阶段的断口特征是具有略程弯曲并相互平行的沟槽花样，称为疲劳条带（疲劳辉纹，疲劳条纹）驻留滑移带：用电解抛光的方法很难将已产生的表面循环滑移带去除，当对式样重新循环加载时，则循环滑移带又会在原处再现，这种永留或再现的循环滑移带称为驻留滑移带。疲劳寿命：试样在交变循环应力或应变作用下直至发生破坏前所经受应力或应变的循环次数30应力腐蚀：金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆断现象。31氢致延滞断裂：由于氢的作用而产生的延滞断裂现象称为氢致延滞断裂磨损：机件表面相互接触并产生相对运动，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐损失、造成表面损伤的现象。接触疲劳：两接触面做滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应力长期作用下，材料表面因疲劳损伤，导致局部区域产生小片金属剥落而使材料损失的现象。34蠕变：在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象五、简答题：1、简述洛氏硬度试验方法的优缺点。答：洛氏硬度试验的优点是：（1）因有硬质、软质两种压头，故适于各种不同硬质材料的检验，不存在压头变形问题。（2）因为硬度值可从硬度机的表盘上直接读出，故测定洛氏硬度更为简便迅速，工效高。（3）对试件表面造成的损伤较小，可用于成品零件的质量检验。（4）因加有预载荷，可以消除表面轻微的不平度对试验结果的影响。洛氏硬度的缺点是：（1）洛氏硬度存在人为的定义，使得不同标尺的洛氏硬度值无法相互比较，不象布氏硬度可以从小到大统一起来。（2）由于压痕小，所以洛氏硬度对材料组织的不均匀性很敏感，测试结果比较分散，重复性差，因而不适用具有粗大组成相（如灰铸铁中的石墨片）或不均匀组织材料的硬度测定。2、与纯机械疲劳相比，腐蚀疲劳有何特点？答：与纯机械疲劳相比，在水介质中的腐蚀疲劳具有以下的特点：（1）在腐蚀疲劳的S~N曲线上，没有像大气疲劳那样具有水平线段，即不存在无限寿命的疲劳极限值。即使交变应力很低，只要循环次数足够大，材料总会发生断裂。（2）腐蚀疲劳极限与静强度之间没有直接的关系。（3）在大气环境中，当加载频率小于1000Hz时，频率对疲劳极限基本上无影响。但腐蚀疲劳对加载频率十分敏感，频率越低，疲劳强度与寿命也越低。（4）腐蚀疲劳条件下裂纹极易萌生，故裂纹扩展是疲劳寿命的主要组成部分。而大气环境下，光滑试样的裂纹萌生是疲劳寿命的主要部分。3、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？答：与常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有如下的特点：（1）材料在高温下将发生蠕变现象。即在应力恒定的情况下，材料在应力的持续作用下不断地发生变形。（2）材料在高温下的强度与载荷作用的时间有关了。载荷作用的时间越长，引起一定变形速率或变形量的形变抗力及断裂抗力越低。（3）材料在高温下工作时，不仅强度降低，而且塑性也降低。应变速率越低，载荷作用时间越长，塑性降低得越显著。因而在高温下材料的断裂，常为沿晶断裂。（4）在恒定应变条件下，在高温下工作的材料还会应力松弛现象，即材料内部的应力随时间而降低的现象。4、控制摩擦磨损的方法有哪些？答：对材料的摩擦磨损，其控制方法如下：（1）润滑剂的使用：在相对运动的摩擦接触面之间加入润滑剂，使两接触表面之间形成润滑膜，变干摩擦为润滑剂内部分子间的内摩擦，从而达到减少摩擦表面摩擦、降低材料磨损的目的。（2）摩擦材料的选择：根据摩擦的具体工况（载荷、速度、温度、介质等），选择合理的摩擦副材料（减摩、摩阻、耐磨），也可达到降低材料摩擦磨损的目的。（3）材料的表面改性和强化：利用各种物理的、化学的或机械的工艺手段如机械加工强化处理、表面热处理、扩散处理和表面覆盖处理，使材料表面获得特殊的成分、组织结构与性能，以提高材料的耐磨性能。5、影响材料低温脆性的因素有哪些？解：O1晶体结构，体心立方存在低温脆性，面心立方及其合金一般不存在低温脆性。02化学成分，间隙溶质原子含量增加，韧脆转变温度提高。03显微组织，细化晶粒课是材料韧性增加。金相组织也有影响，低强度水平时，组织不同的刚，索氏体最佳。04温度，在某一范围内碳钢和某些合金可能出现蓝脆。05加载速率，提高加载速率韧脆转变温度提高。06试样形状和尺寸，缺口曲率半径越小，韧脆转变温度越高。6、解释形变强化的概念，并阐述其工程意义。答：拉伸试验中，材料完成屈服应变后，随应变的增加发生的应力增大的现象，称为形变强化。材料的形变强化规律，可用Hollomon公式S=Ken描述。形变强化是金属材料最重要的性质之一，其工程意义在于：1）形变强化可使材料或零件具有抵抗偶然过载的能力，阻止塑性变形的继续发展，保证材料安全。2）形变强化是工程上强化材料的重要手段，尤其对于不能进行热处理强化的材料，形变强化成为提高其强度的非常重要的手段。3）形变强化性能可以保证某些冷成形如冷拔线材和深冲成形等工艺的顺利进行。7、简述布氏硬度试验方法的原理、计算方法和优缺点。答：a）测试原理：用一定的压力P将直径为D的淬火钢球或硬质合金球压入试样表面，保持规定的时间后卸除压力，于是在试件表面留下压痕（压痕的直径和深度分别为d和h）。布氏硬度用单位压痕表面积A上所承受的平均压力表示。b）计算方法：…Pr ZPHE=—= = , =—/2支e（口_Vn2-1）c）优缺点：优点：1）分散性小，重复性好，能反映材料的综合平均性能。2）可估算材料的抗拉强度。缺点：1）不能测试薄件或表面硬化层的硬度。2）试验过程中，常需要更换压头和实验载荷，耗费人力和时间。8、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。答：对薄板，由于板材较薄，在厚度方向上可以自由变形，即Oz o这种只在两个方向上存在应力的状态称为平面应力。对厚板，由于厚度方向变形的约束作用，使得Z方向不产生应变，即0z，这种状态称为平面应变。9、什么是低温脆性？并阐述低温脆性的物理本质。答：材料因温度的降低由韧性断裂转变为脆性断裂，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状的现象，称为低温脆性或冷脆。低温脆性是材料屈服强度随温度的下降而急剧增加、但材料的断裂强度。f却随温度变化较小的结果。10、某一高强钢在化学介质和外加载荷的共同作用下，常发生低应力脆断。试从断口和电化学的角度，阐述如何区分钢的应力腐蚀与氢致延滞断裂。答：a）断口特征：断裂源位置宏观特征微观特征二次裂纹应力腐蚀破裂在表面上颜色较暗有腐蚀产物较多氢脆在表面下断口光亮无腐蚀产物很少

野堆区Fn、简述缺口的两个效应，并画出厚板缺口拉伸时弹性状态下的应力分布图。野堆区F12、简述氢脆的类型及其特征。13、简述韧性断裂和脆性断裂，并画出典型宏观韧性断口示意图，并标注各区名称。答：韧性断裂：①明显宏观塑性变形；②裂纹扩展过程较慢;③断口常呈暗灰色、纤维状。④塑性较好的金属材料及高分子材料易发生韧断。脆性断裂：①无明显宏观塑性变形；②突然发生，快速断裂;③断口宏观上比较齐平光亮，常呈放射状或结晶状。④淬火钢、灰铸铁、玻璃等易发生脆断。14、描述典型疲劳断口的特征，画出典型疲劳断口示意图，并标注各区名称。答：典型疲劳断口具有3个特征区：疲劳源、疲劳裂纹扩展区、瞬断区。15、简述缺口的三个效应是什么？答：（1）缺口造成应力应变集中，这是缺口的第一个效应。（2）缺口改变了缺口前方的应力状态，使平板中材料所受的应力由原来的单向拉伸改变为两向或三向拉伸，这是缺口的第二个效应。（3）缺口使塑性材料强度增高，塑性降低，这是缺口的第三个效应。16、应力腐蚀断裂的定义和腐蚀断裂形态是什么。答：应力腐蚀断裂是指金属材料在拉应力和特定介质的共同作用下所引起的断裂。金属发生应力腐蚀时，仅在局部区域出现从表及里的裂纹.裂纹的共同特点是在主干裂纹延伸的同时，还有若干分支同时发展.裂纹的走向宏观上与拉应力方向垂直.微观断裂机理一般为沿晶断裂，也可能为穿晶解理断裂或二者的混合.断裂表面可见到“泥状花样”的腐蚀产物及腐蚀坑。六、计算题：1、利用Hollomon公式S=K£n,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。解：应力一应变曲线上的应力达到最大值时开始颈缩。在应力一应变曲线的最高点处有：加=羽心+4/§=。其中P和S分别是试样截面积为A时的载荷和真应力。由于颈缩开始前试样的变形是均匀分布的，所以有试样的体积不变，即1A二常数，或Adl+ldA=Oo并考虑到应变的定义二或"，可得：ds=dlH=-dAfA由dP=O可得：TOC\o"1-5"\h\zas 心」 —— 二d£\o"CurrentDocument"S /as「—=s所以七这就是颈缩判据。说明颈缩开始于应变强化速率dS/d£与真应力相等的时刻。由Hollomon公式S=Ken和应变强化指数n的定义得出：dS S——="一ds 8将颈缩条件代入上式，得：n=eb（1分）说明在颈缩开始时的真应变在数值上与应变强化指数n相等。2、已知某构件中存在长度为2ao的中心穿透裂纹，构件材料的断裂韧性为及七、疲劳裂纹扩展的门槛值为然山。若该构件在最大应力为。的脉动应力下工作，且2＞配近。试用疲劳裂纹扩展速率的表达式推导该构件的剩余疲劳寿命Nc。解：对具有中心穿透裂纹的构件，*工=o而o由于构件在最大应力为。的脉动应力下工作，所以Ab=b—0=b；且由于泡=然山，故可以利用Paris公式计算构件的剩余寿命。中心裂纹的初始长度为a0;而最终裂纹长度可根据求得:即b

即b根据Paris公式而= ,而江二△仃后片二仃/方，则有:所以:da--k™心l刑c所¥工C7TCTa对上式进行积分，当m=2时，有:=产的=「叫=皿久号）J0 +鼻ctId c汽6当mW2时，有:3、对质点均匀分布的两相合金，如质点间距为入，试用无限大板中心贯穿裂纹（裂纹长度为2a）延长线上的应力场强度分布公式仃＞诟、胡克定律£二。〃、最大均匀真应变£b和应变强化指数n,推导材料断裂韧性KIC的表达式。解：已知材料为含有均布第二相质点的两相合金，质点间距为入，物体受力后裂纹顶端出现一塑性区，随着外力增加，塑性区增大，当塑性区与裂纹前方的第一个质点相遇时，即塑w~J性区尺寸'-时，质点与基体界面开裂形成孔洞。孔洞与裂纹之间的材料好像一个小的拉伸试样。当这个小拉伸试样断裂时，裂纹便开始向前扩展，此时的KI因子就是材料的断裂韧性KIC。裂纹顶端塑性区内的应力为材料的屈服强度^二。弹性区内的应力分布为by= 。根据虎克定律在弹性区与塑性区的交界处，即〃=入点，应变为图1Krafft断裂模型假定裂纹顶端与孔洞之间的小试样的断裂条件与单向拉伸时的断裂条件相同。当塑性区内的应变达到单向拉伸颈缩时的应变时，即最大的均匀真应变b时，小试样便出现塑性失稳。于是，裂纹扩展的临界条件就是塑性区的应变y达到该材料的最大均匀真应变“区o而(n为应变强化指数)。因此，裂纹扩展的临界条件为：所以，微孔集聚型断裂的断裂韧性为:KiC=Ek』2笈大4、有一大型板件，材料的Q02=1200MPa,KIc=n5MPa*m1/2,探伤发现有20mm长的横向穿透裂纹，若在平均轴向拉应力900MPa下工作，试计算KI及塑性区宽度R0，并判断该件是否安全？解：由题意知穿透裂纹受到的应力为。=900MPa根据。/。°.2的值，确定裂纹断裂韧度KIC是否要修正因为。/。°2=900/1200=0.75〉0.7,所以裂纹断裂韧度KIC需要修正对于无限板的中心穿透裂纹，修正后的KI为：° o%元 900%0.01兀K=' = ——I V1—0.177(o/o)2 \：1—0.177(0.75)2s二168」(MPa*mi/2)塑性区宽度为： R=—L40Ko]417937(m):2.21(mm)0 2、.：2兀(osJ比较K1与KIc： s因为K1=168.13(MPa*mi/2)KIc=115(MPa*m1/2)所以：K1>KIc,裂纹会失稳扩展，所以该件不安全。5、有一轴件平行轴向工作应力150MPa,使用中发现横向疲劳脆性正断，断口分析表明有25mm深度的表面半椭圆疲劳区，根据裂纹a/c可以确定@=1,测试材料的Q°.2=720MPa,试估算材料的断裂韧度KIC为多少？解：因为。/。°2=150/720=0.208<0.7,所以裂纹断裂韧度KIC不需要修正对于无限板的中心穿透裂纹，修正后的KI为：KIC=Y。a1/2,沅’..沅对于表面半椭圆裂纹，Y=1.1%/@=1.1、'所以，K=Y。a1/2=1.1%；兀X150X,v25x10-3=46.229(MPa*m1/2)ICcc{已知平面应变修正公式为：KjY。(a)1/2/[1-0.056(Y。/。)2]1/2,R0=1/(2.828n)X(K/Qs)2)} 1 s6、有一构件加工时，出现表面半椭圆裂纹[K「1.1o(na)1/2/①]，若a=1mm,a/c=0.3(①2=1.19),在1000MPa的应力下工作.对下列材料应选哪一种？。02/MPa130014001500%/(MPa•m1/2)756055解：Q/Qs=1000/1300,1000/1400,1000/1500均大于0.6,所以必需进行塑性区修正。由K[=1.1o(na)1/2/①得Y=1.1(n)1/2/①所以修正后的K〔二1.1o(na)1/2/[①2-0.212(。/。)2]1/2(1)K[=1.1。(1a)1/2/[①2-0.212(。/。)2]1/2=1.1X1000X(3.14X0.001)1/2/[1.19-0.212(1000/1300)2]1/2=59.75MPa•im/2(2)K[=1.1Q(na)1/2/[①2-0.212(。/。)2]1/2=1.1X1000X(3.14X0.001)1/2/[1.19-0.212(1000/1400)2]1/2=59.23MPa•im/2(3)K[=1.1o(na)1/2/[①2-0.212(。/。)2]1/2=1.1X1000X(3.14X0.001)1/2/[1.19-0.212(1000/1500)2]1/2=58.91MPa•mi/2将三者列表比较：o/MPa1000o02/MPa130014001500%/(MPa•m1/2)756055Kj(MPa•m1/2)59.7559.2358.91可见应选第一种材料。7、一块含有长为16mm中心穿透裂纹[K「。(冗最月的钢板，受到350MPa垂直于裂纹平面的应力作用。(1)如果材料的屈服强度是1400MPa，求塑性区尺寸和裂纹顶端应力场强度因子值；(2)试与第1题相比较，对应力场强度因子进行塑性修正的意义。解：已知：a=8mm=0.008m,o=350MPa,K〔二Q(na)i/2(1)。/。「350/1400<0.6,KJ。(na)1/2=350X(3.14X0.008)1/2=55.5(MPa•mi/2)R0=1/(2.828n)X(K]/Qs)2=1/(2.828n)(55.5/1400)2=0.00017m=0.17mm(2)第1题中o/os大于0.6,裂纹尖端不但有弹性变形，而且会有塑性变形，不符合弹性力学理论,如不进行修正,计算所得数值会与实际不符。8、一块含有长为16mm中心穿透裂纹[K「o(na)1/2]的钢板，受到350MPa垂直于裂纹平面的应力作用。(1)如果材料的屈服强度分别是1400Mpa和385MPa,求裂纹顶端应力场强度因子值；(2)试比较和讨论上述两种情况下,对应力场强度因子进行塑性修正的意义。解：已知：a=8mm=0.008m,o=350MPa,Kj=o(na)1/2(1)o/os=350/1400<0.6,KJ。(na)1/2=350X(3.14X0.008)1/2=55.5(MPa・im/2)o/os=350/385>0.6,所以必须进行塑性区修正，Y=(n)1/2K[=Yo(a)1/2/[1-0.056(Yo/os)2]1/2=o(na)1/2/[1-0.056n(o/os)2]1/2二350X(3.14X0.008)1/2/[1-0.056n(350/385)2]1/2=60(MPa•m1/2)(2)比较列表如下：o/MPa350o02/MPa140035Kj(MPa•m1/2)55.560。/。广350/385>0.6,裂纹尖端不但有弹性变形，而且会有塑性变形，不符合弹性力学理论，如不进行修正，计算所得数值会与实际不符。9、已知某材料的Y=2J/m2,E=2X105MPa,。八=2.5*10-皿s0⑴如存在0.8mm长的的垂直拉应力的横向穿透裂纹(可视为无限宽薄板)，求该材料的裂纹扩展的临界应力。(2)求这种材料的理论断裂强度,并结合(1)题,讨论理论断裂强度和实际断裂强度。解：(1)已知2a=0.8mm=0.0008m=8X10-4mQc=(EYs/a)i/2=[2X105X106X2/(4X10-4)]i/2=3.16X107Pa=31.6MPa(2)。=(Ey/a)1/2=[2X105X106X2/(2.5X10-io)]i/2=4X10ioPa=4X104MPam s0理论断裂强度认为材料中没有任何缺陷,根据原子间的结合力计算断裂强度；而实际材料中已经存在裂纹,当平均应力还很低时,裂纹尖端的应力集中已达到很高值,从而使裂纹快速扩展并导致脆性断裂。实际断裂强度远远小于理论断裂强度。10、某压力容器受到升压降压交变应力△o=120MPa作用，计算得知该容器允许的临界裂纹长度2a