《材料力学性能》课程习题集

材料力学性能

第一章 习题

1．解释下列名词：

（1）弹性比功；（2）包申格效应；（3）解理面；（4）塑性、脆性和韧性；（5）解理台阶；（6）河流花样；（7）穿晶断裂和沿晶断裂。

2． 常用的标准试样有5倍试样和10倍试样，其延伸率分别用σ5和σ10表示，说明为什么σ5>σ10。

3．某汽车弹簧，在未装满载时已变形到最大位置，缺载后可完全恢复到原来状态；另一汽车弹簧，使用一段时间后，发现弹簧弓形越来越小，即产生了塑性变形，而且塑性变形量越来越大。试分析这两种故障的本质及改变措施。

4、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学性能?

5、今有45、40Cr、35CrMo钢和灰铸铁几种材料，你选择那种材料作为机床机身？为什么？

6、什么是包辛格效应，如何解释，它有什么实际意义? 7、产生颈缩的应力条件是什么?要抑制颈缩的发生有哪些方法?

8、为什么材料的塑性要以延伸率这两个指标来度量?它们在工程上各有什么实际意义?

9、试用位错理论解释：粗晶粒不仅屈服强度低，断裂塑性也低；而细晶粒不仅使材料的屈服强度提高，断裂塑性也提高。

10、延性断口有几部分组成？其形成过程如何？

11、板材宏观脆性断口的主要特征是什么？如何根据断口特征寻找断裂源？

12、简述延性断裂过程中基体和第二相的作用，其形态对材料韧性水平有何关系。

13、由Hall-Petch关系式和解理断裂表达式讨论晶粒尺寸细化在强韧化中的作用。

14、为什么材料发生脆断要先有局部的塑性变形?试从理论上给予解释，并从试验上举出一

两个实验结果证明上述的论点是正确的。

n15．试证明对可用Hollmon关系S=Kε描述其真应力－真应变关系的材料，其条件抗拉强 n 度σb＝K e 。式中e＝2.718

16．一直径为2.5mm，长为200mm的杆，在载荷2000N作用下，直径缩小为2.2mm, 试计算：(1)杆的最终长度；

(2)在该载荷作用下的真应力S与真应变εe；

(3)在该载荷作用下的条件应力σ与条件应变δ。

17．φ10mm正火状态60Mn拉伸试样的拉伸数据如下： n

（d＝9.9mm为屈服平台刚结束时的试样直径）

P/kN 39.5 43.5 4.76 5.29 55.4 54.0 52.4 48.0 43.1

d/mm 9.91 9.87 9.81 9.65 9.21 8.61 8.21 7.41 6.78

试求：1) 绘制条件应力－应变曲线和真应力－应变曲线；

2）求σs、σb、Sb、εb、ψb、ψk；

3）求n和K。

18．说明几何强化现象的成因。其本质与形变强化有何不同？

19．一铝合金制轻型人梯，发觉在人体重作用下弹性挠度过大。若欲在不增加梯重情况下减少挠度，试问下列方法是否可行?

(1)采用时效铝合金，提高材料强度；

(2)改用镁合金代替铝合金

)；

(3)重新设计，改变铝合金型材的截面形状尺寸。 ；

材料力学性能

20．提高金属材料的屈服强度有哪些方法?试用已学过的专业知识就每种方法各举一例。

21．试用位错理论解释：粗晶粒不仅屈服强度低，断裂塑性也低；而细晶粒不仅使材料的屈服强度提高，断裂塑性也提高。

22．产生颈缩的应力条件是什么

?要抑制颈缩的发生有哪些方法?

钢的拉伸试样，其试验数据如下(23．今有10

39.5 43.5 4.76 52.9 55.4

54.0 52.4 48

43.1

;

(2));

; (3)

(4)绘制条件应力—应变曲线和

真应力—真应变曲线(未修正)。

24．为什么材料的塑性要以延伸率这两个指标来度量?它们在工程上各有什么实际意义?

25．减轻汽车重量对降低燃油消耗

有很重要的作用。汽车车身或底盘约占

汽车总重量的60％。

底盘的主要尺寸是按比刚

度

或

淬火后200

=745

=为3236

=0.75s)，单向拉伸、扭转、三向压缩(=-0.3S，=0.25)

28．今有以下各种材料，欲评定材料在静载条件下的力学行为，给定测试方法有单向拉伸、单向压缩、弯曲、扭转和硬度五种，试对给定的材料选定一种或两种最佳的测试方法。 材料：低

碳钢、灰铸铁、高碳工具钢(经淬火低温回火)

、结构陶瓷、玻璃、热塑性塑料

29．

回火试样扭转试验

结果如下表，其中 139.7

186.3 217.7 254 269.7

283.4 293 299

305

(1)试绘制

=9.0 和=75

材料力学性能

2、今有以下各种材料，欲评定材料在静载条件下的力学行为，给定测试方法有单向拉伸、

单向压缩、弯曲、扭转和硬度五种，试对给定的材料选定一种或两种最佳的测试方法。 材料：低碳钢、灰铸铁、高碳工具钢(经淬火低温回火)、结构陶瓷、玻璃、热塑性塑料

3、为什么塑性材料在缺口静拉伸时，其缺口强度一般比光滑试样高，而脆性材料的缺口强

度则低于光滑试样的强度?

4．在评定材料的缺口敏感度时，什么情况下宜选用缺口静拉伸试验?什么情况下宜选用缺

口偏斜拉伸?什么情况下则选用缺口静弯试验?

5．缺口冲击韧性为什么被列为材料常规性能的五大指标之一，怎样正确理解冲击韧性的功

能：(a)它是控制工艺的性能指标；(b)它是服役性能指标；(c)两者兼而有之，但要具体分析。你对上述说法有何评论?冲击韧性能理解为材料抵抗冲击载荷而不发生破坏的能力吗?

6、今有如下工件需测定硬度，试说明选用何种硬度试验法为宜？

（1）渗碳层的硬度分布（2）淬火钢 （3）灰铸铁

（4）鉴别钢中的隐晶马氏体与残留奥氏体 （5）仪表小黄铜齿轮

（6）龙门刨床导轨（7）氮化层 （8）火车圆弹簧

（9）高速钢刀具 （10）硬质合金

7、缺口冲击韧性试验能评定那些材料的低温脆性?那些材料不能用此方法检验和评定?这种

试验方法本身在防止材料脆断方面有何局限性?

8、如何评定材料的缺口敏感性？

9、为什么通常体心立方金属显示低温脆性，而面心立方金属一般没有低温脆性?

10、为什么材料发生脆断要先有局部的塑性变形?试从理论上给予解释，并从试验上举出一两个实验结果证明上述的论点是正确的。

11、缺口冲击韧性试验能评定那些材料的低温脆性?那些材料不能用此方法检验和评定?这种试验方法本身在防止材料脆断方面有何局限性?

12、今有如下工件需测定硬度，试说明选用何种硬度试验法为宜？

（1）渗碳层的硬度分布（2）淬火钢 （3）灰铸铁 （4）鉴别钢中的隐晶马氏体与残留奥氏体 （5）仪表小黄铜齿轮 （6）龙门刨床导轨（7）氮化层 （8）火车圆弹簧 （9）高速钢刀具 （10）硬质合金

13、如何评定材料的缺口敏感性？

第三章 习题

1、解释下列名词

(1)冲击韧度；(2)冲击吸收功；(3)低温脆性；4) 韧脆转变温度；(5)韧性温度储备

2、试说明低温脆性的物理本质及其影响因素。

3、简述根据韧脆转变温度分析机械脆断失效的优缺点

4．为什么通常体心立方金属显示低温脆性，而面心立方金属一般没有低温脆性? 5．细化晶粒尺寸可以降低脆性转变温度或者说改善材料低温脆性，为什么？

6、说明为什么焊接船只比铆接船只易发生脆性破坏？

第四章 习 题

材料力学性能

1．已知

一构件的工作应力

钢材,裂纹长

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