材料力学性能最终版本

概念题

1.变形：零件尺寸和形状的变化。

2.弹性变形：可以恢复的变形。

3.塑性变形：永久不可以恢复的变形。

4.弹性模量：在单向拉伸下测定，表征材料抵抗正应变的能力。

5.切变弹性模量：在剪切的状态下，表示材料抵抗切应变的能力。

6.泊松比：单向拉伸状态下，横向应变与拉伸方向正应变之比。

7.体积弹性模量：静水压力状态下，材料所受外力与其体积变化率之比。

8.刚度：材料在弹性变形范围内抵抗变形的能力。

9.弹性比功：材料吸收变形功而不发生永久变形的能力。

10.弹性后效：在恒力作用下，应变逐渐增加，卸载后应变逐渐恢复的现象。

11.弹性滞后环：加载线与卸载线所围成的路径。

12.包申格效应：先进行预变形，然后进行反向拉伸，屈服强度下降的现象。1.物理屈服现象：当应力达到一定值时，发生大规模塑性变形的现象；表示材料由弹性变形状态进入塑性变形状态。

2.应变时效：加载后卸载并且时效，造成材料强度升高，塑性韧性下降的现象。

3.韧性：材料在断裂过程中吸收的塑性功和断裂功。

4.应力状态柔度系数：表征材料任意一点的应力状态。

1.延性断裂：以塑性变形为主导的断裂。

2.解理断裂：在拉应力的作用下，沿某一晶面劈开的过程，常发生在体心立方、密排六方结构。

3.沿晶断裂：裂纹沿着晶界形成并沿晶界扩展的断裂。

1.三向应力状态：塑性变形受到约束，缺口尖端出现三向应力状态，塑性变形难以进行。

2.缺口强化：由于缺口尖端存在三向应力状态，塑性变形受到约束，屈服强度升高的现象。

3.缺口敏感：由于缺口的存在，出现三向应力状态，应力应变集中，变脆的现象。

4.低温脆性：随温度下降，材料从塑性断裂转变到脆性断裂的现象。

5.冷脆金属：以体心立方为基的中低强度钢和铍锌等具有明显的低温脆性。

6.理论应力集中系数：集中应力最大值与名义应力的比。

1.线弹性断裂力学：研究对象是含有裂纹的线弹性体，即裂纹顶端的应力与应变满足胡克定律。

塑性约束系数：有效屈服强度与单向拉伸屈服强度之比。

2.应力场强度因子：决定裂纹尖端应力强弱的物理量。

3.平面应变断裂韧度：裂纹体失稳扩展时的应力场强度因子。

1.疲劳：在变动载荷下作用下，裂纹的萌生、扩展和最后断裂的全过程。

2.变动载荷：载荷大小、方向随时间按一定规律呈周期性变化或无规律的随机变化。

3.高周疲劳：循环周次大于10^5次的疲劳。

4.疲劳极限：循环无数次材料都不破坏的应力称为疲劳极限。

5.条件疲劳极限：循环10^8或者5*10^7次方对应的应力值。

6.疲劳应力集中系数：光滑试样的疲劳极限与缺口试样的疲劳极限之比。

7.缺口敏感因子：疲劳应力集中系数减1和理论应力系数减1的比值。

8.低周疲劳：循环次数小于10^5次的疲劳。

9.热疲劳：在循环的温度作用下，材料的膨胀或收缩受到限制，而产生应力-应变的循环，在这样的应力-应变条件下，材料发生破坏的现象。

10.热冲击：材料的温度迅速上升或迅速下降，使材料发生破坏的现象。

1.应力腐蚀开裂：材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的开裂称为应力腐蚀开裂。

2.氢脆：材料在应力和过量氢的作用下使金属材料塑韧性下降、脆性增加的现象。

3.腐蚀疲劳：零构件的破坏是在疲劳和腐蚀联合作用下发生的，这种失效形式称为腐蚀疲劳。

1.等强温度：晶内强度与晶界强度相等时的温度。

2.约比温度：工作温度与材料熔点之比。

3.蠕变：金属材料在恒应力长时间作用下发生塑性变形的现象。

4.晶界滑动蠕变：由晶界的滑移和迁移而导致晶界滑动产生的蠕变。

5.扩散蠕变：晶粒受到单方向拉应力，出现某一方向原子间距增大从而出现空隙，空隙原子向此扩散，而穴位向原子间距减小方向扩散，导致晶粒向某一方向伸长引起的蠕变。

6.持久塑性：通过持久强度试验，试样断裂后测其延伸率和断面收缩率，反映其持久塑性。

7.蠕变脆性：材料经高温长时间加载后出现塑性显著降低的趋势。

8.松弛稳定性：材料抵抗应力松弛的能力。

1.材料磨损：由于硬质颗粒或突起物导致零件表面质量损耗。

2.粘着磨损：零件间相互接触，在外力作用下，表面氧化膜压裂，基体接触发生金属的键合或冷焊，相对运动时，粘着点发生撕扯。

3.表面疲劳磨损：零件以滚动接触，接触点受力呈周期性变化，为周期载荷。当接触区形成的循环应力超过材料的疲劳强度情况下，表面层引发断裂，并逐步扩展，最后使裂纹以上的材料断裂剥落下来，导致损耗。

4.腐蚀磨损：两个摩擦表面与周围介质发生化学或电化学反应，在表面上形成的腐蚀产物粘附不牢，在摩擦过程中剥落下来，而新的表面又继续和介质发生反应。

5.微动磨损：两个接触表面之间发生小振幅相对切向运动引起的磨损现象。

补充：

1.刚度常数：应力行量与应变行量的比例系数。（柔度常数）

2.应力强氏系数：表示材料的应变强化能力或对进一步塑性变形的抗力

3.韧性断裂：材料断裂前有宏观塑性变形

4.启裂：试样进入断裂状态的标志

5.解理舌：解理裂纹与形变孪晶相变。沿孪晶与基体的界面扩展形成的

6.位错塞积机制：当滑移面上的位错遇到晶界、孪晶界、第二相夹杂物、滑移障碍时。如果塞积应力够大，达到理论断裂强度后，在塞积处和塞积面成45°方向上形成解理裂纹。

7.等强应变：晶内强度与晶界强度相同时的应变量。

8.平面应力状态：只在两个方向上存在的应力状态。

9.晶体材料正断：在拉应力作用下，沿与拉应力垂直的原子面被拉开的过程

10.过载持久值；当应力超过疲劳极限时，材料对过载抗力的大小。

11.疲劳源区：疲劳裂纹起源于应变集中的局部显微区域。

简答题

第一章

1.工程金属材料的应力-应变曲线有几种典型形式？主要特征如何？各为什么材料所拥有？

5个形式：第一种是最常见的材料应力-应变曲线，随应变增加由弹性变形发展到弹塑性阶段发生塑性变形，接着发生加工硬化，颈缩直至断裂，一般发生在调质钢和一些轻合金；第二种有明显的屈服点，有时出现屈服平台，发生在退火低碳钢和部分有色金属中；第三种无颈缩现象的发生，具有加工硬化率高的特点，含锰较多的钢有这种曲线；第四种在形变强化过程中出现多次局部失稳，多发生在低溶质铝合金和杂质较多的铁合金。第5种是脆性材料的，之前弹性变形可恢复，之后突然断裂，断口面积是原截面积，玻璃陶瓷岩石横向交联好的聚合物淬火高碳钢和灰铸铁。

2.什么是材料的强度，塑性？

强度：材料塑性变形和断裂的抗力。

塑性：材料塑性变形的能力。

3.强度指标和塑性指标包括几种，实际意义，及在设计中的应用。

强度指标：屈服强度、抗拉强度、真实断裂强度。

屈服强度：材料开始塑性变形时对应的应力值。

抗拉强度：材料的极限承载能力。

实际断裂强度：拉伸断裂时，载荷与断口真实截面积所得到的应力。

强度指标的意义：零件设计的基础。

塑性指标：延伸率、断面收缩率。

延伸率：试样断裂后的总延伸率称为极限延伸率。

断面收缩率：试样断裂后所得到的总断面收缩率成为极限断面收缩率。

塑性指标的意义：避免断裂，保证安全；保证塑性加工的顺利进行。

设计中的应用：强度指标可以作为机械零件的设计和选材的依据，也可以用于评价产品质量和工艺规范等。塑性指标对材料的安全有重要的指导意义，也是压力加工和冷形成工艺的基础。

第二章

1.说明弹性变形的主要特征。

特征是弹性变形具有可逆性和线性，原因是作为原子间作用力的吸引力或排斥力的作用是恢复原子的平衡位置。外力引起的原子间距的变化，及位移，在宏观上就是弹性变形。外力去除后，原子复位，位移消失，弹性变形消失，从而表现了弹性变形的可逆性。

2.何谓刚度，举出1-2种要求刚度设计的零件的实例。若刚度不足，可采取哪些措施改进。

材料在弹性变形范围内抵抗变形能力称为刚度。例如镗床的镗杆、机床的主轴都需要有良好的刚度。要增加零件的刚度，要么选用正弹性模量高的材料，要么增大零件的截面积。

3.何谓循环韧性，其工程意义如何

加载线与卸载线所围成的面积。表示材料以不可逆的方式所吸收的变形功称为循环韧性。它的大小代表金属在单向循环应力或应变循环下，以不可逆的方式吸收能量而不被破坏的能力，代表着金属靠自身来消除机械振动的能力

4.某汽车弹簧，在未装满载时，已变形到最大位置，卸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，发现弹簧变形越来越小，即产生了塑性变形，而且塑性变形量越来越大。是分析这两种故障的本质及改进措施。

未装满载时已变形到最大位置，弹簧弹性极限不够导致弹性比功小，使用一段时间后，发现弹簧变形越来越小，即产生了塑性变形，这是构件材料的弹性比功不足引起的故障，可以通过热处理或合金化提高材料的弹性极限或者更换屈服强度更高的材料。

第三章

1.简述物理屈服现象的本质

（1）钉扎理论：柯氏气团对位错的钉扎；

（2）系统整体变形理论：塑性变形速度大于试验机拉伸速度；

（3）材料本身：ε=bρV 有明显屈服的材料，由于钉扎作用可动位错密度小，需提高位错运动速度才能适应试验机夹头运动的要求，但位错运动速度取决于外力有V=（τ/τ0）^m。大的位错运动速度要求大的应力，塑性变形阶段位错密度增大，位错运动速度下降，所需应力下降，故出现上屈服限点和屈服降落，而对于体心立方材料m＜20，面心立方m＞100，故体心立方材料屈服现象明显。2.何谓形变强化现象？其规律如何表征？其工程意义如何？

形变强化是指随塑性变形程度增加，金属的强度硬度提高，而塑性韧性下降的现象。

表征：可以用公式S=Kε^n描述，k为强度系数，n为应变强化指数。材料形变强化特征反应在n上，n=0为理想塑性材料。n=1为理想弹性材料，大多数材料在0.1-0.5之间

工程意义：（1）可以保证安全，避免断裂；（2）材料的强化手段之一；（3）保证零件冷变形进行的基础。

2.金属塑性变形机制及特点

金属晶体塑性变形主要是滑移与孪生。滑移是晶体在切应力作用下，沿一定晶面和晶向进行切变的过程。滑移面和滑移方向一般是原子密排面和密排方向。而孪生放生在金属晶体局部区域的一个切变过程，切变区域宽度较小，切变后形成的切变区的取向与未切变区成镜面对称关系，点阵类型相同，但孪生提供的变形量很小。

特点：（1）变形的不同时性和不均匀性。变形先从软取向晶粒开始，随力的增大，越来越多晶粒参与变形。由于相邻晶粒的取向不同，位错运动在取向不同的晶界上受到阻碍，表现出变形的不均匀性。

（2）变形是相互制约与相互协调的。塑性变形必须在多个滑移系上配合进行，多晶体内任意晶粒可以实现任意变形条件同时开动5个滑移系。

第四章

1.所有断裂的产生原因

（1）延性断裂：延性断裂分为切离与微孔聚集断裂。切离由于材料在受拉时，试样沿软取向的滑移面分离形成刃状或尖锥状断口。而微孔聚集型断裂是由于多相材料的位错在滑移过程中在第二相处受阻聚集，产生很大应力，或使第二相与基体脱离形成孔洞或第二相开裂，脱开产生更大应力，形成孔洞，产生微孔损伤。许多微孔之间的基体，在外力下如拉伸试样般发生颈缩，断裂，使相邻微孔不断长大，直至断裂。

（2）解理断裂：体心立方和密排六方晶体材料晶内发生位错的滑移是，两个不全位错在滑移交线上发生位错反应生成使系统能量降低的新位错，而新位错的柏氏矢量与晶面垂直，无法滑移，使塞积起来产生很大应力，达到一定程度，晶体就会沿该晶面劈开，形成解理断裂，解理裂纹遇到晶界时会形成一系列相互平行的小解理裂纹并向前扩展，形成解理台阶连续成河流花样，遇到孪晶则形成舌状花样。

（3）沿晶断裂：1.当材料中的晶界受到损伤如晶界有网状，脆性相形成；2.出现回火脆性，杂质元素沿晶界偏距；3.过烧；4.晶界上有点状或键状第二相沉淀；5.晶界遭到腐蚀时，其变形能力不足，不足以协调相邻晶界变形而裂纹扩展总是沿阻力最小路径发展，故表现为沿晶断裂。

第五章

1.缺口会引起哪些力学效应.

1会引起应力集中，2在缺口根部产生三相应力状态，对材料的屈服和塑性变形起到约束作用，3缺口强化。

2.何谓低温脆性？哪些材料易表现低温脆性，原因是什么？

低温脆性是随温度下降，材料从塑性断裂转变为脆性断裂的现象。以体心立方金属为基体的中低强度的钢和铍、锌等具有明显的低温脆性。面心立方不表现低温脆性，因为虽然面心立方和体心立方都是12个滑移系，但是，低温时面心立方派纳力变化小，对位错滑移阻力变化小，且面心立方间隙原子C,N溶解度大，能装下那么多原子，不易偏距。而体心立方除了派纳力变化大以外，间隙原子也向位错线偏距，阻碍位错运动，对变形适应力减弱，即产生低温脆性。

3.说明缺口强化现象的成因。其本质与形变强化有何不同。

由于缺口尖端及其附近区域处于三向应力状态，材料的塑性变形受到约束，根据第三强度理论，屈服条件为（σx-σ3）/2≥σ3/2，即σy-σx≥σs，故在塑性区边界有σy=σs+σx而随x的增大，σx是先增大后减小的。所以在距离缺口尖端存在一个最大的σy，此应力值远比试样的屈服强度高，产生所谓缺口强化现象。

不同：形变强化是通过加工硬化的手段使材料的屈服强度上升，而缺口强化并未改变材料的屈服强度，只是由于三向应力约束了塑性变形，使材料在高应力下不发生塑性变形，不能将其作为材料的强化手段。

第六章

1.如何正确认识断裂判据KI=KIC的含义及工程应用

应力场强度因子KI是决定应力场强弱的复合力学参考量，可将其看作推动裂纹扩展的动力，KIC为平面应变下的断裂韧性，表示材料裂纹失稳扩展的阻力，该式表示裂纹扩展的动力与裂纹扩展的阻力相平衡，即裂纹维持现状不失稳。该式将材料的断裂韧性工件的工作应力与裂纹尺寸结合起来，可以解决以下问题：1.可以有材料断裂韧性和平均工作应力去估算其中所允许的最大裂纹尺寸，为判定裂纹探伤标准提供依据；2.可由材料断裂韧性和零件的裂纹尺寸去估算其最大承载能力，为载荷设计提供依据；3.根据工作应力及裂纹尺寸，确定材料的断裂韧性，为正确选用材料提供依据。

2.线弹性断裂力学适用范围

它的研究对象是带有裂纹的线弹性体，一般为玻璃陶瓷等脆性材料，要适用于金属材料必须满足：金属材料裂纹顶端塑性区尺寸与裂纹长度相比是一个很小数值，具体来说高强度钢σs＞1200MPa；厚截面的中强钢500MPa＜σs＜1000MPa；低温下的中低强钢。

3.为什么高强度材料具有搞的裂纹敏感性？

这是由高强材料的组织特点和缺口尖端应力状态共同决定的。高强度材料需要加入大量合金元素，形成固溶强化和弥散强化，使材料的屈服强度上升，导致裂纹尖端塑性区尺寸很小，脆性增强。并且，第二相高度弥散，发生微孔损伤时，相邻微孔距离很近，易于微孔长大，非常容易断裂。

第七章

1.疲劳的分类，特点，如何表征？

疲劳分为高周疲劳与低周疲劳

高周疲劳特点：循环周次大，寿命长；承受循环载荷小，小于材料的屈服强度；用应力来描述。

低周疲劳特点：材料承受的载荷大，一般大于屈服强度；寿命短；频率低；控制材料疲劳行为的是应变。

高周疲劳的表征：用S-N曲线和疲劳极限来表征

低周疲劳的表征：用Δε-N和循环应力-应变曲线表征

2.改善材料疲劳强度的方法

（1）表面改性：1.采用喷丸的方法，滚压、研磨、抛光的方法，利用塑性变形的方法，提高表面的强度和硬度，增加位错移动的阻力，使侵入带和挤出沟形成的难度上升。并且喷丸还可以使表面处于压应力状态，减弱应力对表面影响和裂纹的扩展。抛光还可以减轻表面因磨损产生沟壑，凹坑腐蚀以及状态变化而导致的应力集中现象；2.可采用表面热处理如表面淬火一级化学热处理如渗碳、渗氮的方法，不但可以增加位错运动的阻力，还可以将表面的应力状态置于压应力。

（2）内部处理：降低内部缺陷，防止内部的孔洞产生应力集中，内部表面产生浸入沟和挤出带，并且内部夹杂物会使位错塞积，产生应力集中，使夹杂物或基体开裂，也可以通过细化晶粒，增加晶界数量，阻碍疲劳，裂纹的扩展，从而使疲劳极限上升。

第八章 1.应力腐蚀特征

(1)造成应力腐蚀破坏是静应力，远低于屈服强度，可以是外力，也可以是残余应力，产生的力一定是拉伸力；

(2)是脆性断裂，没有宏观的塑性变形；

(3)纯金属不产生应力腐蚀断裂，特定的合金对应特定的介质；

(4)裂纹起源于表面的蚀坑，沿主应力垂直方向扩展；

(5)裂纹扩展速度很慢，约为10^（-9）-10^（-6）m/s ，当裂纹扩展到一定程度的时候失稳扩展；

(6)断口呈暗灰色，有腐蚀产物；

(7)裂纹呈树枝状；

(8)可能是穿晶也可能是沿晶，裂纹呈人字形或者是羽毛状。

2.氢脆的分类

白点：钢中由于存在过量的氢，导致锻件在锻后冷却较快，固溶解度的减小而过饱和，并从固溶体中析出。

氢蚀：氢与钢中的碳发生反应，生成CH4气体，也可以在钢中形成高压，并导致钢材塑性降低。

氢化物致脆：在纯钛，α-钛合金，钒、锆、铌及其合金中，氢易形成氢化物，使塑性韧性降低，产生脆化。

氢致延滞断裂：高强钢或α+β钛合金中含有适量处于固溶状态的氢。在低于屈服强度的应力的持续作用下，经过一段孕育期后，在内部特别是三向拉应力区形成裂纹，裂纹逐步扩展，最后会突然发生脆性断裂。

3.应力腐蚀破坏为什么是脆性破坏？

这与应力腐蚀裂纹的产生有关。根据钝化膜理论，任何金属表面都存在钝化膜防止其被腐蚀，当受到拉应力作用，局部地区的钝化膜破坏，金属与腐蚀介质接触，由于金属基体的电极电位比氧化膜低，形成腐蚀原电池，发生Me-2e-=Me2+进入介质。拉应力起到使钝化膜破裂的作用，因为缺口尖端应力集中，应力集中和缺口尖端的塑性区使金属电位下降，溶解速度加剧。若钝化膜生成速度很慢，则金属的不断溶解会使裂纹的缺口尖端变钝，腐蚀过程变慢；若钝化膜生成很快，金属基体来不及溶解就被钝化膜保护起来了。故在钝化膜生成适中的条件下，很小的拉应力就可以使以上过程周而复始，使材料发生脆断。

第九章

1.说明下列力学性能指标的意义

.T ε

σ：材料在温度T 下，达到第二阶段蠕变速率所需要的应力值。 t T δδ ：表示在T 温度下，材料在t 小时内，产生σ的蠕变变形所需应力值。 T

t σ ：表示在T 温度下，材料在经过t 时间恰好发生断裂的应力值，称持久强度。

2.试说明高温下金属蠕变变形的机理与常温下金属塑性变形的机理有何不同？

常温下金属的塑性变形的机理是滑移和孪生，而高温下金属的蠕变变形的机理是原子和空位的扩散。高温金属蠕变变形时，位错受阻后会发生迁移，越过阻碍位错的障碍。当材料受力后，原子间距会因之发生变化，原子会向间距增大的地方扩散，空位会向间距小的地方扩散使材料变形。

3.试说明金属蠕变断裂的裂纹形成机理与常温下金属断裂的裂纹形成机理有何不同？由此得到什么启发？

金属蠕变的裂纹形成有两种方式，第一种是在较低温度和高应力下，晶界滑动在三晶粒交汇处受阻，造成应力集中形成空洞，空洞相互连接形成楔形裂纹；第二种是在较低应力和较高温度下，在晶界上由孔洞形成的晶界裂纹，大多数为沿晶断裂。而常温下金属断裂的形成机理很多，如位错塞积理论，柯垂耳位错反应理论，微孔聚集长大等方式，涵盖了延性断裂，解理断裂，沿晶断裂。

4.试分析晶粒大小对金属材料高温力学性能的影响

当温度低于等强温度时，细晶粒钢有较高强度；温度大于等强温度时，粗晶粒钢及合金具有较高的蠕变抗力和持久强度。但晶粒太大会使持久塑性和冲击韧性降低，而晶粒大小不会显著降低高温性能，使大小晶粒交界处出现应力集中，裂纹易于在此产生过早的断裂.

材料力学笔记(第四章)(可编辑修改word版)

材料力学（土）笔记 第四章弯曲应力 1.对称弯曲的概念及梁的计算简图 1.1弯曲的概念 等直杆在包含其轴线的纵向平面内，承受垂直于杆轴线的横向外力或外力偶作用时 杆的轴线将变成曲线，这种变形称为弯曲 凡是以弯曲为主要变形的杆件，通称为梁 工程中常见的梁，其横截面都具有对称轴 若梁上所有的横向外力或（及）力偶均作用在包含该对称轴的纵向平面（称为纵对称面）内，由于梁的几何、物性和外力均对称于梁的纵对称面，则梁变形后的轴线必定是在该纵对称面内的平面曲线，这种弯曲称为对称弯曲 若梁不具有纵对称面，或者，梁虽然具有纵对称面但横向力或力偶不作用在纵对称面内，这种弯曲统称为非对称弯曲 1.2梁的计算简图 梁的计算简图可用梁的轴线表示 梁的支座按其对梁在荷载作用平面的约束情况，通常可简化为以下三种基本形式 ①固定端 这种支座使梁的端截面既不能移动，也不能转动 对梁端截面有3 个约束，相应地，就有3 个支反力，即水平支反力F Rx ，铅垂支反力F Ry 和支反力偶矩M R ②固定铰支座 这种支座限制梁在支座处沿平面内任意方向的移动，而不限制梁绕铰中心转动，相应地，就有2 个支反力，即水平支反力F Rx 和铅垂支反力F Ry ③可动铰支座 这种铰支座只限制梁在支座处沿垂直于支承面的支反力F R 如果梁具有1 个固定端，或具有1 个固定铰支座和1 个可动铰支座 则其3 个支反力可由平面力系的3 个独立的平衡方程求出，这种梁称为静定梁 工程上常见的三种基本形式的静定梁，分别称为简支梁、外伸梁和悬臂梁 梁的支反力数目多于独立的平衡方程的数目，此时仅用平衡方程就无法确定其所有的支反力，这种梁称为超静定梁 梁在两支座间的部分称为跨，其长度称为梁的跨长 常见的静定梁大多是单跨的 2.梁的剪力和弯矩·剪力图和弯矩图 2.1梁的剪力和弯矩 为计算梁的应力和位移，应先确定梁在外力作用下任一横截面上的内力 当作用在梁上的全部外力（包括荷载和支反力）均为已知时，用截面法即可求出其内力 梁的任一横截面m-m，应用截面法沿横截面m-m 假想地吧梁截分为二 可得剪力F S ，弯矩M 剪力和弯矩的正负号规定 dx 微段有左端向上右端向下的相对错动时，横截面m-m 上的剪力F 为正，反之为负 S dx 微段的弯曲为向下凸，即该段的下半部纵向受拉时，上半部纵向受压时，横截面上的弯矩为正，反之为负 为简化计算，梁某一横截面上的剪力和弯矩可直接从横截面任意一侧梁上的外力进行计算，即

材料力学性能考试答案

《工程材料力学性能》课后答案 机械工业出版社 2008第2版 第一章 单向静拉伸力学性能 1、 试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什么？ 2、 决定金属屈服强度的因素有哪些？【P12】 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。 外在因素：温度、应变速率和应力状态。 3、 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？【P21】 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 4、 剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？【P23】 答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。 5、 何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？ 答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。 6、 论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路，推导格雷菲斯方程，并指出该理论的局限性。 【P32】 答： 212?? ? ??=a E s c πγσ，只适用于脆性固体,也就是只适用于那些裂纹尖端塑性变形可以忽略的情况。 第二章 金属在其他静载荷下的力学性能 一、解释下列名词： （1）应力状态软性系数—— 材料或工件所承受的最大切应力τ max 和最大正应力σmax 比值，即： () 32131max max 5.02σσσσσστα+--== 【新书P39 旧书P46】 （2）缺口效应—— 绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体，往往存在截面的急剧变化，如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等，这种截面变化的部分可视为“缺口”，由于缺口的存在，在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。【P44 P53】 （3）缺口敏感度——缺口试样的抗拉强度σbn 的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σ b 的比值，称为缺口敏感度，即： 【P47 P55 】 （4）布氏硬度——用钢球或硬质合金球作为压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。【P49 P58】 （5）洛氏硬度——采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以测量压痕深度所表示的硬度 【P51 P60】。 （6）维氏硬度——以两相对面夹角为136。的金刚石四棱锥作压头，采用单位面积所承受

材料力学性能考试题及答案

07 秋材料力学性能 一、填空：（每空1分,总分25分） 1.材料硬度的测定方法有、和。 2.在材料力学行为的研究中，经常采用三种典型的试样进行研究，即、和。 3.平均应力越高，疲劳寿命。 4.材料在扭转作用下,在圆杆横截面上无正应力而只有,中心处切 应力为,表面处。 5.脆性断裂的两种方式为和。 6.脆性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则；塑性材料切口根 部裂纹形成准则遵循断裂准则； 7.外力与裂纹面的取向关系不同，断裂模式不同，张开型中外加拉 应力与断裂面，而在滑开型中两者的取向关系则为。 8．蠕变断裂全过程大致由、和 三个阶段组成。 9．磨损目前比较常用的分类方法是按磨损的失效机制分为、和腐蚀磨损等。 10．深层剥落一般发生在表面强化材料的区域。

11．诱发材料脆断的三大因素分别是、和 。 二、选择：（每题1分，总分15分） （）1. 下列哪项不是陶瓷材料的优点 a）耐高温 b) 耐腐蚀 c) 耐磨损 d)塑性好 （）2. 对于脆性材料，其抗压强度一般比抗拉强度 a)高b)低c) 相等d) 不确定 （）3.用10mm直径淬火钢球，加压3000kg，保持30s，测得的布氏硬度值为150的正确表示应为 a) 150HBW10／3000／30 b) 150HRA3000／l0／ 30 c) 150HRC30／3000／10 d) 150HBSl0／3000／30 （）4.对同一种材料，δ5比δ10 a) 大 b) 小 c) 相同 d) 不确定 （）5.下列哪种材料用显微硬度方法测定其硬度。 a) 淬火钢件 b) 灰铸铁铸件 c) 退货态下的软钢 d) 陶瓷 （）6.下列哪种材料适合作为机床床身材料 a) 45钢 b) 40Cr钢 c) 35CrMo钢 d) 灰铸铁（）7.下列哪种断裂模式的外加应力与裂纹面垂直，因而 它是最危险的一种断裂方式。

金属材料力学性能最常用的几项指标

金属材料力学性能最常用的几项指标 硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。 对于金属材料的硬度，至今在国内外还没有一个包括所有试验方法的统一而明确的定义。就已经标准化的、被国内外普通采用的金属硬度试验方法而言，金属材料硬度的定义是:材料抵抗另一较硬材料压入的能力。硬度检测是评价金属力学性能最迅速、最经济、最简单的一种试验方法。硬度检测的主要目的就是测定材料的适用性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化处理的效果。对于被检测材料而言，硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。由于通过硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异，因此硬度试验广泛应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质量和新材料的研制。金属硬度检测主要有两类试验方法。一类是静态试验方法，这类方法试验力的施加是缓慢而无冲击的。硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕凹印面积的大小。静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。其中布、洛、维三种测试方法是最长用的，它们是金属硬度检测的主要测试方法。而洛氏硬度试验又是应用最多的，它被广泛用于产品的检测，据统计，目前应用中的硬度计70%是洛氏硬度计。另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力的施加是动态的和冲击性的。这里包括肖氏和里氏硬度试验法。动态试验法主要用于大型的及不可移动工件的硬度检测。 1.布氏硬度计原理 对直径为D的硬质合金压头施加规定的试验力，使压头压入试样表面，经规定的保持时间后，除去试验力，测量试样表面的压痕直径d，布氏硬度用试验

材料力学性能期末考试[1]

第一章 1，静载荷下材料的力学性能包括材料的拉伸、压缩、扭转、弯曲及硬度等性能。2，在弹性变形阶段，大多数金属的应力与应变之间符合胡克定律的正比例关系，其比例系数称为弹性模量。 3，弹性比功为应力-应变曲线下弹性范围内所吸收的变形功。 4，金属材料经过预先加载产生少量塑性变形（残余应变小余1%~4%）,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，称为包辛格效应。 包辛格效应消除方法：(1) 预先进行较大的塑性变形； (2) 在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶 温度下退火，如钢在400-500℃，铜合金在250-270℃退 火。 5，屈服标准： （1），比利极限：应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力。 （2），弹性极限：试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为准则，材料能够完全弹性恢复的最高应力。 （3），屈服强度：以规定发生一定的残余变形为标准。 6，影响材料强度的内在因素有：结合键、组织、结构、原子本性。 影响材料强度的外在因素有：温度、应变速度、应力状态。 7，影响金属材料的屈服强度的四种强化机制： ①固溶强化；②形变强化；③沉淀强化和弥散强化；④晶界和亚晶强化。8，加工硬化的作用： (1) 加工硬化可使金属机件具有一定的抗偶然过载能力，保证机件安全。 (2) 加工硬化和塑性变形适当配合可使金属均匀塑性变形，保证冷变形工艺顺利实施。（如果没有加工硬化能力，任何冷加工成型的工艺都是无法进行。）(3) 可降低塑性，改善低碳钢的切削加工性能。 9，应力状态软性系数α： α值越大，表示应力状态越“软”，金属越易于产生塑性变形和韧性断裂。α值越小，表示应力状态越“硬”，金属越不易于产生塑性变形而易于产生脆性断裂。 10，冲击弯曲试验的作用：主要测定脆性或低塑性材料的抗弯强度。 第二章 1，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会发生变化，产生所谓的“缺口效应”。 2，冲击韧性的定义是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，用标准试样的冲击吸收功A k表示。 3，细化晶粒提高韧性的原因： (1) 晶界是裂纹扩展的阻力； (2) 晶界前塞积的位错数减少，有利于降低应力集中； (3) 晶界总面积增加，使晶界上杂质浓度减小，避免了产生沿晶脆性断裂。 4，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，这就是低温脆性。 5，韧脆转变温度：

常用材料力学性能.

常用材料性质参数 材料的性质与制造工艺、化学成份、内部缺陷、使用温度、受载历史、服役时间、试件尺寸等因素有关。本附录给出的材料性能参数只是典型范围值。用于实际工程分析或工程设计时,请咨询材料制造商或供应商。 除非特别说明,本附录给出的弹性模量、屈服强度均指拉伸时的值。 表 1 材料的弹性模量、泊松比、密度和热膨胀系数 材料名称弹性模量E GPa 泊松比V 密度 kg/m3 热膨胀系数a 1G6/C 铝合金-79 黄铜 青铜 铸铁 混凝土（压 普通增强轻质17-31 2300 2400 1100-1800

7-14 铜及其合金玻璃 镁合金镍合金( 蒙乃尔铜镍 塑料 尼龙聚乙烯 2.1-3.4 0.7-1.4 0.4 0.4 880-1100 960-1400 70-140 140-290 岩石(压 花岗岩、大理石、石英石石灰石、沙石40-100 20-70 0.2-0.3 0.2-0.3 2600-2900 2000-2900 5-9 橡胶130-200 沙、土壤、砂砾钢

高强钢不锈钢结构钢190-210 0.27-0.30 7850 10-18 14 17 12 钛合金钨木材（弯曲 杉木橡木松木11-13 11-12 11-14 480-560 640-720 560-640 1 表 2 材料的力学性能 材料名称/牌号屈服强度s CT MPa 抗拉强度b CT

MPa 伸长率 5 % 备注 铝合金LY12 35-500 274 100-550 412 1-45 19 硬铝 黄铜青铜 铸铁( 拉伸HT150 HT250 120-290 69-480 150 250 0-1 铸铁( 压缩混凝土(压缩铜及其合金 玻璃

材料力学读书笔记刘鸿文第四版

1.??? 2.??? 3.?? 学习好资料欢迎下载 第一章绪论 材料力学基本任务 强度（抵抗破坏） 刚度（抵抗变形） 稳定性（维持平衡） 变形固体的基本假设 连续性 均匀性 各向同性 外力及其分类 表面力（分布力集中力）作用方式 体积力 ?? 4.静载 动载（交变、周期、冲击） 内力、变形与应变 时间变化 线应变切应变（角应变）1Pa=1N/m2MPa应力 5.杆件变形基本形式 ?拉伸与压缩 ?剪切 ?扭转 ?弯曲 第二章拉伸、压缩与剪切 1.轴力、轴力图 拉伸为正压缩为负 2.圣维南原理 离端界面约截面尺寸范围受影响 3.直杆拉伸或压缩时斜截面上的应力 α=0时，σ αmax =σ α=45°，τ αmax =σ/2 4.低碳钢的拉伸性能（铸铁、球墨铸铁） ?弹性阶段（塑形变形、弹性变形比例极限弹性极限胡克定律） ?屈服阶段 ?强化阶段 ?紧缩阶段（局部变形阶段） 塑性指标：伸长率δ（工程上的划分：>5%塑形材料<5%脆性材料）、断面收缩率ψ 卸载定律：应力应变按直线规律变化 冷作硬化：第二次加载时比例极限得到提高，但塑性变形和伸长率有所降低（利用：起重钢索、建筑钢筋常用冷拔工艺提高强度；某些零件喷丸处理使其表面塑形变形形成冷硬层提高表面强度克服：冷作硬化使材料变硬变脆难于加工易产生表面裂纹，工序之间安排退火） 碳素钢随含碳量的增加，屈服极限和强度极限相应提高，但伸长率降低。 铸铁拉伸因没有屈服现象，强度极限成为唯一强度指标。 材料力学性能主要指标：比例极限、屈服极限、强度极限、弹性模量、伸长率、断面收缩

） 率 5. ? ? 6. ? ? ? 7. 8. 学习好资料 欢迎下载 温度和时间对材料力学性能的影响 低温脆性 高温蠕变（松弛） 强度设计 失效（强度不足、刚度不足、稳定性不足 高温、腐蚀等环境 加载方式） 许用应力 强度校核、截面设计、许可载荷强度计算 安全因素选取的考虑因素（载荷、材料、重要性、计算精度、经济性…… 拉伸时横向缩短轴向伸长 泊松比 固体在外力作用下因变形而储存的能量 应变能（功能关系） 拉伸、压缩超静定问题 力学静力平衡方程+几何变形协调方程 温度应力、装配应力 应力集中 几何外形突然变化引起局部应力集中增大（圆弧过渡） 理论应力集中系数（塑形材料静载条件下可以不考虑 脆性材料较敏感 灰铸铁：内部缺 陷和不均匀性） 周期性载荷和冲击载荷应力集中非常危险

材料力学笔记

材料力学（土）笔记 第三章 扭 转 1．概 述 等直杆承受作用在垂直于杆轴线的平面内的力偶时，杆将发生扭转变形 若构件的变形时以扭转为主，其他变形为次而可忽略不计的，则可按扭转变形对其进行强度和刚度计算 等直杆发生扭转变形的受力特征是杆受其作用面垂直于杆件轴线的外力偶系作用 其变形特征是杆的相邻横截面将绕杆轴线发生相对转动，杆表面的纵向线将变成螺旋线 当发生扭转的杆是等直圆杆时，由于杆的物性和横截面几何形状的极对称性，就可用材料力学的方法求解 对于非圆截面杆，由于横截面不存在极对称性，其变形和横截面上的应力都比较复杂，就不能用材料力学的方法来求解 2．薄壁圆筒的扭转 设一薄壁圆筒的壁厚δ远小于其平均半径0r （10 r ≤ δ），其两端承受产生扭转变形的外力偶矩e M ，由截面法可知，圆筒任一横截面n-n 上的内力将是作用在该截面上的力偶 该内力偶矩称为扭矩，并用T 表示 由横截面上的应力与微面积dA 之乘积的合成等于截面上的扭矩可知，横截面上的应力只能是切应力 考察沿横截面圆周上各点处切应力的变化规律，预先在圆筒表面上画上等间距的圆周线和纵向线，从而形成一系列的正方格子 在圆筒两端施加外力偶矩e M 后，发现圆周线保持不变，纵向线发生倾斜，在小变形时仍保持直线 薄壁圆筒扭转变形后，横截面保持为形状、大小均无改变的平面，知识相互间绕圆筒轴线发生相对转动，因此横截面上各点处切应力的方向必与圆周相切。 相对扭转角：圆筒两端截面之间相对转动的角位移，用?来表示 圆筒表面上每个格子的指教都改变了相同的角度γ，这种直角的该变量γ称为切应变 这个切应变和横截面上沿沿圆周切线方向的切应力是相对应的 由于圆筒的极对称性，因此沿圆周各点处切应力的数值相等 由于壁厚δ远小于其平均半径0r ，故可近似地认为沿壁厚方向各点处切应力的数值无变化 薄壁圆筒扭转时，横截面上任意一点处的切应力τ值均相等，其方向与圆周相切 由横截面上内力与应力间的静力学关系，从而得 ?=?A T r dA τ 由于τ为常量，且对于薄壁圆筒，r 可以用其平均半径0r 代替，积分 ?==A r A dA δπ0 2 为圆筒横截面面积，引进π2 00r A =，从而得到 δ τ02A T = 由几何关系，可得薄壁圆筒表面上的切应变γ和相距为l 的两端面间相对扭转角?之间的关系式，式子中r 为薄壁圆筒的外半径 γ?γsin /==l r 当外力偶矩在某一范围内时，相对扭转角?与外力偶矩e M （在数值上等于T ）之间成正比 可得τ和r 间的线性关系为 γτG = 上式称为材料的剪切胡克定律，式子中的比例常数G 称为材料的切变模量，其量纲和单位与弹性模量相同，钢材的切边模量的约值为GPa G 80=

材料力学性能课后习题答案

1弹性比功： 金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2．滞弹性： 金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。 3．循环韧性： 金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4．xx效应： 金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，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。 5．解理刻面： 这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6．塑性： 金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 韧性： 指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶： 当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。 8.河流花样： 解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。

是解理台阶的一种标志。 9.解理面： 是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂： 穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。 沿晶断裂： 裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 11.韧脆转变： 具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 12.弹性不完整性： 理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 答： 主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。 1、试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什么？

材料力学性能习题及解答库

第一章习题答案 一、解释下列名词 1、弹性比功：又称为弹性比能、应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。 2、滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。 3、循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性。 4、包申格效应：先加载致少量塑变，卸载，然后在再次加载时，出现ζ e 升高或降低的现 象。 5、解理刻面：大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6、塑性、脆性和韧性：塑性是指材料在断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。韧性：指材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力 7、解理台阶：高度不同的相互平行的解理平面之间出现的台阶叫解理台阶； 8、河流花样：当一些小的台阶汇聚为在的台阶时，其表现为河流状花样。 9、解理面：晶体在外力作用下严格沿着一定晶体学平面破裂，这些平面称为解理面。 10、穿晶断裂和沿晶断裂：沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，一定是脆断，且较为严重，为最低级。穿晶断裂裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可能是脆性断裂。 11、韧脆转变：指金属材料的脆性和韧性是金属材料在不同条件下表现的力学行为或力学状态，在一定条件下，它们是可以互相转化的，这样的转化称为韧脆转变。 二、说明下列力学指标的意义 1、E(G): E(G)分别为拉伸杨氏模量和切变模量，统称为弹性模量，表示产生100%弹性变形所需的应力。 2、Z r 、Z 0.2、Z s: Z r :表示规定残余伸长应力，试样卸除拉伸力后，其标距部分的 残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。ζ 0.2:表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。 Z S:表征材料的屈服点。 3、Z b韧性金属试样在拉断过程中最大试验力所对应的应力称为抗拉强度。 4、n:应变硬化指数，它反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力，是表征金属材料应变硬 化行为的性能指标。 5、3、δ gt、ψ : δ是断后伸长率，它表征试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。 Δgt 是最大试验力的总伸长率，指试样拉伸至最大试验力时标距的总伸长与原始标距的百

武汉理工大学《材料力学》考试复习重点笔记

考试复习重点资料（最新版） 资料见第二页 封 面 第1页

材料力学笔记 §1-1材料力学的任务 1．几个术语 ·构件与杆件：组成机械的零部件或工程结构中的构件统称为构件。如图1-1a 所示桥式起重机的主梁、吊钩、钢丝绳；图1-2所示悬臂吊车架的横梁AB，斜杆CD都是构件。实际构件有各种不同的形状，所以根据形状的不同将构件分为：杆件、板和壳、块体.

杆件：长度远大于横向尺寸的构件，其几何要素是横截面和轴线，如图1-3a 所示，其中横截面是与轴线垂直的截面；轴线是横截面形心的连线。 按横截面和轴线两个因素可将杆件分为：等截面直杆，如图1-3a、b；变截面直杆，如图1-3c；等截面曲杆和变截面曲杆如图1-3b。 板和壳：构件一个方向的尺寸（厚度）远小于其它两个方向的尺寸，如图1-4a 和b所示。 块体：三个方向（长、宽、高）的尺寸相差不多的构件， 如图1-4c所示。在本教程中，如未作说明，构件即认为是 指杆件。 ·变形与小变形：在载荷作用下，构件的形状及尺寸发生变化称为变形，如图1-2所示悬臂吊车架的横梁AB，受力后将由原来的位置弯曲到AB′位置，即产生了变形。 小变形：绝大多数工程构件的变形都极其微小，比构件本身尺寸要小得多，以至在分析构件所受外力（写出静力平衡方程）时，通常不考虑变形的影响，而仍可以用变形前的尺寸，此即所谓“原始尺寸原理”。如图1-1a所示桥式起重机主架，变形后简图如图1-1b所示，截面最大垂直位移f一般仅为跨度l 的l/1500～1/700，B支撑的水平位移Δ则更微小，在求解支承反力R A 、R B 时， 不考虑这些微小变形的影响。

材料力学读书笔记 第四版

第一章 绪论 1. 材料力学基本任务 ? 强度（抵抗破坏） ? 刚度（抵抗变形） ? 稳定性（维持平衡） 2. 变形固体的基本假设 ? 连续性 ? 均匀性 ? 各向同性 3. 外力及其分类 ? 表面力（分布力 集中力） ? 体积力 ? 静载 ? 动载（交变、周期、冲击） 4. 内力、变形与应变 线应变 切应变（角应变） 1Pa=1N/m 2 MPa 应力 5. 杆件变形基本形式 ? 拉伸与压缩 ? 剪切 ? 扭转 ? 弯曲 第二章 拉伸、压缩与剪切 1. 轴力、轴力图 拉伸为正 压缩为负 2. 圣维南原理 离端界面约截面尺寸范围受影响 3. 直杆拉伸或压缩时斜截面上的应力 α=0时，σαmax =σ α=45°，ταmax =σ/2 4. 低碳钢的拉伸性能 （铸铁、球墨铸铁） ? 弹性阶段（塑形变形、弹性变形 比例极限 弹性极限 胡克定律） ? 屈服阶段 ? 强化阶段 ? 紧缩阶段（局部变形阶段） 塑性指标：伸长率δ（工程上的划分：>5%塑形材料 <5%脆性材料）、断面收缩率ψ 卸载定律：应力应变按直线规律变化 冷作硬化：第二次加载时比例极限得到提高，但塑性变形和伸长率有所降低（利用：起重钢索、建筑钢筋常用冷拔工艺提高强度；某些零件喷丸处理使其表面塑形变形形成冷硬层提高表面强度 克服：冷作硬化使材料变硬变脆难于加工易产生表面裂纹，工序之间安排退火） 碳素钢随含碳量的增加，屈服极限和强度极限相应提高，但伸长率降低。 铸铁拉伸因没有屈服现象，强度极限成为唯一强度指标。 材料力学性能主要指标：比例极限、屈服极限、强度极限、弹性模量、伸长率、断面收缩率 作用方式 时间变化

材料力学性能》复习资料

《材料力学性能》复习资料 第一章 1塑性--材料在外力作用下发生不可逆的永久变形的能力 2穿晶断裂和沿晶断裂---穿晶断裂，裂纹穿过晶界。沿晶断裂，裂纹沿晶扩展。 3包申格效应——金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，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。 4E---应变为一个单位时，E即等于弹性应力，即E是产生100％弹性变形所需的应力 5ζs----屈服强度，一般将ζ0.2定为屈服强度 6n—应变硬化指数 Hollomon关系式： S=ken （真应力S与真应变e之间的关系） n—应变硬化指数；k—硬化系数 应变硬化指数n反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力。分析：n=1，理想弹性体;n=0材料无硬化能力。大多数金属材料的n值在0.1～0.5之间。 7δ10---长比例试样断后延伸率 L0=5d0 或 L0=10d0 L0标注长度 d0名义截面直径） 8静力韧度：静拉伸时，单位体积材料断裂所吸收的功（是强度和塑性的综合指标）。J/m3 9脆性断裂（1）断裂特点断裂前基本不发生塑性变形，无明显前兆；断口与正应力垂直。（2）断口特征平齐光亮，常呈放射状或结晶状；人字纹花样的放射方向与裂纹扩展方向平行。通常，脆断前也产生微量的塑性变形，一般规定Ψ<5%为脆性断裂；大于5％时为韧性断裂。 11屈服在金属塑性变形的开始阶段，外力不增加、甚至下降的情况下，变形继续进行的现象，称为屈服。 12低碳钢在室温条件下单向拉伸应力—应变曲线的特点p1-2 13解理断裂以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂。 解理面一般是指低指数晶面或表面能量低的晶面。 14韧性是金属材料塑性变形和断裂全过程吸收能量的能力，它是强度和塑性的综合表现，因而在特定条件下，能量、强度和塑性都可用来表示韧性。 15弹性比功αe(弹性比能、应变比能) 物理意义：吸收弹性变形功的能力。 几何意义：应力-应变曲线上弹性阶段下的面积。αe = (1/2) ζe*ε e

材料力学考研复习笔记

材料力学 （一）轴向拉伸与压缩 【内容提要】材料力学主要研究构件在外力作用下的变形、受力与破坏、失效的规律。为设计既安全可靠又经济合理的构件，提供有关强度、刚度与稳定性分析的基本理论与方法。 【重点、难点】重点考察基本概念，掌握截面法求轴力、作轴力图的方法，截面上应力的计算。 【内容讲解】 一、基本概念 强度——构件在外力作用下，抵抗破坏的能力，以保证在规定的使用条件下，不会发生意外的断裂或显著塑性变形。 刚度——构件在外力作用下，抵抗变形的能力，以保证在规定的使用条件下不会产生过分的变形。 稳定性——构件在外力作用下，保持原有平衡形式的能力，以保证在规定的使用条件下，不会产生失稳现象。 杆件——一个方向的尺寸远大于其它两个方向的尺寸的构件，称为杆件或简称杆。根据轴线与横截面的特征，杆件可分为直杆与曲杆，等截面杆与变截面杆。 二、材料力学的基本假设 工程实际中的构件所用的材料多种多样，为便于理论分析，根据它们的主要性质对其作如下假设。 (一)连续性假设——假设在构件所占有的空间内均毫无空隙地充满了物质，即认为是密实的。这样，构件内的一些几何量，力学量(如应力、位移)均可用坐标的连续函数表示，并可采用无限小的数学分析方法。 (二)均匀性假设——很设材料的力学性能与其在构件中的位置无关。按此假设通过试样所测得的材料性能，可用于构件内的任何部位(包括单元体)。 (三)各向同性假设——沿各个方向均具有相同力学性能。具有该性质的材料，称为各向同性材料。 综上所述，在材料力学中，一般将实际材料构件，看作是连续、均匀和各向同性的可变形固体。 三、外力内力与截面法 (一)外力对于所研究的对象来说，其它构件和物体作用于其上的力均为外力，例如载荷与约束力。 外力可分为：表面力与体积力；分布力与集中力；静载荷与动载荷等。

材料力学性能考试题与答案.docx

07秋材料力学性能 得分一、填空：（每空 1 分, 总分 25 分） 1.材料硬度的测定方法有、和。 2.在材料力学行为的研究中，经常采用三种典型的试样进行研究，即、和。 3.平均应力越高，疲劳寿命。 4.材料在扭转作用下 , 在圆杆横截面上无正应力而只有, 中心处切应力为,表面处。 5.脆性断裂的两种方式为和。 6.脆性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则； 塑性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则； 7.外力与裂纹面的取向关系不同，断裂模式不同，张开型中外加 拉应力与断裂面，而在滑开型中两者的取向关系则为。 8．蠕变断裂全过程大致由、和 三个阶段组成。 9 ．磨损目前比较常用的分类方法是按磨损的失效机制分 为、和腐蚀磨损等。

10．深层剥落一般发生在表面强化材料的区域。 11．诱发材料脆断的三大因素分别是、和 。 得分 二、选择：（每题 1 分，总分 15 分） （）1.下列哪项不是陶瓷材料的优点 a）耐高温b)耐腐蚀c)耐磨损d) 塑性好 （）2.对于脆性材料，其抗压强度一般比抗拉强度 a)高b)低c)相等d)不确定 （）3.用10mm直径淬火钢球，加压3000kg，保持30s，测得的布氏硬度值为150 的正确表示应为 a) 150HBW10／ 3000 ／ 30b)150HRA3000／ l0 ／ 30 c)150HRC30／3000／10 d) 150HBSl0 ／3000／ 30 （）4. 对同一种材料，δ5比δ10 a)大b)小c)相同d)不确定 （）5.下列哪种材料用显微硬度方法测定其硬度。 a) 淬火钢件b)灰铸铁铸件 c) 退货态下的软钢d)陶瓷 （）6.下列哪种材料适合作为机床床身材料 a) 45 钢 b) 40Cr钢c) 35CrMo钢d)灰铸铁

材料力学考研《材料力学》刘鸿文配套真题与考点总结

材料力学考研《材料力学》刘鸿文配套真题 与考点总结 一、选择题解析 1如图1-1-1所示，四根悬臂梁，受到重量为W的重物由高度为H的自由落体，其中（）梁动荷因数K d最大。[西安交通大学2005年研] 图1-1-1 【答案】D ~~ 【解析】物体自由落体条件下的动荷系数： 而ΔA，st＝Wl3/（3EI）＞ΔB，st＝Wl3/（6EI）＞ΔC，st＝Wl3/（24EI）＞ΔD，st ＝Wl3/（48EI），即ΔD，st最小，K d最大，且。

2图1-1-2所示重量为W的重物从高度h处自由下落在梁上E点，梁上C截面 的动应力σd＝K dσst（），式中Δst为静载荷作用下梁上（）的静挠度。[北京科技大学2011年研] 图1-1-2 A．D点 B．C点 C．E点 D．D点与E点平均值 【答案】C ~~ 【解析】Δst为静载荷时，在冲击物作用点处产生的静位移。 3当交变应力的（）不超过材料疲劳极限时，试件可经历无限次应力循环，而不发生疲劳破坏。[哈尔滨工业大学2000年研] A．应力幅度 B．最小应力 C．平均应力 D．最大应力 【答案】D ~~

【解析】由疲劳极限的定义可知，σ1是材料经过无限次循环而不破坏的最大应力值。 4构件在交变应力作用下发生疲劳破坏，以下结论中错误的是（）。[南京航空航天大学1999年研] A．断裂时的最大应力小于材料的静强度极限 B．用塑性材料制成的构件，断裂时有明显的塑性变形 C．用脆性材料制成的构件，破坏时呈脆性断裂 D．断口表面一般可明显地分为光滑区及粗糙状区 【答案】B ~~ 【解析】在交变应力作用下，即使塑性较好的材料，断裂时也没有明显的塑性变形。 反映固体材料强度的两个指标一般是指（）。[北京科技大学2010年研] A．屈服极限和比例极限 B．弹性极限和屈服极限 C．强度极限和断裂极限 D．屈服极限和强度极限 【答案】D ~~ 【解析】衡量塑性材料的强度指标为屈服极限，衡量脆性材料强度的指标为强度极限。 3根据小变形假设，可以认为（）。[西安交通大学2005年研] A．构件不变形 B．构件不破坏

材料力学性能课后标准答案(时海芳任鑫)

第一章 1.解释下列名词①滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。②弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。③循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。④包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，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。⑤塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。⑥韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 脆性：指金属材料受力时没有发生塑性变形而直接断裂的能力 ⑦加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时,由于晶粒发生滑移, 出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,使金属的强度和硬度升高,塑性和韧性降低的现象。⑧解理断裂：解理断裂是在正应力作用产生的一种穿晶断裂，即断裂面沿一定的晶面（即解理面）分离。 2.解释下列力学性能指标的意义弹性模量）；（2）ζ p（规定非比例伸长应力）、ζ e（弹性极限）、ζ s（屈服强度）、ζ 0.2（屈服强度）；（3）ζ b （抗拉强度）；（4）n（加工硬化指数）; （5）δ （断后伸长率）、ψ （断面收缩率） 4.常用的标准试样有5 倍和10倍，其延伸率分别用δ 5 和δ 10 表示，说明为什么δ 5>δ 10。答：对于韧性金属材料，它的塑性变形量大于均匀塑性变形量，所以对于它的式样的比例，尺寸越短，它的断后伸长率越大。 5.某汽车弹簧，在未装满时已变形到最大位置，卸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。答：（1）未装满载时已变形到最大位置：弹簧弹性极限不够导致弹性比功小；（2）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，这是构件材料的弹性比功不足引起的故障，可以通过热处理或合金化提高材料的弹性极限（或屈服极限），或者更换屈服强度更高的材料。 6.今有45、40Cr、35CrMo 钢和灰铸铁几种材料，应选择哪种材料作为机床机身？为什么？答：应选择灰铸铁。因为灰铸铁循环韧性大，也是很好的消

材料级《材料力学性能》考试答案AB

贵州大学2007-2008学年第一学期考试试卷 A 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： ① 应力状态变硬(由单向拉应力变为三向拉应力)； ② 应力集中的现象称为缺口效应。 解理台阶； 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。 冷脆转变； 当温度T ℃低于某一温度T K 时，金属材料由韧性状态转变为脆性状态，材料的αK 值明显降低的现象。 热疲劳； 因工作温度的周期性变化，在构件内部产生交变热应力循环所导致的疲劳断裂，表现为龟裂。 咬合磨损； 在摩擦面润滑缺乏时，摩擦面间凸起部分因局部受力较大而咬合变形并紧密结合，并产生形变强化作用，其强度、硬度均较高，在随后的相对分离的运动时，因该咬合的部位因结合紧密而不能分开，引起其中某一摩擦面上的被咬合部分与其基体分离，咬合吸附于另一摩擦面上，导致该摩擦面的物质颗粒损失所形成的磨损。 二、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 的标准拉伸试样，在拉力P=10kN 时，测 得其标距伸长为50.80mm 。求拉力P=32kN 时，试样受到的条件应力、条件应变及真应力、真应变。（14分） 该试样在拉力达到55.42kN 时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到67.76kN 后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为57.6mm ，最小处截面直径为8.32mm ；求该材料的屈服极限σs 、断裂极限σb 、延伸率和断面收缩率。（8分） 解： d 0 =10.0mm, L 0 = 50mm, P 1=10kN 时L 1 = 50.80mm ；P 2=32kN 因P 1、P 2均远小于材料的屈服拉力55.42kN ，试样处于弹性变形阶段，据虎克 得 分 评分人

工程材料力学性能-第 版答案 束德林

《工程材料力学性能》束德林课后答案 机械工业出版社 2008第2版 第一章单向静拉伸力学性能 1、解释下列名词。 1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。 3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，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。 5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。 8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。

9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等 2、 说明下列力学性能指标的意义。 答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指 数 【P15】 3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对 组织不敏感的力学性能指标？ 答：主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格

(完整版)材料力学笔记(第四章)

材料力学（土）笔记 第四章 弯曲应力 1．对称弯曲的概念及梁的计算简图 1.1 弯曲的概念 等直杆在包含其轴线的纵向平面内，承受垂直于杆轴线的横向外力或外力偶作用时 杆的轴线将变成曲线，这种变形称为弯曲 凡是以弯曲为主要变形的杆件，通称为梁 工程中常见的梁，其横截面都具有对称轴 若梁上所有的横向外力或（及）力偶均作用在包含该对称轴的纵向平面（称为纵对称面）内，由于梁的几何、物性和外力均对称于梁的纵对称面，则梁变形后的轴线必定是在该纵对称面内的平面曲线，这种弯曲称为对称弯曲 若梁不具有纵对称面，或者，梁虽然具有纵对称面但横向力或力偶不作用在纵对称面内，这种弯曲统称为非对称弯曲 1.2 梁的计算简图 梁的计算简图可用梁的轴线表示 梁的支座按其对梁在荷载作用平面的约束情况，通常可简化为以下三种基本形式 ①固定端 这种支座使梁的端截面既不能移动，也不能转动 对梁端截面有3个约束，相应地，就有3个支反力，即水平支反力Rx F ，铅垂支反力Ry F 和支反力偶矩R M ②固定铰支座 这种支座限制梁在支座处沿平面内任意方向的移动，而不限制梁绕铰中心转动，相应地，就有2个支反力，即水平支反力Rx F 和铅垂支反力Ry F ③可动铰支座 这种铰支座只限制梁在支座处沿垂直于支承面的支反力R F 如果梁具有1个固定端，或具有1个固定铰支座和1个可动铰支座 则其3个支反力可由平面力系的3个独立的平衡方程求出，这种梁称为静定梁 工程上常见的三种基本形式的静定梁，分别称为简支梁、外伸梁和悬臂梁 梁的支反力数目多于独立的平衡方程的数目，此时仅用平衡方程就无法确定其所有的支反力，这种梁称为超静定梁 梁在两支座间的部分称为跨，其长度称为梁的跨长 常见的静定梁大多是单跨的 2．梁的剪力和弯矩·剪力图和弯矩图 2.1 梁的剪力和弯矩 为计算梁的应力和位移，应先确定梁在外力作用下任一横截面上的内力 当作用在梁上的全部外力（包括荷载和支反力）均为已知时，用截面法即可求出其内力 梁的任一横截面m-m ，应用截面法沿横截面m-m 假想地吧梁截分为二 可得剪力S F ，弯矩M 剪力和弯矩的正负号规定 dx 微段有左端向上右端向下的相对错动时，横截面m-m 上的剪力S F 为正，反之为负 dx 微段的弯曲为向下凸，即该段的下半部纵向受拉时，上半部纵向受压时，横截面上的弯 矩为正，反之为负 为简化计算，梁某一横截面上的剪力和弯矩可直接从横截面任意一侧梁上的外力进行计算，即