材料級《材料力學(xué)性能》試題答案AB

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1、貴州大學(xué)2006-2007學(xué)年第一學(xué)期考試試卷A答案材料力學(xué)性能得分評分人注意事項(xiàng):、名詞解釋（共20分，每小題4分）1. 請考生按要求在試卷裝訂線內(nèi)填寫姓名、學(xué)號和年級專業(yè)2. 請仔細(xì)閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫答案3. 不要在試卷上亂寫亂畫，不要在裝訂線內(nèi)填寫無關(guān)的內(nèi)容4. 滿分100分，考試時(shí)間為120分鐘。題號二三四五六七總分統(tǒng)分人得分解理斷裂；材料在拉應(yīng)力作用下，沿某特定的晶體學(xué)平面（或解理平面）快速分離的穿晶脆性 裂方式，其表現(xiàn)與大理石的斷裂方式相似。應(yīng)力狀態(tài)柔性系數(shù)；a = t inax/ a max應(yīng)力狀態(tài)柔性系數(shù)表示了其應(yīng)力狀態(tài)：t max相對越大，Q值就越高，材

2、料易于塑變一韌斷，故而說其應(yīng)力狀態(tài)軟；反之則硬。粘著磨損；并合的 離，咬在摩擦面潤滑缺乏時(shí)，摩擦面間凸起部分因局部受力較大而咬合變形并緊密結(jié)合， 產(chǎn)生形變強(qiáng)化作用，其強(qiáng)度、硬度均較高，在隨后的相對分離的運(yùn)動(dòng)吋，因該咬 部位因結(jié)合緊密而不能分幵，引起其中某一摩擦面上的被咬合部分與其基體分 合吸附于另一摩擦面上，導(dǎo)致該摩擦面的物質(zhì)顆粒損失所形成的磨損。應(yīng)力腐蝕；金屬材料在拉應(yīng)力及特定的化學(xué)介質(zhì)的共同作用下，產(chǎn)生的早期的、低壽命的、低 力脆性疲勞斷裂。形變硬化；指材料在明顯屈服后，隨著塑性變形量的加大，所需應(yīng)力值也須相應(yīng)加大（即材料 外拉力也需增加）的現(xiàn)象。表征材料阻礙繼續(xù)塑性變形的能力。得分評分人

3、1一宜徑為mm,標(biāo)距長為40mm的拉伸試樣，在拉力P=6.86kN吋，測得其標(biāo)距伸長為1、計(jì)算題(共42分，第1題22分，第2題20分)真應(yīng)變40.842mm。求材料的彈性模量，和試樣此時(shí)的條件應(yīng)力、條件應(yīng)變及真應(yīng)力、該試樣曾在拉力達(dá)到25.72kN時(shí)，開始發(fā)生明顯的塑性變形；在拉力達(dá)到33.26kN后試樣斷裂，測得斷后的拉伸試樣的標(biāo)距為46.4mm最小處截面直徑為6.38mm；求其屈服極限氐、斷裂極限、延伸率和斷面收縮率解:do =.0mm, Fo = n d8/4 = 50.27 mm1 2L() = 40mm, L = 40.842mmLk = 46.4mm, dk= 6.38mm, F

4、k = 7rdK該裂紋尖端的應(yīng)力場強(qiáng)度因了的大小/4 = 31.97 mm2由: Fix Li=Fo xLo=條件應(yīng)力:真實(shí)應(yīng)力:相對伸長:F=Fox Lo/Li= 50.27x40/40.842 = 49.23O = P/Fo=6.86kN/50.27mm2 =136.46MPa(mm2)S = P/Fi = 6.86kN/ 49.23mm2 = 139.35Mpa=(Li? Lo)/ Lo=(40.842-40)/40= 0.021 =2.1%相對收縮：V =(Fo -Fi)/Fo=(50.27- 49.23)/50.27 = 0.0207=2.07%真實(shí)應(yīng)變：e =ln(Li/Lo)=l

5、n(40.842/40)=0.0208=2.08%=? V e 彈性模量=E = a/=136.46MPa/2,l%=6.5xlO該板件是否能安全工作 在該應(yīng)力下工作該板所允許的最大裂紋尺寸 得分三、簡述題（共24分,每小題12分）評分人1?何謂尺寸效應(yīng)？為什么尺寸越大的構(gòu)件其性能相對越差？尺寸效應(yīng)： 構(gòu)件的力學(xué)性能隨其尺寸的增加而下降的現(xiàn)象。原因：尺寸的增加： 將使得缺陷出現(xiàn)的機(jī)率增加； 使應(yīng)力集中程度增加； 使構(gòu)件易于出現(xiàn)平面應(yīng)變狀態(tài)，使其應(yīng)力狀態(tài)變碩（約束作用加大）O且材料強(qiáng)度越高,其尺寸效應(yīng)越明顯.MPa 屈服極限：os= 25.72kN/50.27 mm2 =511.6MPa斷裂極限

6、：cb = 33.26kN/50.27 mm2=661.6Mpa延伸率：5 =(lk- Lo)/Lo= (46.4-40)/40 = 0.16= 16%斷面收縮率：k=(Fo-Fk)/Fo=(50.27- 31.97)/50.27=0.364= 36.4%2、一大型構(gòu)件邊緣有一寬度為3.mm的半橢圓型穿透裂紋查得其=1.0其材料的as=1080MPa, Kic=11MPa .M1/2;板件受960Mpa的單向工作應(yīng)力，問解:a = 0.003ry= Ro/2= Ki2/4 V 2 tt Os2聯(lián)立求解得：Ki=Yo Va/V (1-Y 2o2/4 V2ttOs2)=1.1 J n x 960x

7、 106x 7 0.0038/ V (l-1.21x n x 9602x/4 V 2 n x 10802) =1.1 V nx960xl06x 70.0038/V (l-1.21x 42x/V2x 92)=115.38xl06/ V (1-0. 1690)=115.38xl06/0.9115=126.58xl06=126.58MPa .M1/2該裂紋尖端的應(yīng)力場強(qiáng)度因了:K|=126.58MPa .n?2該裂紋尖端的塑性屈服區(qū)尺寸 Ro:Ro=2ry=Ki 2/2 V2tt a2=126.582/2 V2tt x 108儼=0.00154m= 1.54mm ry =0.77mni=0.0007

8、7m因 Ki=126.58 MPa.m12 Ki c=118MPa.m1/2,故該板件不能安全工作;在該工作條件下，板件中所允許的最大裂紋尺寸ac:K【=Yo V (a + i*y) = K 【c =Y o J (u ac = Kic?/ Y? o? - ry0.004042- 0.00077m=3.272mmac= 1182/(1.12x 7i x 9602)? 0.00077 =板件中所允許的最大裂紋尺寸為：3.272mmKi =Y o V (a + ry) = Kic =Y ac (a + ry) =oc= K ” / Y V (a +y) oc= 118/1. 1 V JI V (0.

9、0038 + 0.00077)=895.27 MPa板帶有此裂紋安全工作所能承受的最大應(yīng)力為：=895.27MPa2.工程塑料性能的主要特點(diǎn)？工程塑料性能的主要特點(diǎn)： 相對密度較低，因而具有高的比強(qiáng)度， 高的耐腐蝕性能 高的電絕緣性能； 有很好的減震、減噪性能和很好的減摩擦能力及耐磨性：能吸收噪音，減緩震動(dòng)，并 有一定的自潤滑性，在無潤滑的條件下也可有效地工作； 剛度強(qiáng)度低；蠕變強(qiáng)度及蠕變溫度低：室溫下就可蠕變，持久強(qiáng)度低； 耐熱能力差； 導(dǎo)熱系數(shù)?。?易丁老化； 不耐有機(jī)溶劑溶解腐蝕。得分 四、作圖題（共14分） 評分人某材料的 5.1為600Mpa, Ob為720Mpa,作圖求其應(yīng)力循壞對

10、稱系數(shù)為 V時(shí)的并在疲勞圖上標(biāo)岀具相應(yīng)的 C5max、min、m、Qa-CljfC FE=EG=Oifoin或：疲勞圖2貴州大學(xué)2006-2007學(xué)年第一學(xué)期考試試卷B答案材料力學(xué)性能得分評分人注意事項(xiàng):、名詞解釋（共25分，每小題5分）1. 請考生按要求在試卷裝訂線內(nèi)填寫姓名、學(xué)號和年級專業(yè)2. 請仔細(xì)閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫答案3. 不要在試卷上亂寫亂畫，不要在裝訂線內(nèi)填寫無關(guān)的內(nèi)容4. 滿分100分，考試時(shí)間為120分鐘。題號二三四五六七總分統(tǒng)分人得分低溫脆性：指金屬材料在低于某溫度后韌性人幅度下降的現(xiàn)象塑性斷裂：指斷裂前有明顯塑性變形，斷口纖維狀，常表現(xiàn)為一些同心圓環(huán)花

11、樣，斷口粗 糙, 無光澤而呈暗灰色，有撕裂棱，斷口常呈杯狀，常 因斷裂前的明顯須性變 形引起 警戒而提前失效，危害相對較輕。形變強(qiáng)化；指材料在明顯屈服后，隨著塑性變形量的加大，所需應(yīng)力值也須相應(yīng)加大（即材料 的外拉力也需增加）的現(xiàn)象。表征材料阻礙繼續(xù)塑性變形的能力。磨損：因接觸而Z間的相對運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致其物質(zhì)丟失的現(xiàn)彖，稱 Z為磨損；另外，也把工件 因磨擦引起物質(zhì)丟失導(dǎo)致尺寸不足所致失效的方式叫磨損。平面應(yīng)變：x HO ; y HO;址 0其：x HO; HO; HO 為三向拉應(yīng)力狀態(tài)。一般為厚板的應(yīng)力狀態(tài)。得分評分人1、計(jì)算題(共45分，第1題25分，第2題20分)1 一宜徑為6mm標(biāo)距長為30m

12、m的拉伸試樣，在拉力 P=14.8kN吋，測得其標(biāo)距伸 長為 31.482m m。求試樣此時(shí)的條件應(yīng)力、條件應(yīng)變及真應(yīng)力、真應(yīng)變。該試樣曾在拉力達(dá)到22.76kN時(shí)，開始發(fā)生明顯的塑性變形；在拉力達(dá)到36.36kN后試樣斷裂，測得斷后的拉伸試樣的標(biāo)距為35.6mm最小處截面直徑為4.60mm；求其屈服極限Os、斷裂極限Ob、延伸率和斷面收縮率。解: do = 6.0mm, Fo = n d&/4 = 28.27 mm2Lo = 30mm, Li = 31.482mm Lk= 35.6mm,dk = 4.60mm, Fk 二兀 dA/4 = 16.62 mm2由：FjX Li=Fo xLo=Fi

13、= Fox LO/LI= 28.27X30/3 1.482 = 26.94 (mm2)o = P/Fo= 14.8kN/28.27mm2 = 523.52MPa條件應(yīng)力:真實(shí)應(yīng)力:S = P/Fi = 14.8kN/ 26.94mm2 = 549.37Mpa相對伸長:=(Li-Lo)/ Lo=(31.482-30)/30= 0.0494 = 4.94% 相對收縮：W =(Fo ?Fi)/F() =(28.27? 26.94)/28.27 = 0.0470=4.70%真實(shí)應(yīng)變：e =ln(Li/L0)=ln(31.482/30)=0.0482=4.82%= ? Ve 屈服極限：Os= 22.76

14、kN/2&27 805.1MPa斷裂極限：Ob = 36.36kN/28.27 mm2= 1286.2Mpa延伸率： 6 = (U- Lo)/ L o= (35.6-30)/30 = 0.187= 18.7% 斷面收縮率：4) k=(Fo-Fk)/Fo=(28.27-16.62)/28.27=0.412=41.2%2、一大型板件中心有一寬度為7.2mm 的穿透裂紋，其材料的 Os=890MPa , Kic=IIIMPa.M1/2;板件受736Mpa的單向工作應(yīng)力，問：(1) 該裂紋尖端的塑性屈服區(qū)尺寸(2) 該裂紋尖端的應(yīng)力場強(qiáng)度因子的大小(3) 該板件是否能安全工作(4) 該板帶有此裂紋安全

15、工作所能承受的最大應(yīng)力解：a = 0.0072m/2=0.0036mKi =Yc V(a + r y)ry= Ro/2= Ki 2/4 V 2 H Os2聯(lián)立求得：Ki =Yo Va/ V (1-Y 2o2/4 V 2 n cs2) =Yo Va/ V (1-0.056Y 2o2/cs2)nx736xl06x 7 0.0036/V (1-0.056 tt x7362x/8902)=8345 MPa .m12該裂紋尖端的應(yīng)力場強(qiáng)度因了：K円3.45 MPa.m12該裂紋尖端的集性屈服區(qū)尺寸 Ro:Ro=2ry=Ki 2/2 V2tt as2=83.452/2 V2tt x8902=0.00098

16、9m=0.99mmry =0.50mni=0.0005m在該工作條件下，板件中因 K i=83.45 MPa.m172 K【c =Y o J (u ac = Kic?/ Y? o? - ry ac = 1117( 7T X9()2)2x4.45 mm=8.90mmo 00050 = 0.00445 m=4.45mm板件中所允許的最大裂紋尺寸為:Ki =Y o V (a + ry) = Kic =Y ac (a + ry) =oc= K” / Y V (a + y)oc= 111/V Ji V (0.0032 + 0.0005)=1029.5 MPa得分評分人二、簡述題（共板帶有此裂紋安全工作所

17、能承受的最大應(yīng)力為14分):1029.5 MPa1.什么是J積分的守恒性？該守恒性在斷裂力學(xué)屮冇何意義J積分的守恒性是指：J積分與積分路徑無關(guān)1）當(dāng)積分回路足夠小的時(shí)候，J積分表示了裂紋尖端所具冇的能量狀態(tài)，表征了裂紋擴(kuò) 展 的動(dòng)力；2） 當(dāng)積分回路足夠大的時(shí)候，可將積分回路擴(kuò)大到裂紋尖端的屈服區(qū)Z外的線彈性變 形區(qū) 中，可以用線彈性斷裂力學(xué)來解決彈塑性斷裂力學(xué)的問題?；駼EBcEObCSninQa某材料的v 5b為HOOMpa,其Q-i為86OMpa,任選作出一種疲勞圖并在圖中標(biāo)明在任忌、四、作圖題（共16 分）得分評分人Qr(Omax)其中:O = 860MpaOmin的r條件下的 CJj-及Amin，Arn, Oatga= 1+rFH=On)ax GHOin EH=n FE-EG-OaOb= llOOMpa(1)該裂紋尖端的塑性屈服區(qū)尺寸(5)該板帶有此裂紋安全工作所能承受的最大應(yīng)力