材料2003级《材料力学性能》试题答案ab

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1、贵州大学2006-2007学年第一学期考试试卷A答案材料力学性能注意事项：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。题号一二三四五六七总分统分人得分得分评分人一、名词解释（共20分,每小题4分）解理断裂；材料在拉应力作用下，沿某特定的晶体学平面（或解理平面）快速分离的穿晶脆性断裂方式，其表现与大理石的断裂方式相似。应力状态柔性系数；a=τmax/σmax应力状态柔性系数表示了其应力状态：τmax相对

2、越大，α值就越高，材料易于塑变→韧断，故而说其应力状态软；反之则硬。粘着磨损；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。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。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

3、。表征材料阻碍继续塑性变形的能力。得分评分人二、计算题（共42分,第1题22分，第2题20分）1、一直径为8mm，标距长为40mm的拉伸试样，在拉力P=6.86kN时，测得其标距伸长为40.842mm。求材料的弹性模量，和试样此时的条件应力、条件应变及真应力、真应变。该试样曾在拉力达到25.72kN时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到33.26kN后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为46.4mm，最小处截面直径为6.38mm；求其屈服极限σs、断裂极限σb、延伸率和断面收缩率。解：d0=8.0mm,F0=πd02/4=50.27mm2L0=40mm,L1=4

4、0.842mmLk=46.4mm,dk=6.38mm,Fk=πdK2/4=31.97mm2由：F1×L1=F0×L0=>F1=F0×L0/L1=50.27×40/40.842=49.23(mm2)条件应力：σ=P/F0=6.86kN/50.27mm2=136.46MPa真实应力：S=P/F1=6.86kN/49.23mm2=139.35Mpa相对伸长：ε=(L1-L0)/L0=(40.842-40)/40=0.021=2.1%相对收缩：ψ=(F0-F1)/F0=(50.27-49.23)/50.27=0.0207=2.07%真实应变：e=ln(L1/L0)=ln

5、(40.842/40)=0.0208=2.08%=-ψe弹性模量：σ=Eε=>E=σ/ε=136.46MPa/2.1%=6.5×103MPa屈服极限：σS=25.72kN/50.27mm2=511.6MPa断裂极限：σb=33.26kN/50.27mm2=661.6Mpa延伸率：δ=(LK-L0)/L0=(46.4-40)/40=0.16=16%断面收缩率:ψk=(F0-Fk)/F0=(50.27-31.97)/50.27=0.364=36.4%2、一大型构件边缘有一宽度为3.8mm的半椭圆型穿透裂纹，查得其Φ=1.0,其材料的σS=1080MPa，KIC=11

6、8MPa.M1/2；板件受960Mpa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)在该应力下工作该板所允许的最大裂纹尺寸(5)该板带有此裂纹安全工作所能承受的最大应力解：a=0.0038mKI=Yσ√(a+ry)Y=1.1√π/Φ=1.1√π/1.0=1.1√πry=Ro/2=KI2/4√2πσS2联立求解得：KI=Yσ√a/√(1-Y2σ2/4√2πσS2)=1.1√π×960×106×√0.0038/√(1-1.21×π×9602×/4√2π×10802)=1.1√π×960×10

7、6×√0.0038/√(1-1.21×42×/√2×92)=115.38×106/√(1-0.1690)=115.38×106/0.9115=126.58×106=126.58MPa.M1/2该裂纹尖端的应力场强度因子：KI=126.58MPa.m1/2该裂纹尖端的塑性屈服区尺寸Ro：Ro=2ry=KI2/2√2πσS2=126.582/2√2π×10802=0.00154m=1.54mmry=0.77mm=0.00077m因KI=126.58MPa.m1/2>KIC=118MPa.m1/2，故该板件不能安全工作；在该工作条件下，板件中所允许的最大裂纹尺寸aC：

8、KI=Yσ√(a+ry)