第一章
用一句话对下列的概念进行解释：1）刚度 2 ）强度 3 ）塑性 4 ）屈服 5）韧性 6）形变强化。
对拉伸试件有什么基本要求？为什么？
为什么拉伸试验又称为静拉伸试验？拉伸试验可以测定哪些力学性能？
试件的尺寸对测定材料的断面收缩率是否有影响？为什么？如何测定板材的断面收缩率?
下列的情况与图1-3 中的哪个图对应？1 ）装有开水的玻璃杯浸入冷水中破裂。2 ）用钢丝捆绑物件时拧的过紧造成钢丝断裂。3 ）在大风中电线被拉断。4 ）自行车闸被拉断。 5）金项链被拉断。6 ）锯木头时锯条突然断裂。 试画出示意图说明：脆性材料与塑性材料的应力—应变曲线有何区别？高塑性材料与低塑性材料的应力—应变曲线又有何区别？
能否由材料的延伸率和断面收缩率的数值来判断材料的属性：脆性材料、低塑性材料、高塑性材料？
工程应力--应变曲线上b点的物理意义？试说明b点前后式样变形和强化的特点？
脆性材料的力学性能用哪两个指标表征? 脆性材料在工程中的使用原则是什么？
何谓材料的弹性、强度、塑性和韧性？
试画出连续塑性变形强化和非连续塑性变形强化材料的应力—应变曲线?两种情况下如何根据应力—应变曲线确定材料的屈服强度？
条件屈服强度与屈服强度存在本质区别吗？条件屈服强度与条件弹性极限存在本质区别吗？
何谓工程应力和工程应变?何谓真应力和真应变?两者之间有什么定量关系? 拉伸图、工程应力—应变曲线和真应力—真应变曲线有什么区别？
试画出低碳钢在压缩试验条件下的工程应力—应变曲线和真应力—真应变曲线？
颈缩发生后如何计算真应力和真应变? 如何根据材料的拉伸性能估算材料的断裂强度和断裂延性？
现有do=10mm的圆棒长试样和短试样各一根，测得其延伸率d10与d5均为25%，问长试件和短试件的塑性是否一样？ 第二章
为什么说金属的弹性模量是一个对组织较不敏感的力学性能指标?哪些因素对弹性模量会有较明显的影响?
由图2-1，试分析当拉应力增大，弹性模量的精确值会发生怎样的变化？当压缩应力增大时，又会如何变化？
试写出在单轴应力（sx10，其它应力分量为0）平面应力（sz=tyz=t zx=0）和平面应变（ez=gyz=gzx =0）条件下的虎克定律。
有一各向同性平板放在x-y平面内，仅受到x-y平面内的载荷作用，问此时平板的厚度是否会因受力而改变? 在何种条件下厚度不会改变，是平面应力状态还是平面应变状态？
聚乙烯线性纤维模量高达160GPa，而一般的聚合物弹性模量为3GPa，为什么?（纤维中的聚合物分子链取向与纤维的轴向应力一致）。
条件比例极限和条件屈服极限都表达了拉伸过程中为非线性行为的开始，为什么
1
残余变形法基本上是合理的？你能想到残余变形法有什么缺陷吗？
如何根据多晶体材料的强度估算该材料的单晶体的屈服强度?试解释其中的物理过程。
今有45，35CrMo钢和灰口铸铁，应采用哪种材料做机床床身，给出你选择的理由?
试述弹性极限，比例极限和屈服强度的意义、区别与测定方法。
用于解释多晶体金属产生明显物理屈服的柯氏气团理论和位错增殖理论的基本思想是怎样的？
多晶体金属的晶粒尺寸对材料的强度和塑性有怎样的影响？ 试述常见的几种弹性不完整现象的特征及产生的条件。
弹性后效，弹性滞后和包申格效应各有何实用意义?哪些金属与合金在什么情况下最易出现这些现象?如何防止和消除之?
试举例说明金属的形变强化现象在工程技术的应用方面有何实际的意义？ 第三章
如何根据实际应用条件来选择恰当的试验方法（单向拉伸、扭转、弯曲，压缩和剪切试验）衡量材料的性能?
为什么灰口铸铁的拉伸断口与拉伸轴垂直，而压缩断口却与压缩力轴成45o角？
能否根据扭转试验中试样的断口特征分析引起开裂的力的特征?
哪些材料适合进行抗弯试验?抗弯试验的加载形式有哪两种?各有何优缺点? 曲试验，实际测试结果如下，问是否满足技术要求? 第一组：d=30.2mm，L=300mm，Pbb=14.2kN。 第二组：d=32.2mm，L=300mm，Pbb=18.3kN。
为什么拉伸试验时所得的条件应力—应变曲线位于真实应力—应变曲线之下，而压缩试验时正好相反?
材料为灰铸铁，其试样直径d=30mm，原标距长度h。=45mm。在压缩试验时，当试样承受到485kN压力时发生破坏，试验后长度h=40mm。试求其抗压强度和相对收缩率。
双剪试样尺寸为f12. 3mm，当受到载荷为21.45kN时，试样发生断裂，试求其抗剪强度。
今欲用冲床从某种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哪种力学性能指标，采用何种试验方法测定它? 第四章
硬度有无明确的物理定义?采用压入法测得的硬度值的物理意义又是什么？ 硬度试验方法分为那几大类？硬度试验有哪些特点?
试比较布氏、洛氏、维氏硬度试验原理的异同，说明它们的优缺点和应用范围。 布氏、洛氏、维氏硬度压头形状有何区别?其硬度用什么符号表示?并说明其符号的意义。
为什么布氏硬度与维氏硬度测出的硬度值相差不大？
随着材料拉伸强度的升高，其布，洛，维硬度值是否也升高？硬度与强度是否也存在线性关系?为什么？
同一材料用不同的硬度测定方法所测得的硬度值有无确定的对应关系?为什么?有两种材料的硬度分别为200HBSl0／1000和45HRC，问哪一种材料硬? 显微硬度和维氏硬度相比有何异同?显微硬度有何用途?
2
试简单叙述肖氏硬度试验的原理和用途。
何谓几何相似原理?若材料为黑色金属(HB<140)，当钢球直径为2.5mm时，则其试验力应是多少?
布氏硬度试验时要求试样最小厚度不应小于压痕深度的10倍，试推导出试样最小厚度的公式。若某棒料的布氏硬度值为280HBSl0／3000，问试验用棒料的允许最小厚度是多少?
一个f10 mm的圆柱试样在端面及圆周侧面上所测得的洛氏硬度值是否相等?以哪个为准?
现有如下工件需测定硬度，选用何种硬度试验方法为宜? (1)渗碳层的硬度分布；(2)灰铸铁；(3)淬火钢件；(4)龙门刨床导轨；(5)氮化层；(6)仪表小黄铜齿轮；(7)双相钢中的铁素体和马氏体；(8)高速钢刀具；(9)硬质合金；(10)退火态下的软钢。
下列的硬度要求或写法是否妥当?如何改正：HBWl80—240；HRCl2—15，HRC70—75；HRC45—50kgf／mm2；HBS470—500。
12.18Cr2Ni4WA钢制斜齿轮，经渗碳和渗氮两种表面强化热处理，其技术指标为渗碳：层深0.7～1.2mm，硬度57～62HRC；渗氮：层深0.45～0.50mm，硬度大于52HRC，问选择何种洛氏标尺测定其硬度? 第五章
说明下列名词术语：(1) 正断；(2) 切断；(3)韧性断裂；(4)脆性断裂；(5)穿晶断裂；(6)沿晶断裂；（7）微孔聚集型断裂；（8）解理断裂。 延性断口由哪几个区域组成?各区的形貌有何特点?
试述韧性断裂与脆性断裂的区别。工程构件中，为什么脆性断裂最危险? 块状AL2O3和SiC的抗拉强度分别为262MPa和299MPa ，而抗压强度分别为2600MPa和2000MPa，试解释产生这么大的差别的原因？AL2O3和SiC纤维的抗拉强度分别为2100MPa和8300MPa，为何比块状抗拉强度高许多？ 解理断裂和剪切断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同? 宏观脆性断口的主要特征是什么?如何寻找断裂源?
试述微孔聚集型断裂的全过程，若材料的基体塑性相同，第二相质点密度大小对断口中韧窝的大小和深浅有何影响?
已知淬火后，200℃回火，CrMnSi钢的宏观正断抗力为Sk＝3236 MPa，屈服抗力为tS＝745 MPa。试问它在三向拉伸(S1=S2=+S,S3=0.75S)，单向拉伸，扭转，三向压缩(S1=S2=+0.3S,S3=-S)应力下，各发生何种形式破坏? 临界断裂应力sc与抗拉强度sb有何区别?
通常纯铁的g=2 J／m2，E=2 X 105MPa，a0＝2.5′ 10-8cm，试求其理论断裂强度。
若一薄板内部存在一条长3mm的裂纹，且a0=3′l0-8cm，试求其发生脆性断裂时的应力(设sm＝0.1E=2 ′104MPa)
有一材料E=2 ′ 1011N／m2，g＝8N／m，试计算在7 ′ 107N／m2的拉应力作用下，该材料中能扩展的裂纹的最小长度。
在什么条件下易出现沿晶断裂?怎样才能减小沿晶断裂倾向? 第六章
什么是广义的切口?试件或构件含有切口对其中的应力分布有什么主要的影响? 什么是应变集中?切口根部发生塑性应变后，如何计算局部应变?
如何测定切口强度?切口强度比有什么实用意义?切口强度和切口强度比是否为
3
材料常数?
当导出估算切口强度公式时，作了哪些假设和近似?据此说明切口强度公式的适用范围。
何谓切口强度敏感指数KbN?它是否为材料常数?根据表6—2中的拉伸性能估算KbN，并与表6—2中的KbN，比较，以评定材料的切口敏感性。
为什么低强度高塑性材料的切口敏感度小，高强度塑性材料的大，而脆性材料是完全切口敏感的?
什么是冲击韧性?用于测定冲击韧性的试件有哪两种主要形式?测定的冲击韧性如何表示?
冲击韧性值在工程中有什么实用价值?
何谓低温脆性?在哪些材料中发生低温脆性?
何谓韧—脆转变?如何确定韧—脆转变温度?有哪些因素影响韧—脆转变温度?工程中如何确定材料的使用温度的下限?
为什么切口冲击试验被广泛地用于金属性能的测试？在实际的工程应用中，某种材料的冲击韧性值的应用必须十分谨慎，为什么? 第七章
计算I型裂纹尖端处于平面应力和平面应变状态时的应力状态柔度系数，说明I型裂纹处于平面应变状态时脆性倾向大。
何谓应力强度因子，其表达式的一般形式如何?
线弹性断裂力学建立了新的断裂判据，试举例说明它在工程中的应用。 是多少？
一块含有长为16mm中心穿透裂纹的钢板，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有效应力场强度因子值；(2)如果材料的屈服强度为385 MPa，求塑性区尺寸和裂纹顶端有效应力场强度因子值；（3）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。
物体内部有一圆盘状尖锐深埋裂纹，直径为25mm，当作用的应力为700MPa时，物体发生断裂，求（1）材料的断裂韧性是多少?(假定满足平面应变条件)；（2）若用这种材料制成一块厚度t＝7.5mm，裂纹半长a＝37.5 mm的板作断裂韧性试验，问测得的断裂韧性值是否有效?(设材料的屈服强度为1100MPa)（3）测得有效KIC的厚度是多少?
测定平面应变断裂韧性KIC的试件有哪些基本要求?如何测得有效的KIC值?在用三点弯曲试件测定KIC，时，所用试件的尺寸为B=30mm，W=60mm，S=240mm，预制疲劳裂纹(包括机械缺口)的深度d＝32mm，P5= 56kN，Pmax＝60.5 kN。试计算条件断裂韧性KQ，并检查KQ值是否有效? 某钢的屈服强度1380MPa，CT试样W=50.8 mm,B=12.96mm,a=25.4mm,断裂发生时PQ=Pmax=15.03KN(对应P-V曲线3)。（a）计算断裂时KQ.（b）KQ值是否为K1C值(c)断裂时的塑性区尺寸。
可采用怎样的技术措施提高材料的断裂韧性KIC值? 试述COD的意义。 试述J的意义。
试比较静力韧度、缺口冲击韧度、断裂韧度的异同点和用它们来衡量材料韧度的合理性。 第八章
4
用哪几个参数表示应力的循环特征?
疲劳寿命曲线如何测定?如何定量地表示?
什么是低循环疲劳、高循环疲劳?什么是应力疲劳、应变疲劳? 工程中如何定义疲劳极限?如何测定?
循环应力比或平均应力对疲劳寿命和疲劳极限有何影响?如何定量地表示应力比对疲劳寿命和理论疲劳极限的影响? 某结构钢布氏硬度为400，疲劳极限420MPa，在使用中承受应力峰值900MPa，谷值600MPa交变载荷作用，问能否安全使用到107cycles?
应力集中对疲劳寿命和疲劳极限有何影响?疲劳切口敏感度如何评估? 试举例说明kt,kbn 和kf的不同意义？三者之间有联系吗？
变幅载荷下的累积疲劳损伤如何计算?尚有什么问题需要研究解决? 疲劳失效过程可分成哪几个阶段?并简述各阶段的机制。
什么是循环硬化／软化?什么是循环应力—应变曲线?如何测定?用什么公式表示?
应变疲劳公式有几种形式?各有何优缺点?如何根据拉伸性能估算应变疲劳曲线?
零件的疲劳寿命由哪两部分组成?简述用应变疲劳数据估算疲劳裂纹形成的基本思 想和过程，以及所需要的材料性能数据。
疲劳裂纹扩展速率如何测定?简述其过程和数据处理方法。 什么是裂纹扩展门槛值?它有什么实用价值?
常用的疲劳裂纹扩展速率公式是Paris公式，有何优缺点?
求图8-29中R=0和R=0.7时裂纹扩展的Paris系数c和指数m？ 如何降低裂纹扩展速率，以延长零件的裂纹扩展寿命? 如何理解材料的拉伸性能（弹性模量，强度，塑性）对疲劳裂纹扩展速度的影响？ 2）若裂纹以非条带机制扩展，其裂纹扩展的表达式和相应的曲线又会是怎样的（与条带机制比较）。
如何延长裂纹形成寿命?有哪些技术措施既延长裂纹形成寿命又延长裂纹扩展寿命(至少不缩短裂纹扩展寿命)?
什么是冲击疲劳?冲击疲劳载荷下的疲劳裂纹形成寿命和扩展速率如何测定?数据如何处理?
什么是疲劳短裂纹?为什么要提出疲劳短裂纹问题?为什么用于研究疲劳短裂纹行为的材料大都是低强度材料? 第九章
解释下列名词；蠕变、蠕变极限、持久强度、持久塑性、蠕变脆性、应力松弛、松弛稳定性、过渡蠕变、稳态蠕变、晶界滑移蠕变、扩散蠕变。
高温下材料的力学性质有何特点?研究高温力学行为有何工程技术意义? 简述不同温度下的几种蠕变机制。 试述高温蠕变与应力松弛的异同点。
试说明高温下金属蠕变变形的机理与常温下塑性变形的机理有何不同。
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。
试分析晶粒大小对金属材料高温力学性能的影响。 沉淀强化镍基高温合金中，金属间化合物类的晶界沉淀相对其抗蠕变性能有何贡献。
5