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1、贵州大学 2008-2009 学年第一学期考试试卷 A一、名词解释（共 20 分,每小题 5 分）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。表征材料阻碍继续塑性变形的能力。冲击韧性；材料在受到冲击载荷的作用下发生断裂时所消耗吸收的能量总和。切削磨损；两摩擦副一方有硬凸起或接触面间夹有硬的质点，并在因相对运动在另一摩擦面上产生切削划痕并导致其物质丢失的现象。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： 应力状态变硬(由单向拉应力变为三向拉应力)； 应力集中的现象称为缺口效应。二、计算题（共 44 分,第 1 题
2、 24 分，第 2 题 20 分）1、一直径为 6mm，标距长为 30mm 的标准拉伸试样，在弹性变形阶段，测得拉力 P=6.6kN 时，标距产生 0.24mm 的伸长。求材料的弹性模量；求拉力 P=12kN 时，试样受到的条件应力、条件应变及真应力、真应变。 （16 分）该试样在拉力达到 25.02kN 时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到 37.24kN 后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为36.2mm，最小处截面直径为 5.34mm；求该材料的屈服极限 s、断裂极限 b、延伸率和断面收缩率。 （8 分）解： d0 =6.0mm, L0 = 30mm, P1=6.6kN 时L1 = 0
3、.24mm；P2=12kN因 P1、P2 均远小于材料的屈服拉力 25.02kN，试样处于弹性变形阶段，据虎克定律有： P1 : P2 =L1 :L2 =（L1-L0）:（L2-L0）L2=L2-L0=(L1-L0)P2/P1=0.2412/6.6=0.436(mm) 2 分L1=L1+L1 =30.24(mm) L2=L2+L2 =30.436(mm)此时： F0 =d02/4 =28.27 mm2由： F2 L2=F0L0 = F2= F0 L0/L2 = 28.2730/30.436 = 27.87 (mm2)2 分条件应力：= P/F 0 =12kN/28.27mm2 =424.48M
4、pa 2 分相对伸长：= (L 2- L0)/ L0=(30.436-30)/30= 0.0145 = 1.45% 2 分弹性模量: E=/= 424.48Mpa/ 0.0145 = 2.921010Pa 2 分相对收缩：=(F 0 F2)/F0=( 28.27 - 27.87)/ 28.27 = 0.0141=1.41% 2 分真实应力： S = P/F2 = 12kN/ 27.87mm2 =430.57Mpa 2 分真实应变： e =ln(L2 /L0)=ln(30.436/30)=0.0144=1.44%= - e 2 分Lk = 36.2mm,dk = 5.34mm, Fk =dK2/
5、4 = 22.40 mm2屈服极限： S = 25.02kN/28.27 mm2 = 885.0MPa 2 分断裂极限： b = 37.24kN/28.27 mm2 = 1317.3Mpa 2 分延伸率： = (LK- L0)/ L0= (36.2-30)/30 = 0.207= 20.7% 2 分断面收缩率: k=(F0-Fk)/F0=(28.27-22.40)/ 28.27=0.208= 20.8% 2 分2、一大型板件中心有一宽度为 6.4mm 的穿透裂纹，板件受 636Mpa 的单向工作应力，经测定其材料的 S=760MPa，K IC=96MPa.m1/2；问：(20 分 )(1) 该
6、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) 该板带有此裂纹安全工作所能承受的最大应力解：a = 0.0064 /2=0.0032(m) KI =Y (a + r y ) =(a + ry ) Y=ry= Ro/2= KI2/42s 2联立求解得：K I =Ya/(1- Y 22/42s 2)= 636 1060.0032/(1- 0.0566362/7602)= 636 1060.0032/(1- 0.0563.14(636/760)2)=68.08106=68.08(MPa.M1/2)该裂纹尖端的应力场强度因子：K I= 68.08MP
7、a.m1/2该裂纹尖端的塑性屈服区尺寸 Ro：Ro=2ry=KI2/22 S2=68.082/22760 2=0.00160m=1.60mmry =0.80 =0.00080m因 K I=68.08 MPa.m1/2 KIC =Y (a C + ry ) = aC = KIC2/ Y2 2 - ryaC = 962/( 6362) - 0.00080 = 0.00726- 0.0008=6.46mm板件中所允许的最大裂纹尺寸为：6.46mm 2 = 12.9mmKI =Y (a + r y ) = KIC =Y C(a + r y ) =C= KIC/ Y(a + r y )C= 96/(0.
8、0032+ 0.0008)=856.6 MPa此板带此裂纹所能承受的最大安全工作应力为：=856.6 MPa三、简述题（共 20 分,每小题 10 分）1磨损过程有哪三个阶段?其特点有哪些？2疲劳破坏与静载破坏有何不同？四、作图题（共 16 分）已知某材料的 -1 为 760Mpa， b 为 1100Mpa，作出其疲劳图并在图中标出其应力循环的安全工作区，求其应力循环对称系数为 r 时的 r，并在疲劳图上标出其相应的 max、 min、 m、 a，该材料在 max=920Mpa， min=320Mpa 的循环应力下工作，问是否安全？m=（ max + min）/2 =（920 + 320）/2
9、=620(Mpa)a=（ max - min）/2 = （920 - 320）/2=300(Mpa)图中位于 D 点，坐标为（620，300） ，处于应力循环的安全工作区，故该应力循环安全。贵州大学 2008-2009 学年第一学期考试试卷 B一、名词解释（共 20 分,每小题 5 分）解理断裂；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。高温蠕变；金属材料在高温和持久载荷的共同作用下，出现随时间的延长而塑性变形增加的现象。缺口效
10、应；因缺口的存在，改变了缺口根部的应力的分布状态，出现： 应力状态变硬(由单向拉应力变为三向拉应力)； 应力集中的现象称为缺口效应。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。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 的拉伸试样，在拉力 P=16.30kN 时，测得其标距伸长为 50.24mm。求试样此时的条件应力、条件应变及真应力、真应变。该试样在拉力达到 30.66kN 时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到 46.48kN 后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距
11、为58.6mm，最小截面直径为 6.52mm；求其屈服极限 s、断裂极限 b、延伸率和断面收缩率。( 22 分)2、一大型板件中心有一宽度为 8.6mm 的穿透裂纹，其材料的 S=930MPa，K IC=117MPa.m1/2；板件受 850Mpa 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) 该板带有此裂纹安全工作所能承受的最大应力 (20 分)三、简述题（共 20 分, 第 1 题 10 分，第 2 题 10 分） ）1疲劳裂纹扩展各阶段在断口上有何特征表现？(10 分)2何谓尺寸效应?为什么尺寸越大的构件其性能相对越差? (10 分)四、作图题（共 18 分）某材料的 b 为 990Mpa，其 -1 为 520Mpa，任选作出一种疲劳图，在图中标明在任意的 r 条件下的 r 及 max， min， m， a，并标明该疲劳图的应力循环安全工作区。
