《材料力学性能A》试卷参考答案-A卷 - 南昌航空大学

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—B卷《材料力学性能B》试卷参考答案及评分标准》试卷参考答案及评分标准—

一、填空题（每个空格1分，共20分）

12345678910二、选择题（每小题3分，共30分）

1、d，

6、d2、a,d7、c3、b8、b4、c9、a5、b10、b

三、名词解释（每小题4分，共20分）

1、包申格效应

金属材料预先经过少量塑性变形（残余应变约1%~4%），卸载后再同方向加载，则规定残余伸长应力增加（2分）；反向加载，则规定残余伸长应力降低（2分），这种现象称为包申格效应。

2、缺口效应

在静载荷作用下，试件的缺口截面上应力状态发生变化，出现“缺口效应”。缺口效应包括两个方面内容：①引起应力集中，使缺口试样由原来的单向应力状态变

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成两向应力状态（薄板，平面应力状态），或者三向应力状态（厚板，平面应变状态）（2分）；②缺口使塑性材料的强度提高，但塑性降低，增加金属的脆性趋向（2分）。

3、应力强度因子KI

金属材料中裂纹尖端附近各点的应力分量取决于强度因子KI（2分），KI的大小直接影响应力场的大小，反映出应力场的强弱程度（2分），称之为应力场强度因子。

4、金属疲劳

金属部件在变动应力和应变长期作用下（2分），由于累积损伤而引起的断裂现象称为疲劳（2分）。

5、氢脆

由于氢和应力的共同作用（2分）而导致金属材料产生脆断（2分）的现象称为氢脆。

四、简答题（每小题5分，共20分）

1、韧性断裂之前金属材料出现明显的宏观塑性变形，韧性断裂是一个缓慢的撕裂过

程，裂纹扩展过程中通过塑性变形不断消耗能量。断裂面一般平行于最大切应力，并与主应力成45度角。断口呈纤维状、灰暗色（3分）。

脆性断裂之前基本上不发生塑性变形，是一个突然发生的断裂过程。断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，呈放射状或结晶状（2分）。

2、低温脆性的物理本质包含以下三个方面：

（1）断裂机理由微孔聚集型韧性断裂转变为冷脆穿晶解理断裂；（2分）

（2）bcc金属中C、N间隙原子在位错区形成柯氏气团，增加了位错运动的阻力；

（2分）

（3）低温脆性还可能与迟屈服现象有关。（1分）

3、由于焊接处出现晶粒粗大、成分偏析、热疲劳区、热应力、裂纹等，导致脆性明

显增大（3分），韧脆转变温度提高，容易出现低应力脆性断裂（2分），所以焊

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接船舶比鉚接船舶容易发生脆性破坏。

4、磨损过程分为跑合阶段（磨合阶段）、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段（3分）；磨

损可分为粘着磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损三种类型。（2分）

五、论述题（10分）

答：格雷菲斯提出实际材料中已经存在裂纹，当作用于材料的平均应力还很低时，材料内部的局部应力集中已达到理论断裂强度，从而使裂纹快速扩展并导致脆性断裂。根据能量平衡原理可以计算出裂纹自动往前扩展时的临界应力，即裂纹体强度。（5分）

局限性：格雷菲斯裂纹理论只适用于脆性固体，如玻璃、陶瓷、超高强度钢等，这些脆性材料裂纹尖端的塑性变形可以忽略，只有这样裂纹一旦开始扩展才能导致脆性断裂。对于裂纹尖端出现明显塑性变形的裂纹体，则需要使用格雷菲斯-奥罗万-欧文公式计算断裂强度。（5分）