材料的宏微觀力學(xué)性能習(xí)題及答案匯總

1、第 1 頁(yè) 共 14 頁(yè)習(xí)題 11.1 彈塑性力學(xué)的研究對(duì)象、內(nèi)容是什么？與材料力學(xué)比較，有何異同？其基本假設(shè)又是什 么？1. 2 如圖 1.21 所示的三角形截面水壩，材料的比重為 ，承受著比重為 1 液體的壓力，已xx ax by yy cx dy y求得應(yīng)力解為 xy dx ay ，試根據(jù)直邊及斜邊上的表面條件確定系數(shù)a,b,c和 dxqx223y 3 qy應(yīng)力分量為若體積力為零，1.3如圖 1.22所示的矩形板， AB 邊只受垂直于邊界的面力作用， 而CD 邊為自由表面， 設(shè)其試求常數(shù) c1和c2，并畫(huà)出 AB 及 BC 邊上的面力分布圖。圖 1.21yBAho2hx2DCl圖 1.2

2、11.4證明 (1) 應(yīng)力的三個(gè)主方向互相垂直； (2) 三個(gè)主應(yīng)力 1， 2， 3 必為實(shí)根。1.5 判斷下述命題是否正確，并簡(jiǎn)短說(shuō)明理由：(1) 若物體內(nèi)一點(diǎn)的位移 u,v,w 均為零，則該點(diǎn)必有應(yīng)變 x y z 0。(2) 在 x 為常數(shù)的直線上，若 u 0 ，則沿該線必有 x 0 。(3) 在 y為常數(shù)的直線上，若 u 0 ，則沿該線必有 x 0 。(4) 滿足平衡微分方程又滿足應(yīng)力邊界條件的應(yīng)力必為正確解(設(shè)該問(wèn)題的邊界條件全部為應(yīng)力邊界條件 )。1.6 假定物體被加熱至定常溫度場(chǎng) T x1,x2,x3 時(shí)，應(yīng)變分量為 11 22 33 T 答案參見(jiàn)我的新浪博客： 第 2 頁(yè) 共 1

3、4 頁(yè)12 31 32 0，其中 為線膨脹系數(shù)，試根據(jù)應(yīng)變協(xié)調(diào)方程確定溫度場(chǎng) T 的函數(shù)形式。1.7 試問(wèn)什么類(lèi)型的曲面在均勻變形后會(huì)變成球面。21.8 將某一小的物體放入高壓容器內(nèi)，在靜水壓力 p 0.45N /mm 作用下，測(cè)得體積應(yīng)變 e 3.6 10 5 ，若泊松比 v 0.3 ，試求該物體的彈性模量 E 。1.9 在某點(diǎn)測(cè)得正應(yīng)變的同時(shí)，也測(cè)得與它成 60 和 90 方向上的正應(yīng)變，其值分別為0 100 10 6， 60 50 10 6 ， 90 150 10 6 ，試求該點(diǎn)的主應(yīng)變、最大剪應(yīng)變和主應(yīng) 力( E 2.1 105N /mm3 s12 s22 s32s 。1.13 設(shè) I

4、1、 I 2為應(yīng)力張量第一、第二不變量，試用I1、 I2表示 Mises 屈服條件。z 1 21.14 已知半徑 50mm，厚為 3mm 的薄壁圓管， 保持z ，材料拉伸屈服極限為 40kg/mm 2，試求此圓管屈服時(shí)軸向載荷 P 和扭矩 M s的值。1.15 續(xù)上題，在如下二種情況下，試求塑性應(yīng)變?cè)隽康谋取?答案參見(jiàn)我的新浪博客： ， 0.3)。1.10 試推導(dǎo)體積變形應(yīng)變能密度 Wv 及畸變應(yīng)變能密度 Wd的公式分別為：181K iiij ij1Wvii jj4G6W ij ij1.11根據(jù)彈性應(yīng)變能理論的應(yīng)變能公式2 ij ij ，導(dǎo)出材料力學(xué)中桿件拉伸、彎曲及圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)變能公式分別為

5、：U 彎曲2M 2 x dx 120lEIddz2dz1l20 EIU 扭轉(zhuǎn)1l210lGI1.12 設(shè) s1、 s2、 s3為應(yīng)力偏量，試證明用應(yīng)力偏量表示Mises 屈服條件時(shí)，其形式為第 3 頁(yè) 共 14 頁(yè)(1) 單向拉伸應(yīng)力狀態(tài)， 1 (2) 純剪應(yīng)力狀態(tài)，1.16 已知材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線為sE1E E1 ，用此材料制成的薄壁圓筒受拉力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的作用。試用增量理論按如下加載路線計(jì)算軸向應(yīng)變z 和剪切應(yīng)變 z 。1)開(kāi)始時(shí)沿 z 軸方向加載至 zs ，保持此應(yīng)力值，再增加剪應(yīng)力直至3)2)開(kāi)始時(shí)使剪應(yīng)力達(dá)到3 ，保持 z 的值不變，再增加軸向應(yīng)力軸向應(yīng)力和剪應(yīng)力按3 :1 z s3

6、:1的比例增加直至z s ， 3z ，使其達(dá)到習(xí)題 22.1 裂紋有那些類(lèi)型？它們的各自特征是什么？2.2 試說(shuō)明迭加原理求應(yīng)力強(qiáng)度因子的原理及方法。2.3 試說(shuō)明應(yīng)力狀態(tài)與塑性區(qū)的相互關(guān)系。2.4 試說(shuō)明斷裂韌性和臨界斷裂應(yīng)力之間的關(guān)系。2.5 Kachanov 在 1958 年是如何定義連續(xù)性缺陷變量的？它與現(xiàn)在的損傷變量定義有什么區(qū) 別？2.6 損傷有哪些類(lèi)型？各類(lèi)損傷的主要表現(xiàn)形式是什么？2.7 如何選擇合適的損傷變量？選擇損傷變量的主要原則是什么？2.8 什么是有效應(yīng)力？什么是應(yīng)變等效原理？2.9 如考慮裂紋閉合效應(yīng)，有效應(yīng)力應(yīng)如何修正？2.10 損傷的各向異性特征主要是什么？在各種

7、類(lèi)型的損傷問(wèn)題中最大損傷面(裂紋面、 空洞面)的方位有何共性？2.11 什么是 “虛擬無(wú)損構(gòu)形 ”？它的作用是什么？ Murakami 是如何定義二階對(duì)稱(chēng) 損傷 張量的？其物理意義是什么？答案參見(jiàn)我的新浪博客： 圖 2.21 習(xí)題 12 的圖2.12 如圖 2.21 所示的平面裂紋體，若 b 遠(yuǎn)小于 a，而且在端部的相對(duì)位移為 v，試求此情 形下的應(yīng)變能量釋放率 GI 。2.13 如圖 2.4 所示的 I 型平面裂紋問(wèn)題，設(shè)在平面應(yīng)變狀態(tài)下，如果 2a 2.5cm ，對(duì)于 0.3,0.1%和0.5%E 和 E 兩種情形，分別計(jì)算裂紋中心處的張開(kāi)位移 2 的大小，并說(shuō)明 這么大的位移是否容易觀察

8、得到。22.14 某壓力容器壁厚為 h，半徑為 R，所用材料的屈服極限為s 1000N /mm ，斷裂韌性3為 KIC 1200N.mm 2 ，設(shè)容器含有長(zhǎng)度方向?yàn)槿萜鬏S線方向的穿透型裂紋，其長(zhǎng)度為2a 3.8mm ，試求容器發(fā)生脆斷的臨界壓力 pIC 的大小。2.15 試說(shuō)明宏微觀破壞力學(xué)的發(fā)展歷史，由此你對(duì)科學(xué)的發(fā)展有什么理解？習(xí)題 33.1 拉伸試驗(yàn)可以測(cè)定哪些力學(xué)性能？對(duì)拉伸試件有什么基本要求？3.2 拉伸圖與應(yīng)力應(yīng)變曲線有什么區(qū)別？應(yīng)力應(yīng)變曲線與真應(yīng)力真應(yīng)變曲線又有什么 區(qū)別？如何根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變曲線確定拉伸性能？3.3 如何測(cè)定斷面收縮率 ?3.4 怎樣提高材料的屈服強(qiáng)度？3.5 直徑

9、 10mm 的正火態(tài) 60Mn 鋼拉伸試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下 ( d 9.9mm 為屈服平臺(tái)剛結(jié)束時(shí) 的試樣直徑 )F kN ：39.5，43.5，47.6， 52.9， 55.4，54.0，52.4， 48.0，43.1d mm ：9.91，9.87， 9.81，9.65，9.21，8.61，8.21，7.41，6.78 (1)試?yán)L制應(yīng)力應(yīng)變曲線；(2)試?yán)L制未修正的和修正的真應(yīng)力真應(yīng)變曲線；(3)求 s, b, b, b, k 。答案參見(jiàn)我的新浪博客： 第 5 頁(yè) 共 14 頁(yè)3.6 在測(cè)試扭轉(zhuǎn)的屈服強(qiáng)度時(shí)為什么采用 0.3 ，而不是像測(cè)拉伸屈服強(qiáng)度0.2那樣去測(cè) 0.2 ？3.7 為什么說(shuō)用

10、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)可以大致判斷出材料的k 與 Sk 的相對(duì)大小 ?能否根據(jù)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)中試樣的斷口特征分析引起開(kāi)裂的應(yīng)力的特征 ?3.8 用 d0 0.9mm, l0 75mm 的 GCrl5 鋼(淬火 200回火 )試樣進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，其試驗(yàn)數(shù)據(jù) 記錄如下：M N m ： 139.7，186.3，217.7，254.0，269.7，283.4，293.0， 305.0： 11.5， 15.7 ， 26.3， 34.3， 46.0， 59.6， 78.7 ， 98.1 ， 117.5其中 M p 139.7N m,M0.3 217.7N m,Mk 305.0N m(1)繪制曲線；(2)求 p, 0.3, k,

11、G。3.9 哪些材料適合進(jìn)行抗彎試驗(yàn)？抗彎試驗(yàn)的加載形式有哪兩種？其最大彎矩在哪個(gè)位置？ 試用圖表示。3.10 有一飛輪殼體，材料為灰鑄鐵，其零件技術(shù)要求抗彎強(qiáng)度應(yīng)大于400N mm2，現(xiàn)用30mm 340mm 的試棒進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，實(shí)際測(cè)試結(jié)果如下，問(wèn)是否滿足技術(shù)要求？第一組： d 30.2mm, L 300 mm , Pbb 14.2kN第二組： d 32.2mm, L 300 mm , Pbb 18.3kN3.11 試綜合比較單向拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮和剪切試驗(yàn)的特點(diǎn)。如何根據(jù)實(shí)際應(yīng)用條件來(lái) 選擇恰當(dāng)?shù)脑囼?yàn)方法衡量材料的力學(xué)性能？3.12 材料為灰鑄鐵，其試樣直徑 d 30mm ，原標(biāo)

12、距長(zhǎng)度 h0 45mm 。在壓縮試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)試 樣承受到 485kN 壓力時(shí)發(fā)生破壞，試驗(yàn)后長(zhǎng)度 h 40mm 。試求其抗壓強(qiáng)度和相對(duì)收縮率。3.13 雙剪試樣尺寸為 12.3mm ，當(dāng)受到載荷為 21.45kN 時(shí)試樣發(fā)生斷裂，試求其抗剪強(qiáng)度。3.14 今要用沖床從某種薄鋼板上沖出一定直徑的孔， 在確定需多大沖剪力時(shí)應(yīng)知材料的哪種 力學(xué)性能指標(biāo)，采用何種試驗(yàn)方法測(cè)定它 ?3.15 今有以下各種材料，欲評(píng)定材料在靜載條件下的力學(xué)行為，給定測(cè)試方法有單向拉伸、 單向壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)和硬度五種，試對(duì)給定的材料選定一種或兩種最佳的測(cè)試方法。 材料：低碳鋼、灰鑄鐵、高碳工具鋼(經(jīng)淬火低溫回火 )、結(jié)構(gòu)陶

13、瓷、玻璃、熱塑性材料。習(xí)題 4答案參見(jiàn)我的新浪博客： 第 6 頁(yè) 共 14 頁(yè)4.1 硬度的定義是什么，硬度試驗(yàn)有什么特點(diǎn)？常見(jiàn)的硬度試驗(yàn)方法有哪些？4.2 試說(shuō)明下列力學(xué)性能指標(biāo)的物理意義HB ； HRA； HV100； HS ；4.3 試比較布氏、洛氏、維氏硬度試驗(yàn)原理的異同，并說(shuō)明他們的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍。4.4 肖氏硬度和捶擊式布氏硬度都是動(dòng)力法測(cè)材料的硬度，試問(wèn)這兩種方法的試驗(yàn)原理一樣 嗎？為什么？4.5 同一材料用不同的硬度測(cè)定方法所測(cè)得的硬度值有無(wú)確定的關(guān)系？為什么？有兩種材料的硬度分別為 200HBS10 / 1000和 45HRC ，問(wèn)哪一種材料硬？4.6 顯微硬度有何用途。4

14、.7 何謂幾何相似原理？若材料為黑色金屬HB 140 ，當(dāng)鋼球直徑為 2.5mm時(shí)，則其試驗(yàn)力應(yīng)是多少？4.8布氏硬度試驗(yàn)時(shí)要求試樣最小厚度不應(yīng)小于壓痕深度的10 倍，試推導(dǎo)出試樣最小厚度的公式。若某棒料的布氏硬度值為 280 HBS10 / 3000 ，問(wèn)試驗(yàn)用棒料的允許最小厚度是多少？4.9 一個(gè) 10mm 的圓柱試樣在端面及圓周側(cè)面上所測(cè)得的洛氏硬度值是否相等？以哪個(gè)為準(zhǔn)？4.10 現(xiàn)有如下工作需測(cè)定硬度，選用何種硬度試驗(yàn)方法為宜？(1) 陶瓷涂層 (2) 灰鑄鐵 (3) 大齒輪 (4) 淬火后的高硬度制件(5)退火狀態(tài)下的軟鋼 (7)滲碳鋼； (8) 硬質(zhì)合金 (9) 大型機(jī)架4.11

15、 下列的硬度要求或?qū)懛ㄊ欠裢桩?dāng)？為什么：(1) 100HBS10 /3000 ；(2) 150HBS10 / 3000 / 10； (3) 15HRC ； (4) 100HBW 0.05 ；2(5) 500HRS5 / 750 ； (6) 640 HV 30 / 20 ； (7) 45HRCkgf /mm4.12 某一鋼件毛坯測(cè)布氏硬度時(shí)，壓頭用10mm 鋼球、載荷為 3000kg ，測(cè)得壓坑直徑為3.34mm，問(wèn) HBS、 HRC、 b 各為多少？習(xí)題 55.1 試述韌性斷裂與脆性斷裂的區(qū)別。工程構(gòu)件中，為什么脆性斷裂最危險(xiǎn) ?5.2 試述微孔聚集型斷裂的全過(guò)程，若材料的基體塑性相同，第二相

16、質(zhì)點(diǎn)密度大小對(duì)斷口中 韌窩的大小和深淺有何影響？5.3 巳知淬火后 200回火的 CrMnSi 鋼的宏觀正斷抗力 Sk 3236MPa ，屈服抗力 s 745MPa 。試問(wèn)它在三向拉伸 (S1 S2+S，S30.75S)，單向拉伸，扭轉(zhuǎn)，三向壓縮 (S1 S2 -0.3S,S3 -S)狀態(tài)下各發(fā)生何種形式破壞？ ( O.25)2 5 -8th5.4 退火純鐵的 2Jm2，E 2105MPa ，d 2.5 10-8cm，試求其理論斷裂強(qiáng)度答案參見(jiàn)我的新浪博客： 第 7 頁(yè) 共 14 頁(yè)5.5若一簿板內(nèi)部存在一條長(zhǎng) 3mm 的裂紋，且 d310-8cm，試求其脆性斷裂時(shí)的斷裂應(yīng)力。 (設(shè) th 0

17、.1E 2104MPa)5.6 有一材料 E21011Nm2， 8N m，試計(jì)算在 7107Nm2 的拉應(yīng)力作用下，該材 料能擴(kuò)展的裂紋的最小長(zhǎng)度。 (KIa )5.7 在什么條件下易出現(xiàn)沿晶斷裂？怎樣才能減小沿晶斷裂傾向？5.8 何謂應(yīng)力強(qiáng)度因子，其表達(dá)式的一般形式如何？5.9 線彈性斷裂力學(xué)建立了新的斷裂判據(jù)，試舉例說(shuō)明它在工程中的應(yīng)用：例 1：一塊含有長(zhǎng)為 16mm 中心穿透裂紋的鋼板，受到 350MPa 垂直于裂紋平面的 應(yīng)力作用。(1) 如果材料的屈服強(qiáng)度是 1400MPa，求塑性區(qū)尺寸和裂紋尖端有效應(yīng)力強(qiáng)度因子值。(2) 如果材料的屈服強(qiáng)度為 385MPa，求塑性區(qū)尺寸和裂紋尖端有

18、效應(yīng)力強(qiáng)度因子值。 (3)試比較和討論上述二種情況下，對(duì)應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子進(jìn)行塑性修正的意義。例 2：設(shè)有屈服強(qiáng)度為 415MPa，斷裂韌性 KIC 為 132 MPa m ，厚度分別為 100mm 和 260mm 的兩塊很寬的合金鋼板。 如果板都受 300MPa 的拉應(yīng)力作用， 并設(shè)板內(nèi)有長(zhǎng)為 46mm 的中心穿透裂紋，試問(wèn)此兩板內(nèi)裂紋是否都擴(kuò)展？例 3：已知一構(gòu)件的工作應(yīng)力800MPa，裂紋長(zhǎng) 2a 4mm，應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子義KIa ，鋼材 KIC 隨增加而下降，其變化如下表所示：(MPa) 11001200130014001500/ MPa mKIC 108.585.569.854.346.5

19、若按屈服強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)為 n1.4，試找出既保證材料強(qiáng)度儲(chǔ)備又不發(fā)生脆性斷裂 的鋼材。若 n1.7 時(shí)，上述材料是否能滿足要求 ?5.10測(cè)定平面應(yīng)變斷裂韌性 KIC 的試件有哪些基本要求？如何測(cè)得有效的KIC 值?在用三點(diǎn)彎曲試件測(cè)定尺 KIC 時(shí)，所用試件的尺寸為 B 30mm，W 60mm，S 240mm，預(yù)制疲勞裂紋 (包括機(jī)械缺口 )的深度 a32mm，P556kN ，Pmax60.5kN，試計(jì)算條件斷裂韌性 KQ， 5.11可采用怎樣的技術(shù)措施提高材料的斷裂韌性KIC 值?5.12 試述 COD 的意義。5.13 試述 J 的意義。5.14 在導(dǎo)出估算切口強(qiáng)度的公式時(shí)作了哪些假

20、設(shè)和近似?據(jù)此說(shuō)明上述公式的適用范圍。5.15 為什么低強(qiáng)度高塑性材料的切口敏感度小，高強(qiáng)度塑性材料的大， 而脆性材料是完全切 口敏感的 ?5.16 什么是沖擊韌性 ?用于測(cè)定沖擊韌性的試件有哪兩種主要形式？測(cè)定的沖擊韌性如何表示?5.17 沖擊韌性值在工程中有什么實(shí)用價(jià)值？5.18 何謂低溫脆性 ?在哪些材料中發(fā)生低溫脆性？5.19 何謂韌脆轉(zhuǎn)變 ?如何確定韌脆轉(zhuǎn)變溫度？有哪些因素影響韌一脆轉(zhuǎn)變溫度?5.20 對(duì)于顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的界面斷裂韌性，目前還沒(méi)有實(shí)驗(yàn)及理論結(jié)果。 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一 個(gè)實(shí)驗(yàn)方法直接確定顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的界面斷裂韌性，并具體給出理論模型。答案參見(jiàn)我的新浪博客： 第

21、8 頁(yè) 共 14 頁(yè)習(xí)題 66.1 殘余應(yīng)力對(duì)材料的力學(xué)性能有重要影響，試總結(jié)一下殘余拉應(yīng)力和殘余壓應(yīng)力對(duì)應(yīng)力腐 蝕開(kāi)裂的影響。6.2 殘余應(yīng)力的概念6.3 殘余應(yīng)力的產(chǎn)生是不可避免的，試說(shuō)出幾種工件常見(jiàn)的殘余應(yīng)力，說(shuō)明其產(chǎn)生原因，并 說(shuō)出其按其影響范圍屬于哪種分類(lèi)。6.4 試說(shuō)出三種日常生活中去除、調(diào)整殘余應(yīng)力的工藝，并說(shuō)明其屬于什么方法。6.5 試?yán)e出幾種你所知道或用過(guò)的殘余應(yīng)力的測(cè)試方法，并說(shuō)出其屬于哪一類(lèi)測(cè)試方法。6.6欲測(cè) 7-3 黃銅試樣的應(yīng)力，用 CoK 照射 400面，當(dāng)0時(shí)， 2 150.4 ，當(dāng) 45 時(shí)，2 150.9 ，試計(jì)算試樣表面宏觀應(yīng)力。 ( a 0.369 5

22、 nm, E 8.83 104 MPa, 0.35 )習(xí)題 77.1 名詞解釋 高周疲勞，低周疲勞，應(yīng)力幅7.2 一超靜定架由三根等截面桿構(gòu)成，如下圖所示，該架在500oC 環(huán)境下承受集中載荷 P ，試按陳化理論公式分析蠕變應(yīng)力。已知其材料參數(shù)為 E 2*105MPa ， A 5*10 13， n 2，7.3 .在上題中，設(shè)桿 1 和桿 2 夾角為 ，試用時(shí)間硬化理論 c B t ，分析其蠕變應(yīng)力。7.4 試述疲勞破壞與靜力破壞的本質(zhì)區(qū)別。7.5 一半徑為 a 的圓截面桿僅承受扭轉(zhuǎn)力矩 M ，試用 準(zhǔn)則分析其壽命。7.6 一等溫場(chǎng)厚壁筒，內(nèi)外半徑各為 a及 b ，承受不變的內(nèi)壓 P ，請(qǐng)用連續(xù)

23、損傷計(jì)算方法分 析蠕變破壞。7.7 疲勞行為經(jīng)驗(yàn)規(guī)律有哪些？7.8 試述低周疲勞循環(huán)中的壽命載荷曲線的含義。答案參見(jiàn)我的新浪博客： 第 9 頁(yè) 共 14 頁(yè)7.9 解釋蠕變累積損傷的內(nèi)涵。習(xí)題 88.1 解釋下列名詞(1 ) 應(yīng)力腐蝕； (2) 氫蝕； (3) 白點(diǎn)； (4) 氫化物致脆； (5) 氫致延滯斷裂； (6) 腐蝕疲勞；(7) 聲發(fā)射； (8) 動(dòng)極化掃描技術(shù)； (9) 交流阻抗譜測(cè)試技術(shù)。8.2 說(shuō)明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義(1) K 1scc ；(2) da/dt ；(3) K H; (4) C ; (5) SCC; (6) C；(7) K C8.3 試述金屬產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的條件。

24、材料的應(yīng)力腐蝕具有什么特點(diǎn)？8.4 對(duì)一開(kāi)有單邊缺口的大試樣，在持久載荷作用下的裂紋擴(kuò)展率進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)材料在 腐蝕介質(zhì)加速下呈階段和階段而無(wú)階段。當(dāng)預(yù)制裂紋深度a 為 3mm 時(shí)，在 50MPa 載荷作用下裂紋剛好擴(kuò)展，當(dāng)裂紋擴(kuò)展至 5mm時(shí)，進(jìn)入第階段，其中 da /dt 2 10 6mm/ s，試問(wèn)材料 K SCC是多少？裂紋在第階段能經(jīng)歷多長(zhǎng)時(shí)間？材料的 K C 20MPa m8.5 某高強(qiáng)度鋼的 0.2 1400MPa ， K C 77.5MPa m 在水介質(zhì)中的 K scc 21.3MPa m ，裂1/2 紋擴(kuò)展到第階段的 da /dt 2 10 6mm/ s ，第階段結(jié)束時(shí)的

25、K 62MPa m 。該材料制成的機(jī)件在水介質(zhì)中工作， 工作拉應(yīng)力 400MPa 。探傷發(fā)現(xiàn)該機(jī)件表面有半徑 0 4mm 的 半圓形裂紋。試粗略估算其剩余壽命。8.6 何謂氫致延滯斷裂？為什么高強(qiáng)度鋼的氫致延滯斷裂是出現(xiàn)在一定的應(yīng)變速率和溫度范 圍內(nèi)？8.7 試述區(qū)別高強(qiáng)度鋼的應(yīng)力腐蝕與氫致延滯斷裂的方法。8.8 有一 M 24栓焊橋梁用高強(qiáng)度螺栓，采用 40B鋼調(diào)質(zhì)制成，抗拉強(qiáng)度為 1200MPa 承受拉應(yīng) 力 650MPa 。在使用中，由于潮濕空氣及雨淋的影響發(fā)生斷裂事故。觀察斷口發(fā)現(xiàn)，裂紋從 螺紋根部開(kāi)始，有明顯的沿晶斷裂特征，隨后是快速脆斷部分。斷口上有較多腐蝕產(chǎn)物，且 有較多的二次裂

26、紋。試分析該螺栓產(chǎn)生斷裂的原因，并考慮防止這種斷裂的措施。8.9 有一導(dǎo)彈緊固件用超高強(qiáng)度鋼制成，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，封存在山洞之中，幾年后發(fā)現(xiàn)緊固 部位有明顯裂紋，試解釋產(chǎn)生原因。8.10有一高強(qiáng)度鋼 s 1000 MPa ，在T 300K 時(shí)探傷發(fā)現(xiàn)鋼中有一裂紋 a 4mm，一般認(rèn)為裂尖前方有一塑性區(qū)，從而裂紋可以鈍化成一個(gè)曲率為 的尖端口，最大 h s 1/ 2，如果氫的應(yīng)變場(chǎng)是球?qū)ΨQ(chēng)，即 1 2 3，已知鋼的 V H 2.0cm 3 / mol ，試求裂紋處塑性區(qū) 中的最大氫富集度。8.11 試說(shuō)明環(huán)境介質(zhì)對(duì)金屬材料的疲勞性能有何重要影響及其原因。答案參見(jiàn)我的新浪博客： 第 10 頁(yè) 共 1

27、4 頁(yè)8.12.金屬材料的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展曲線有哪些形式？8.13 試解釋埋在潮濕地區(qū)的鐵桿，其腐蝕最嚴(yán)重的部位常在剛露出地面的一段，為什么？8.14 海水中行走的船舶， 試分析其螺旋槳有可能出現(xiàn)的斷裂形式？你如何在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬它 的工作條件，并對(duì)其損傷進(jìn)行評(píng)價(jià)。8.15 有人想用聲發(fā)射技術(shù)檢測(cè)黃銅在沸騰的MgCl 2 （溫度約 100 C ），但他所用聲發(fā)射儀器配用的換能器只能在常溫下使用，你能設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)裝置幫助他完成該實(shí)驗(yàn)嗎？習(xí)題 99.1 材料系統(tǒng)包含那些要素，這些要素之間的關(guān)系是怎樣的？9.2 材料的結(jié)構(gòu)層次有那些劃分方法，具體又分為那些層次？9.3 有限元方法是在什么情況下產(chǎn)生的？9

28、.4 有限元方法的理論基礎(chǔ)是什么？9.5 如何通過(guò)最小位能原理建立有限元求解方程？有限元法的分析過(guò)程是怎樣的？9.6 多晶體均勻化處理方法采用了那些假說(shuō)？9.7 有那些多晶體模型？9.8 原子間作用勢(shì)是怎樣描述的，經(jīng)驗(yàn)性對(duì)勢(shì)有那幾種類(lèi)型？9.9 在分子動(dòng)力學(xué)模擬中為什么要使用恒壓系統(tǒng)或者恒溫系統(tǒng)？9.10 傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法模擬裂紋尖端有什么困難？用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬裂紋尖端 的基本方案是怎樣的？9.11 虛功原理有哪兩種不同形式？各和彈性力學(xué)的什么方程相等效？你能準(zhǔn)確地表述它們嗎？9.12 什么是最小位能原理？它是如何導(dǎo)出的？9.13 什么是位移插值函數(shù)？選擇位移模式的原則是什么？9.1

29、4 由本章的學(xué)習(xí)，你對(duì)多尺度模擬有什么認(rèn)識(shí)？9.15 一長(zhǎng)方形波板如圖 9.12 所示，其兩端受均勻拉伸 p。板長(zhǎng) 12cm，寬 4cm，厚 1cm。材 料 E 2.0 105 MPa ， 0.3 。均勻拉力 p 5MPa 。試用有限元法求解板內(nèi)應(yīng)力，并和精確 解比較。圖 9.12 習(xí)題 15 圖習(xí)題 1010.1 應(yīng)力對(duì)鐵磁材料性能的影響？10.2考慮一個(gè)具有大的正磁晶各向異性 （K1 0）的立方鐵磁性晶體 ,在退磁態(tài)下 ,僅含 100和答案參見(jiàn)我的新浪博客： 第 11 頁(yè) 共 14 頁(yè)111疇,現(xiàn)使其沿 010方向磁化。計(jì)算在 010方向的伸長(zhǎng)量與該方向的磁化強(qiáng)度間的函數(shù)關(guān)系。10.3 試

30、證：沿不同晶軸方向?qū)⒁昏F磁立方晶體磁化到飽和時(shí)的磁化功為K1W110 W1004K1 K2W111 W1003 2710.4 什么樣的電疇結(jié)構(gòu)有利于提高 BaTiO 3 單晶的壓電性 ?習(xí)題 1111.1 試述薄膜的定義及分類(lèi)。11.2 查閱相關(guān)書(shū)籍，了解薄膜有哪些特殊用途。11.3 壓痕法能測(cè)量薄膜的哪些力學(xué)性能，試分別簡(jiǎn)要說(shuō)明其原理。11.4 已知薄膜中存在殘余應(yīng)力， 作壓痕實(shí)驗(yàn)的深度為 200nm，A 2 10 nm2，A0 1 10 nm2，6H 3GPa ，求 R。若 A 1 106nm2 , A0 2 106 nm2, 求 R 。 ( Berkovich 壓頭 )11.5 殘余應(yīng)力

31、對(duì)薄膜性能會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響？11.6 膜與基體界面間結(jié)合類(lèi)型有哪些？11.7 閱讀文獻(xiàn) 17，詳細(xì)了解劃痕法測(cè)量薄膜斷裂韌性的具體過(guò)程。11.8 氣泡法測(cè)量界面斷裂韌性時(shí)，試樣是怎樣準(zhǔn)備的？11.9 壓痕法測(cè)量薄膜的硬度與傳統(tǒng)硬度測(cè)試的根本區(qū)別是什么？11.10 影響薄膜摩擦學(xué)特性的因素有哪些？習(xí)題 1212.1 名詞解釋 黏彈性 , 蠕變 , 應(yīng)力松弛 , 高彈性 , 時(shí)間 - 溫度等效， Boltzmann 疊加原理12.2 推導(dǎo)三參量固體的本構(gòu)關(guān)系式 (12-15)12.3 高分子材料高彈性的特點(diǎn)有哪些 ?t 1 t 212.4 設(shè)某高分子材料的松弛模量函數(shù)為 E(t) E1eE2e

32、，試計(jì)算下圖所示應(yīng)變歷史作02用下 2t1 時(shí)刻后的應(yīng)力。答案參見(jiàn)我的新浪博客： 第 12 頁(yè) 共 14 頁(yè)12.5 已知某縣黏彈性材料的松弛模量函數(shù)為 E(t) E0e t ，試寫(xiě)出其蠕變?nèi)崃亢瘮?shù) J(t) 。12.6 在 WLF 方程中，選取不同的溫度作為參考溫度T0 時(shí)，方程形式不變，只是方程中的參*數(shù) C1 和 C2 取值不同。取 T0 Tg ，則有普適參數(shù) C1 C1 17.44 ， C2 C2 51.6 。試求 oT0 Tg 50 C 時(shí)的材料參數(shù) C1 和 C2 。12.7 聚苯乙烯在同樣的應(yīng)力作用下進(jìn)行蠕變,已知材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 Tg 為 358K. 試問(wèn) :溫度為 423

33、K 時(shí)的蠕變比溫度為 393K 時(shí)的蠕變大約快多少 ?12.8保持伸長(zhǎng)量不變的橡膠帶 , 273K時(shí)的作用力為 45kg. 試求 323K時(shí)的作用力為多少 ? 12.9 已知 Mooney-Rivilin 應(yīng)變能函數(shù)為 W C10(I1 3) C01(I2 3) ，試推導(dǎo)單軸拉伸條件下 橡膠的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，即 Mooney-Rivilin 方程。12.10 影響高分子材料脆韌轉(zhuǎn)變的因素有哪些？12.11 銀紋引發(fā)判據(jù)主要有哪些？簡(jiǎn)述銀紋的擴(kuò)展機(jī)理。習(xí)題 1313.1 名詞解釋陶瓷，熱沖擊，熱震斷裂，熱震損傷13.2 試述陶瓷材料與金屬材料在彈性變形、塑性變形和斷裂方面的區(qū)別。13.3 試述陶瓷材料蠕變機(jī)理與金屬材料蠕變機(jī)理異同點(diǎn)。13.4 目前測(cè)試陶瓷材料斷裂韌性的方法有哪些？13.5含有一條貫穿厚度的表面裂紋的氧化釔穩(wěn)定ZrO 2的切口梁在四點(diǎn)彎曲方式 (型 )下破壞。梁的高度是 10mm，斷裂應(yīng)力為 100MPa ，臨界斷裂尺寸 (c)為1mm， ZrO 2的楊氏模量和 泊松比分別為 200GPa 和 0.30。請(qǐng)求出該材料的斷裂表面能、斷裂韌性和裂紋擴(kuò)展阻力。13.6 一塊帶切口的 Al2O3厚板，含有一