钢筋混凝土材料的力学性能 复习题

第一章 钢筋混凝土的材料力学性能

一、填空题：

1、《混凝土规范》规定以 强度作为混凝土强度等级指标。

2、测定混凝土立方强度标准试块的尺寸是 。

3、混凝土的强度等级是按 划分的，共分为 级。

4、钢筋混凝土结构中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点

的钢筋，通常称它们为 和 。

5、钢筋按其外形可分为 、 两大类。

6、HPB300、 HRB335、 HRB400、 RRB400表示符号分别为 。

7、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于于残余应变为 时的应力作为名

义屈服点，称为 。

8、对于有明显屈服点的钢筋，需要检验的指标有 、 、 、

等四项。

9、对于无明显屈服点的钢筋，需要检验的指标有 、 、 等三项。

10、钢筋和混凝土是两种不同的材料，它们之间能够很好地共同工作是因

为 、 、 。

11、钢筋与混凝土之间的粘结力是由 、 、 组成的。其

中 最大。

12、混凝土的极限压应变cu ε包括 和 两部分， 部分越

大，表明变形能力越 ， 越好。

13、钢筋的冷加工包括 和 ，其中 既提高抗拉又提高抗

压强度。

14、有明显屈服点的钢筋采用 强度作为钢筋强度的标准值。

15、钢筋的屈强比是指 ，反映 。

二、判断题：

1、规范中，混凝土各种强度指标的基本代表值是轴心抗压强度标准值。（ ）

2、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。（ ）

3、采用边长为100mm 的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为

0.95。（ ）

4、采用边长为200mm 的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为

1.05。（ ）

5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值的依据是条件屈服强度。（ ）

6、对任何类型钢筋，其抗压强度设计值y y f f '=。（ ）

7、钢筋应在焊接前冷拉。（）

8、混凝土的收缩和徐变对钢筋混凝土结构都是有害的。（）

9、冷拉后的钢筋不可以作受压钢筋。（）

10、钢材的含C量越大，钢材的强度越高，因此在建筑结构选钢材时，应选用含C 量较高的钢筋。（）

三、单项选择题：

1、混凝土极限压应变值随混凝土强度等级的提高而（）。

A增大B减小C不变D视钢筋级别而定

2、混凝土延性随混凝土强度等级的提高而（）。

A增大B减小C不变D视钢筋级别而定

3、同强度等级的混凝土延性随加荷速度的提高而（）。

A增大B减小C不变D视钢筋级别而定

4、地上放置一块钢筋混凝土板，在养护过程中表面出现微细裂缝，其原因是（）。

A混凝土徐变变形的结果B混凝土收缩变形的结果C混凝土与钢筋产生热胀冷缩差异变形的结果D是收缩与徐变共同作用的结果

5、钢筋经冷拉后（）。

A屈服强度提高但塑性降低B屈服强度提高但塑性不变C屈服强度提高且塑性也提高D强度与塑性均降低

6、冷拉钢筋只能做（）。

A受压钢筋 B 没有限制C受拉钢筋D架立筋

7、混凝土的强度等级是按（）划分的。

A轴心抗压强度B轴心抗拉强度C立方体抗压强度D没有统一规定

8、建筑工地和预制构件厂经常检验钢筋的力学性能指标，下列4个指标中，（）不能通过钢筋拉伸实验来检验？

A屈服强度B极限强度C冷弯特性D伸长率

9、以下关于混凝土收缩的论述（）不正确？

A混凝土水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大B骨料所占体积越大，级配越好，收缩越大C在高温高湿条件下，养护越好，收缩越小D在高温、干燥的使用环境下，收缩大

10、当建筑采用混凝土结构，下列材料选择中（）有错误？

A钢筋混凝土结构的混凝土不应低于C15；当采用HRB335级钢筋时，混凝土不宜低于C20 B当采用HRB400和RRB400级钢筋时，及重复荷载时，混凝土不得低于C25 C预应力混凝土结构的混凝土强度等级不低于C30 D当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力筋时，混凝土不宜低于C40

四、简答题

1、什么是混凝土结构？包括哪几种类型?

2、什么是素混凝土结构？其特点及应用情况如何?

3、什么是钢筋混凝土结构

4、什么是劲性钢筋混凝土结构？其特点如何?

5、什么是预应力钢筋混凝土结构？

6、钢筋混凝土的主要有哪些主要优缺点？

7、为什么说混凝土结构已经成为世界各国占主导地位的结构？

8、混凝土在构造上有什么特点？

9、什么叫混凝土立方强度？规范规定以什么强度作为混凝土强度等级指标？

10、测定混凝土立方强度的标准试块的尺寸为多少？工程上还有哪两种尺寸？如何进行换算的？

11、C30含义是什么？

12、《混凝土规范》中混凝土强度等级是按什么划分的？分几个等级？

13、为什么采用混凝土立方体抗压强度作为划分混凝土强度的主要标准？

14、混凝土的泊松比系数为多少？什么情况下采用？

15、何谓混凝土收缩、膨胀？对结构有什么危害？有哪些措施可避免或减少？

16、什么叫混凝土的徐变？产生的原因？有哪些因素影响？对结构的影响如何？

17、混凝土的延性？对结构有何影响？影响混凝土延性的因素有哪些？工程上是如何考虑的？

18、钢筋按化学成分的不同，分为哪几种形式？含C量对钢材强度有何影响？

19、钢筋按其加工工艺、外形、力学性能的不同可分为哪几种形式？

20、热轧钢筋根据其强度的高低分哪几个级别？各级钢筋的代表符号是怎样的？

21、什么是冷轧带肋钢筋？其性能如何？如何分级的？各适用于什么情况？

22、何为钢绞线？有何作用？

23、什么是冷轧扭钢筋？

24、有明显屈服点的钢筋为什么采用屈服强度作为钢筋强度的标准值？

25、什么是条件屈服强度？

26、什么是钢筋的屈强比？它反映了什么问题？

27、什么叫伸长率？它反映钢材哪方面的性能？如何表示？

28、什么叫冷弯性能？它反映钢筋的什么性能？

29、施工现场检验钢筋的质量主要有哪几项指标？

30、什么叫冷拉？什么叫冷拉时效？

31、冷拉钢筋的作用是什么？

32、使用冷拉后的钢筋应有哪些注意事项？

33、需要焊接的钢筋为什么要先焊接后冷拉？

34、什么叫钢筋的冷拔？

35、混凝土结构对钢筋性能的要求有哪些？

36、钢筋与混凝土是两种性质不同的材料为什么能共同工作？

37、钢筋和混凝土之间的粘结力是如何产生的？

38、保证钢筋与混凝土之间粘结力的措施？

39、钢筋的锚固长度如何计算？

40、为什么伸入支座的受力钢筋要有一定的锚固长度？钢筋在绑扎搭接时，为什么

要有足够的搭接长度？

41、实际工程中如果伸入支座钢筋的锚固长度不够时，应采取什么措施？

42、光面的钢筋为什么要做弯钩？一个钢筋弯钩增加长度是多少？

43、《混凝土结构设计规范》对钢筋和混凝土材料的选择有何规定？

44、钢筋常用直径是多少？工程设计中如何选择钢筋直径？

45、钢筋为什么需要连接？有哪两种连接方式？

46、如何选择钢筋的连接方式？

47、实际工程中，如何确定受力钢筋接头的位置？

48、受力钢筋连接中，什么情况属于同一连接区段：

49、同一构件位于同一受力区段内相邻受力筋钢筋绑扎搭接接头连接长度有何要

求？为什么要做要求？

50、同一构件位于同一受力区段内相邻受力筋钢筋接头的百分率有何要求？

51、在纵向受力钢筋搭接长度范围内，对箍筋的设置做何要求？

参考答案

一、 填空题：

1、立方强度

2、边长为150mm 的立方体

3、立方强度 14个等级

4、软钢 硬钢

5、光面钢筋 变形钢筋

6、φ

7、%2.0=ε 条件屈服强度

8、屈服强度y f 极限抗拉强度f t 塑性性能 冷弯性能

9、极限抗拉强度f t 塑性性能 冷弯性能

10、钢筋和混凝土之间存在粘结力 钢筋与混凝土材料的线膨胀系数接近 混凝土

能裹住钢筋

11、化学胶着力 摩擦力 机械咬合力 机械咬合力

12、弹性应变 塑性应变 塑性 强 延性

13、冷拉 冷拔 冷轧

14、屈服强度

15、钢筋的屈服强度与极限抗拉强度之比 结构可靠性的潜力（安全储备）

二、 判断题：

1、×

2、×

3、∨

4、∨

5、∨

6、×

7、×

8、∨

9、∨10、×

三、单项选择题：

1、B

2、B

3、B

4、B

5、A

6、C

7、C

8、C

9、B 10、B

四、简答题：

1、以混凝土为主要材料制作的结构称为混凝土结构。

包括：素混凝土结构、钢筋混凝土结构、劲性钢筋混凝土结构、预应力钢筋混凝土结构等。

2、是指由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构。

由于这种结构的承载能力低、性质脆、易开裂、破坏前无预兆，在建筑工程中，一般只将用作基础的垫层或室内外地坪，很少将其做成主要受力构件。

3、是指由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构。

4、混凝土结构不但可以采用圆钢筋配筋，而且可以采用角钢、槽钢、工字钢、钢管等型钢或用钢板焊接成型钢形式的钢材配筋。由于型钢或用钢板焊接成的型钢刚度比圆钢筋大，因此将这种钢筋称为劲性钢筋，将用这种钢筋做成的混凝土结构称为劲性钢筋混凝土结构。

（我国有时也将这种结构称为“型钢混凝土结构”。日本称其为“钢骨混凝土结构”。英、美等国称其为“钢-钢筋混凝土结构”或“外包混凝土的钢结构”。）劲性钢筋混凝土结构具有承载力大、抗震性能好和施工方便等优点，在日本应用得较为普遍。由于劲性钢筋混凝土结构的钢材用量比普通钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构多，因此，我国以往较少采用这种结构。近20年来，随着高层建筑和大跨度结构的发展，考虑到抗震的要求，有一部分高层建筑和大跨度结构全部或部分地采用了劲性钢筋混凝土结构。

5、预应力混凝土结构是在结构受荷前，在其可能开裂的部位（受拉区），预先人为地施加压应力，以抵消或减少外荷载产生的拉应力，使构件在正常使用荷载下下开裂或者裂缝开得晚些、裂缝开展的宽度小一些的结构。

6、钢筋混凝土结构除了比素混凝土结构具有较高的承载力和较好的受力性能以外，与其他结构相比还具有下列特点：

主要优点有：

（1）取材容易：

混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。另外，还可有效利用矿渣、粉煤灰等工业废料。

（2）合理用材：

钢筋混凝土结构合理地发挥了钢筋和混凝土两种材料的性能，与钢结构相比，可以降低造价。

（3）耐久性：

密实的混凝土有较高的强度，同时由于钢筋被混凝土包裹，不易锈蚀，维修费用也

很少，所以钢筋混凝土结构的耐久性比较好（混凝土碳化、冻融、氯离子、碱骨料反应、密实性等因素）。

（4）耐火性：

混凝土包裹在钢筋外面，火灾时钢筋不会很快达到软化温度而导致结构整体破坏（不

会像木结构那样燃烧，也不会像钢结构那样很快达到软化温度而破坏）。与裸露的木结构、钢结构相比耐火性要好。

（5）可模性好：

根据需要，可以较容易地浇筑成各种形状和尺寸的钢筋混凝土结构。

（6）整体性：

整浇或装配整体式钢筋混凝土结构有很好的整体性，刚度大，又具有较好的延性，

有利于抗震、抵抗振动和爆炸冲击波。

其主要缺点有：

（1） 自重大（普通钢筋混凝土比重3

/25m KN ）：

这对于大跨度结构、高层建筑结构及抗震不利，也给运输和施工吊装带来困难。

（2）抗裂性较差：

混凝土的抗拉强度非常低，因此受拉和受弯等构件在正常使用时往往带裂缝工作，

尽管裂缝的存在并不一定意味着结构发生破坏，但是它影响结构耐久性和美观。当裂缝

数量较我和开展较宽时，还将给人造成一种不安全感。同时对一些不允许出现裂缝或对

缝宽度有严格限制的结构，要满足这些要求就需要提高工程造价。

（3）性质脆：

混凝土有脆性随着混凝土强度等级的提高而加大。

（4）隔热隔声性能也较差。

（5）施工时费工大、模板用料多、施工周期长，施工还要受到气候的限制。

7、与钢结构、木结构以及砌体结构相比，混凝土结构出现得较晚，但是由于它具有

许多其他结构无法相比的优点，所以在建筑领域发展得很快。即使在以往钢结构占主导

地位的超高层建筑中，也正在逐步地为混凝土结构或钢-混凝土结构所取代。目前，混凝

土结构在许多领域中都已经取代其他结构，成为世界各国占主导地位的结构。随着建设

事业的不断发展，混凝土结构在土木建筑工程中所占的比重将会越来越大。

8、普通混凝土是由水泥、砂、石和水组成。在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为

骨料；水泥与水形成水泥浆，包裹在骨料表面并填充其空隙。水泥浆在硬化前起润滑作

用，赋予拌和物一定和和易性，便于施工。水泥浆硬化后将骨料胶结成一个坚实的整体。

混凝土在构造上有下面几个主要特点：

（1）水泥水化所需要的水，远小于混凝土施工时和易性所要求的水。因此，拌和在

混凝土中的水在混凝土硬化后，一部分和水泥消化，一部分残留在混凝土内，一部分挥

发空气中使混凝土形成许多微细的空隙。所以，混凝土是一种多空隙、不均匀的物体；

（2）水泥水化的过程可能要延续几个月、几年或几十年，因此，混凝土的硬结过程

也很长，混凝土的许多物理和力学性能需要延续一段较长的时间才能趋于稳定；

（3）混凝土在空气中结硬时，水泥石产生收缩。当水泥石收缩较大时，在骨料与水

泥石的粘结面以及水泥石内部有可能产生许多细微的裂缝。

9、按标准方法制作、养护的边长为150mm 的立方体试块，在28天龄期用标准试验

方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为立方体抗压标准强度，以k cu f ,表示。

规范规定以混凝土立方强度作为混凝土强度等级指标。

10、标准试块尺寸为：边长为150mm 的立方体，工程上还有用边长为100mm 或边

长200mm 的立方体试块。

由于试件的尺寸效应，需将非标准试块实测值乘以换算系数转换成标准试件的立方

体抗压强度标准值，其换算关系为：

)100(95.0)150(,,k cu k cu f f =

)200(05.1)150(,,k cu k cu f f =

11、C30表示混凝土立方体抗压强度的标准值为302/mm N 。

12、是按混凝土立方强度划分的，是衡量混凝土强度大小的基本指标，也是评价混

凝土等级的标准。分14个等级（C15~C80）。

13、（1）混凝土是一种很好的抗压材料，在混凝土结构中主要用于承受压力，以混

凝土立方体抗压强度作为划分混凝土的主要标准，可以较好地反映混凝土的主要受力特

征。

（2）混凝土的其他力学性能，如轴心抗压强度和轴心抗拉强度等，都与混凝土立方

体抗压强度有一定的关系。

（3）立方体抗压试验最简单，结果最稳定。

14、混凝土横向应变与纵向应变之比即混凝土的泊松比，在钢筋混凝土板、壳结构

计算时，常需用到混凝土的泊松系数（泊松比ν）。

实用上常取6.0=ν或6

1=ν。 15、（1）混凝土的收缩与膨胀：混凝土在空气中的结构结硬时，体积会收缩；在水

中结硬时，体积会膨胀，一般收缩值比膨胀值要大得多。

（2）收缩对钢筋混凝土的危害很大。对一般构件来说，收缩会引起初应力，甚至产

生早期裂缝，因为钢筋的存在企图阻止混凝土的收缩，这样将使钢筋受压，混凝土受拉，当拉应力过大时，混凝土便出现裂缝。此

件产生预应力损失。

（3）减少混凝土收缩裂缝的措施有：

①加强混凝土的早期养护；

②减少水灰比；

③提高水泥标号，减少水泥用量；

④加强混凝土密实振捣；

⑤选择弹性模量大的骨料；

⑥在构造上设置伸缩缝、设置施工后浇带、配置一定数量的构造筋等。

16、（1）徐变是指混凝土在长期不变荷载的作用下，应变随时间持续增长的现象。

（2）产生原因：

①混凝土受荷后产生的水泥胶体粘性流动要持续比较长的时间，所以混凝土棱柱体

在不变荷载作用下，这种粘性流动还要继续发展；

②混凝土内部微裂缝在荷载长期作用下将继续发展和增加，从而引起裂缝的增长。

（3）影响徐变的因素：

①内在因素：混凝土组成配合比是影响徐变的内在因素。骨料的弹性模量越大、骨

料的体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小；

②环境影响：养护及使用条件下的温度、温度是影响徐变的环境因素。受荷前养护

的温度、湿度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小，蒸汽养护可使徐变减少约

20%~25%。试件受荷后所处使用环境的温度越高、湿度越低，徐变就越大。因此高温干

燥环境将使徐变显著增大；

③应力条件：包括施加初应力的水平和加荷时混凝土的龄期，是影响徐变的重要因

素。加荷时试件的龄期越长，混凝土中结晶体的比例越大，胶体的粘性流动就越小，徐

变也越小。加荷龄期相同时，初应力越大，徐变也越大。

（4）对结构的危害：混凝土的徐变对钢筋混凝土构件的受力性能有重要影响。

①受弯构件在荷载长期作用下使挠度增加；

②长细比较大的柱偏心距增大；

③预应力混凝土构件将会产生较大的预应力的损失。

（4）采取措施：

17、（1）延性是指混凝土耐受变形的能力或混凝土的后期变形能力。

（2）对结构的影响：延性好，可以防止构件脆性破坏，对抗震结构特别有利。

（3）影响因素：

① 强度等级：低强混凝土受压时的延性要比高强度混等级混凝土的好些；

②加荷速度：同强度等级的混凝土随加荷速度的降低，延性有所增加。

③横向钢筋（螺旋筋）的约束作用使混凝土应力-应变曲线的峰值应力和相应峰值应

变均有提高，而以极限应变的提高最为明显。

因此，工程上，受地震作用的梁、柱和节点区，采用间距较密的箍筋约束混凝土，

不仅可使混凝土强度有所提高，而且可以有效地提高构件的延性。

18、建筑用钢材有普通碳素结构钢和普通低合金钢两类。钢筋的力学性能主要取决

于它的化学成分。

随着C 的增加，钢材的强度增加，但塑性和可焊性降低。建筑用钢材，主要用低碳

钢和中碳钢。

（1）低碳钢：%22.0

（2）中碳钢：%60.0~%22.0

（3）高碳钢：%60.0

19、（1）按其加工工艺：可分为热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋和钢丝四类。

（2）按外形：光面钢筋和变形钢筋两种。

（3）按力学性能：把钢筋分为有明显屈服点的钢筋（软钢：热轧钢筋和冷轧钢筋）和无明显屈服点的钢筋（硬钢：钢丝、钢绞线及热处理钢筋）

20、分成四个级别，如图1-1

（1）HPB300：光面；

（2）HRB335：螺纹和人字纹两种，变形钢筋的螺纹形式已逐渐被月牙纹取代；

（3）HRB400：月牙纹（新Ⅲ级钢）；

（4）RRB400：余热处理钢筋，是用屈服度当于HRB335的钢筋在轧制后穿水冷却，然后利用芯部的余热对钢筋表面的淬水硬壳回火处理而成的变形钢筋。其性能接近于HRB400级钢筋，但不如HRB400级钢筋稳定，焊接时钢筋回火强度有所降低，因此应用范围受到限制。

图1-1 热轧钢筋的外形

21、（1）冷轧带肋钢筋是采用强度较低、塑性较好的普通低碳钢或低合金钢热轧圆盘条钢筋为母材，经冷轧或冷拔减径后在其表面冷轧成具有三面或二面月牙形横肋的钢筋，如图1-2（a）、（b）所示。

轧制普通低碳钢牌号有：HPB215和HPB300热轧盘圆条钢筋。

低合金钢热轧圆盘条钢筋牌号有：24MnTi和20MnSi等热轧盘圆条钢筋。

（2）母材的力学性能是影响冷轧带肋钢筋力学性能的主要因素之一。一般来说，母材的强度越高，塑性越好，则冷轧带肋钢筋的强度也高，塑性也好。鉴于我国目前生产冷轧带肋钢筋的母材的品种较多，冷轧加工工艺也不尽相同，冷轧带肋钢筋的强度差异较大。

（3）分五个级别：CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170。

CRB550级钢筋：由于强度较低，主要用以替换钢筋混凝土结构中的小直径HPB300级光圆钢筋，做钢筋混凝土结构构件中的受力主筋、架立钢筋、分布钢筋和箍筋。

CRB650 、CRB800级钢筋：由于强度较高，主要用以取低冷拔钢丝作预应力混凝土

中小构件的受力钢筋。（有专门的设计与施工操作规程）

（a ） （b ） （c ）

图1-2 冷轧钢筋的外形

22、由直径为4~10mm 的中、高强钢丝捻制成的钢绞线，直径不超过15.2mm ，可盘成卷状，用于做预应力筋，如图1-2（c ）所示。

23、冷轧扭钢筋是以热轧光圆钢筋HPB300为原材料，按规定的工艺参数，经钢筋冷轧扭机一次加工轧扁扭曲连续螺旋状的冷强化钢筋，如图1-3所示。其规格按原材料直径5.6φ、8φ、10φ、12φ分别有5.6r φ、8r φ、10r φ、12r φ， 抗拉强度标准值为2/600mm KN 。

图1-3 冷轧扭钢筋外形

24、有明显屈服点的钢筋，当结构构件中某一截面钢筋应力达到屈服强度后，它将在荷载基本不增加的情况下产生持续的塑性变形，以致无法使用。而根据各类结构构件的试验表明，绝大多数构件的钢筋尚未进入强化阶段之前或最多进入强化段后不久就将产生最终破坏。因此，钢筋的屈服强度是钢筋强度的设计依据。

25、硬钢的极限强度很高，变形很小，没有明显的屈服点，通过取相应于残余应变为0.2%时的应力2.0σ作为名义屈服点，并称之为“条件屈服强度”。即取：b σσ85.02.0=（b σ为国家标准的极限抗拉强度）。

26、屈强比：钢筋的屈服强度与极限抗拉强度之比。

表示结构可靠性的潜力（作为安全储备），抗震结构中，考虑到钢筋有可能受拉进入强化段，因此要求钢筋的屈强比不大于0.8，因而钢筋的极限抗拉强度是检验钢筋质量的另一强度指标。

27、钢筋的伸长率：是钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比率（用标距为5d 或者说

10d 试件，现在多采用5d ，以节省材料）。%1001

12?-=l l l ε 伸长率大的钢筋塑性好，拉断前有明显的预兆，伸长率小的钢筋塑性差，其破坏突然发生，呈脆性特征。有明显屈服点的钢筋有较大的伸长率，无明显屈服点的钢筋伸长率很小。

28、冷弯是将钢筋绕一定规定直径的辊进行弯曲（两个参数：弯心直径和冷弯角度），在达到规定的冷弯角度（180度或90度）时，钢筋应不出现裂缝或断裂。

因此冷弯性能可间接地反映钢筋的塑性性能和内在质量（应无裂纹、鳞落断裂现象）。

29、对于有明显屈服点的钢筋：

（1）钢筋屈服强度y f ；

（2）钢筋极限抗拉强度t f ；

（3）塑性；

（4）冷弯性能。

无明显屈服点的钢筋：因无明显的屈服台阶，不检验屈服强度，质量检验只检验后三项。

30、（1）冷拉：是在常温下将钢筋拉伸至超过其屈服强度（即强化阶段）的某一应力值，然后卸荷至零，以提高钢筋抗拉强度的办法。

（2）冷拉时效：钢筋冷拉后，经过一段时间钢筋的屈服强度比原来的屈服强度有所提高，但塑性性能却降低，这种现象称为时效硬化（冷拉时效）。

31、（1）提高钢筋屈服强度，使钢筋伸长，起到节省钢材的作用；

（2）调直钢筋；

（3）自动除锈；

（4）检查焊接质量。

32、（1）冷拉只提高钢筋的抗拉强度，不提高抗压强度，不宜做受压钢筋；

（2）先焊接后冷拉。

（3）冷拉后钢筋的伸长率有所降低，为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性，冷拉时应同时控制应力和应变。

33、因为时效硬化与温度有很大关系，温度过高（超过450度以上）强度反而降低而塑性性能却有所增加，温度超过700度时，钢材会恢复到冷拉前的力学性能，不会发生时效硬化。因此为了避免冷拉钢筋在焊接时高温软化，要先焊接后进行冷拉。

34、冷拔：将钢筋用强力拔过比它本身直径还小的硬质合金拔丝模，这时钢筋同时受到纵向和横向压力的作用，截面变小而长度拔长。经过几次冷拔，钢丝强度比原来有很大提高，但塑性降低很多，而且经过拉拔后的钢丝没有明显的屈服点的流幅。

冷拔即提高抗拉强度也提高抗压强度。

35、（1）强度高：采用较高强度的钢筋可以节省钢材，获得较好的经济效益；

（2）塑性好：要求钢筋在断裂前有足够的变形，能给人以破坏的预兆。因此，应保

证钢筋的伸长率和冷弯性能合格；

（3）可焊性好：在很多情况下，钢筋的接长和钢筋之间的连接需要通过焊接。因此要求在一定工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好；

（4）为了使钢筋的强度能够充分被利用和保证钢筋与混凝土共同工作，二者之间应有足够的粘结力。

在寒冷地区，对钢筋的低温性能也有一定的要求。

36、（1）钢筋和混凝土之间存在粘结力，能使两者协调变形、相互作用、共同受力；

（2）钢筋与混凝土之间的线膨胀系数接近，当所处环境温度变化时，它们之间不会产生相对变形使粘结力遭到破坏；

（3）混凝土能裹住钢筋，使钢筋不易生锈，也不致因受火灾使钢筋达到软化温度导致结构破坏，因而钢筋混凝土结构具有耐久性。

37、（1）化学胶着力：由于混凝土颗料的化学吸附作用，在钢筋与混凝土接触面上产生一种胶结力。此力数值很小，在整个粘结锚固力中不起明显作用；

（2）摩擦力：混凝土硬化时体积收缩，将钢筋紧紧握固而产生一种能抵制相互滑移的摩擦阻力；

（3）机械咬合力：钢筋表面凸凹不平，与混凝土之间产生机械咬合作用，这种机械咬合作用往往很大，约占粘结力的一半以上，是粘结力的主要来源。

38、（1）钢筋的搭接长度和锚固长度；

（2）钢筋的最小间距和混凝土保护层最小厚度；

（3）规定了钢筋接头处箍筋的加密；

（4）规定了光面钢筋端部要做弯钩。

39、d f f l t y

a α=

式中：f y —普通钢筋、预应力钢筋的抗拉强度设计值；

f t —混凝土轴心抗拉强度设计值，当混凝土强度等级高于C40时按C40取用；

d —钢筋的直径；

α—钢筋的外形系数。

40、（1）支座锚固长度：

设锚固长度的目的是通过该长度上粘结力应力的积累，使钢筋在支座中锚固可靠，不会被拔出。

（2）钢筋绑扎搭接长度：

只有在搭接长度足够时，才能通过钢筋与混凝土之间的粘结力来传递钢筋与混凝土之间的内力。

41、采取机械锚固措施：如弯钩、弯折及附加锚固措施（如焊横向钢筋、焊角钢和钢板等）所提供的粘结锚固作用，如图1-4所示。

图1-4 钢筋机械锚固的形式及构造要求

42、光面钢筋的粘结性能较差，故除直径12mm以下的受压钢筋及焊接网或焊接骨架中的光面钢筋外，其余光面钢筋的末端均应设置弯钩。

其弯钩增加长度如图1-5所示。

图1-5 光圆钢筋的弯钩

43、（1）混凝土的选用：

①钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15；

②当采用HPB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20；

③当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20；

④预应力混凝土结构的混凝土强度等级不得低于C30；

⑤当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40；

⑥基础垫层的混凝土可采用C10。

（2）钢筋的选用：

①普通钢筋宜优先采用HRB400级和HRB335级钢筋，也可采用HPB300和RRB400级钢筋。

提倡用HRB400钢筋作为我国钢筋混凝土结构的主力钢筋。

② 预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋。

44、钢筋的直径范围并不表示在此范围内任何直径的钢筋钢厂都生产。钢厂提供的钢筋直径为6mm ，6.5mm ，8mm ，8.2mm ，10mm ，12mm ，14mm ， 16mm ，18mm ，20mm ，22mm ，25mm ，28mm ，32mm ，36mm ，40mm ，50mm 。其中，d=8.2mm 的钢筋仅适用于有纵肋的热处理钢筋。设计时，应在表1-1的直径范围和上述提供的直径内选择钢筋。直径大于40mm 的钢筋主要用于大坝一类大体积混凝土结构中。当采用直径大于40mm 的钢筋时，应有可靠的工程经验。

表1-1 常用热轧筋的种类、代表符号、直径范围和强度标准值

45、钢厂生产的热轧钢筋，当直径较细时采用盘条供货，当直径较粗时采用直条供货。盘条钢筋长度较长，连接次数较少，直条钢筋长度有限，连接是常有的事。

工程实践中，钢筋连接可分为两类：

（1）绑扎连接；

（2）机械连接或焊接。

46、（1）对于轴心受拉及小偏心受拉杆件（如桁架和拱的拉杆）的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头；

（2）当受拉钢筋的直径mm d 28 及受压钢筋的直径mm d 32 时，不宜采用绑扎搭接接头；

（3）需进行疲劳验算的构件，其纵向受拉钢筋不得采用绑扎搭接接头，也不宜采用焊接接头，且严禁在钢筋上焊有任何附件（端部锚固除外）；

（4）当直接承受动力荷截的钢筋混凝土吊车梁、屋面梁及屋架下弦的纵向受拉钢筋必须采用焊接接头时，应符合下列规定：

①必须采用闪光接触对焊，并去掉接头的毛刺及卷边；

②同一连接区段内纵向受拉钢筋焊接接头面积百分率不应大于25%，此时，焊接接头连接区段的长度应取为45d （d 为纵向受力筋的较大直径）；

③ 疲劳验算时，应符合规范相应的规定要求。

47、（1）受力钢筋接头宜设置在受力较小处，同一根钢筋上宜少设接头；

（2）同一构件中相邻的纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开。

48、受力钢筋连接中，什么情况属于同一连接区段：

（1）钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1.3倍搭接长度。凡搭接接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均属于同一连接区段，如图1-6所示；

图1-6 同一连接区段内纵向受拉钢筋绑扎搭接接头

（2）机械连接接头位于d 35≤范围内时，视为同一连接区段；

（3）焊接连接接头位于d 35≤且mm 500≤长度以内，应视为位于同一连接区段。

49、搭接接头可视为锚固的一个特例，但搭接接头的受力情况更为不利。由于搭接范围内两根钢筋贴近且同时受力，钢筋与混凝土间的粘结作用被削弱，钢筋间的混凝土易被磨碎或剪坏，因此要求如下：

（1）纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应根据位于同一连接区段内的钢筋搭接接头面积百分率按下式计算：

a l l l ζ=≥300mm

l l ——纵向受拉钢筋的搭接长度；

a l ——纵向受拉钢筋的锚固长度；

ζ——纵向受拉钢筋搭接长度修正系数，按表1-2取用。

表1-2 纵向受拉钢筋搭接长度修正系数

（2）构件中的纵向受压筋，当采用搭接接头连接时，其受压搭接长度不应小于受拉搭接长度的0.7倍，且不小于200mm ，即：

a l l l ζ7.0=≥200mm

50、（1）同一连接区段内纵向钢筋绑扎接头的面积百分率要求如下：

①对于梁类、板类及墙类构件，不宜大于25%；

②对于柱类构件，不宜大于50%；

③当工程中确有必要增大受拉钢筋搭接接头面积百分率时，对梁类构件，不应大于50%；对板类、墙类及柱类构件，可根据实际情况放宽。

（2）在受力较大处设置机械接头时，接头处受拉钢筋接头面积百分率不宜大于50%。纵向受压钢筋接头的百分率不受限制；

（3）直接承受动力荷载的结构采用机械连接接头时，接头百分率不大于50%；

（4）采用焊接接头时，纵向受拉钢筋接头百分率不大于50%，纵向受压钢筋接头面积不受限制。

51、（1）箍筋直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍；

（2）当钢筋受拉时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于200mm ；

（3）当受压钢筋直径mm d 25 时，尚应在搭接接头两个端面外100mm 范围内各设置两个箍筋。

材料力学性能考试答案

《工程材料力学性能》课后答案 机械工业出版社 2008第2版 第一章 单向静拉伸力学性能 1、 试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什么？ 2、 决定金属屈服强度的因素有哪些？【P12】 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。 外在因素：温度、应变速率和应力状态。 3、 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？【P21】 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 4、 剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？【P23】 答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。 5、 何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？ 答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。 6、 论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路，推导格雷菲斯方程，并指出该理论的局限性。 【P32】 答： 212?? ? ??=a E s c πγσ，只适用于脆性固体,也就是只适用于那些裂纹尖端塑性变形可以忽略的情况。 第二章 金属在其他静载荷下的力学性能 一、解释下列名词： （1）应力状态软性系数—— 材料或工件所承受的最大切应力τ max 和最大正应力σmax 比值，即： () 32131max max 5.02σσσσσστα+--== 【新书P39 旧书P46】 （2）缺口效应—— 绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体，往往存在截面的急剧变化，如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等，这种截面变化的部分可视为“缺口”，由于缺口的存在，在载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化，产生所谓的缺口效应。【P44 P53】 （3）缺口敏感度——缺口试样的抗拉强度σbn 的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σ b 的比值，称为缺口敏感度，即： 【P47 P55 】 （4）布氏硬度——用钢球或硬质合金球作为压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。【P49 P58】 （5）洛氏硬度——采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以测量压痕深度所表示的硬度 【P51 P60】。 （6）维氏硬度——以两相对面夹角为136。的金刚石四棱锥作压头，采用单位面积所承受

钢筋混凝土材料的力学性能 复习题

第一章 钢筋混凝土的材料力学性能 一、填空题： 1、《混凝土规范》规定以 强度作为混凝土强度等级指标。 2、测定混凝土立方强度标准试块的尺寸是 。 3、混凝土的强度等级是按 划分的，共分为 级。 4、钢筋混凝土结构中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点 的钢筋，通常称它们为 和 。 5、钢筋按其外形可分为 、 两大类。 6、HPB300、 HRB335、 HRB400、 RRB400表示符号分别为 。 7、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于于残余应变为 时的应力作为名 义屈服点，称为 。 8、对于有明显屈服点的钢筋，需要检验的指标有 、 、 、 等四项。 9、对于无明显屈服点的钢筋，需要检验的指标有 、 、 等三项。 10、钢筋和混凝土是两种不同的材料，它们之间能够很好地共同工作是因 为 、 、 。 11、钢筋与混凝土之间的粘结力是由 、 、 组成的。其 中 最大。 12、混凝土的极限压应变cu ε包括 和 两部分， 部分越 大，表明变形能力越 ， 越好。 13、钢筋的冷加工包括 和 ，其中 既提高抗拉又提高抗 压强度。 14、有明显屈服点的钢筋采用 强度作为钢筋强度的标准值。 15、钢筋的屈强比是指 ，反映 。 二、判断题： 1、规范中，混凝土各种强度指标的基本代表值是轴心抗压强度标准值。（ ） 2、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。（ ） 3、采用边长为100mm 的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为 0.95。（ ） 4、采用边长为200mm 的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为 1.05。（ ） 5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值的依据是条件屈服强度。（ ） 6、对任何类型钢筋，其抗压强度设计值y y f f '=。（ ）

材料力学性能试题(卷)集

判断 1.由内力引起的内力集度称为应力。（×） 2.当应变为一个单位时，弹性模量即等于弹性应力，即弹性模量是产生100%弹性变形所需的应力。（√） 3.工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力条件下产生的弹性变形就越大。（×） 4.弹性比功表示金属材料吸收弹性变形功的能力。（√） 5.滑移面和滑移方向的组合称为滑移系，滑移系越少金属的塑性越好。（×） 6.高的屈服强度有利于材料冷成型加工和改善焊接性能。（×） 7.固溶强化的效果是溶质原子与位错交互作用及溶质浓度的函数，因而它不受单相固溶合金（或多项合金中的基体相）中溶质量所限制。（×） 8.随着绕过质点的位错数量增加，留下的位错环增多，相当于质点的间距减小，流变应力就增大。（√） 9.层错能低的材料应变硬度程度小。（×） 10.磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，其中以腐蚀的危害最大。（×） 11.韧性断裂用肉眼或放大镜观察时断口呈氧化色，颗粒状。（×） 12.脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，长呈放射状或结晶状。（√） 13.决定材料强度的最基本因素是原子间接合力，原子间结合力越高，则弹性模量、熔点就越小。（×） 14.脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性变形量几乎为零。（√） 15.脆性金属材料在压缩时除产生一定的压缩变形外，常沿与轴线呈45°方向产生断裂具有切断特征。（√）

16.弯曲试验主要测定非脆性或低塑性材料的抗弯强度。（×） 17.可根据断口宏观特征，来判断承受扭矩而断裂的机件性能。（√） 18.缺口截面上的应力分布是均匀的。（×） 19.硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能。（√） 20.于降低温度不同，提高应变速率将使金属材料的变脆倾向增大。（×） 21.低温脆性是材料屈服强度随温度降低急剧下降的结果。（×） 22.体心立方金属及其合金存在低温脆性。（√） 23.无论第二相分布于晶界上还是独立在基体中，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变温度升高。（√） 24.细化晶粒的合金元素因提高强度和塑性使断裂韧度K IC下降。（×） 25.残余奥氏体是一种韧性第二相，分布于马氏体中，可以松弛裂纹尖端的应力峰，增大裂纹扩展的阻力，提高断裂韧度K IC。（√） 26.一般大多数结构钢的断裂韧度K IC都随温度降低而升高。（×） 27.金属材料的抗拉强度越大，其疲劳极限也越大。（√） 28.宏观疲劳裂纹是由微观裂纹的形成、长大及连接而成的。（√） 29.材料的疲劳强度仅与材料成分、组织结构及夹杂物有关，而不受载荷条件、工作环境及表面处理条件的影响。（×） 30.应力腐蚀断裂并是金属在应力作用下的机械破坏与在化学介质作用下的腐蚀性破坏的叠加所造成的。（×） 31.氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。（√） 32.含碳量较低且硫、磷含量较高的钢，氢脆敏感性低。（×） 33.在磨损过程中，磨屑的形成也是一个变形和断裂的过程。（√）

材料力学性能考试题及答案

07 秋材料力学性能 一、填空：（每空1分,总分25分） 1.材料硬度的测定方法有、和。 2.在材料力学行为的研究中，经常采用三种典型的试样进行研究，即、和。 3.平均应力越高，疲劳寿命。 4.材料在扭转作用下,在圆杆横截面上无正应力而只有,中心处切 应力为,表面处。 5.脆性断裂的两种方式为和。 6.脆性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则；塑性材料切口根 部裂纹形成准则遵循断裂准则； 7.外力与裂纹面的取向关系不同，断裂模式不同，张开型中外加拉 应力与断裂面，而在滑开型中两者的取向关系则为。 8．蠕变断裂全过程大致由、和 三个阶段组成。 9．磨损目前比较常用的分类方法是按磨损的失效机制分为、和腐蚀磨损等。 10．深层剥落一般发生在表面强化材料的区域。

11．诱发材料脆断的三大因素分别是、和 。 二、选择：（每题1分，总分15分） （）1. 下列哪项不是陶瓷材料的优点 a）耐高温 b) 耐腐蚀 c) 耐磨损 d)塑性好 （）2. 对于脆性材料，其抗压强度一般比抗拉强度 a)高b)低c) 相等d) 不确定 （）3.用10mm直径淬火钢球，加压3000kg，保持30s，测得的布氏硬度值为150的正确表示应为 a) 150HBW10／3000／30 b) 150HRA3000／l0／ 30 c) 150HRC30／3000／10 d) 150HBSl0／3000／30 （）4.对同一种材料，δ5比δ10 a) 大 b) 小 c) 相同 d) 不确定 （）5.下列哪种材料用显微硬度方法测定其硬度。 a) 淬火钢件 b) 灰铸铁铸件 c) 退货态下的软钢 d) 陶瓷 （）6.下列哪种材料适合作为机床床身材料 a) 45钢 b) 40Cr钢 c) 35CrMo钢 d) 灰铸铁（）7.下列哪种断裂模式的外加应力与裂纹面垂直，因而 它是最危险的一种断裂方式。

工程材料力学性能

《工程材料力学性能》（第二版）课后答案 第一章材料单向静拉伸载荷下的力学性能 一、解释下列名词 滞弹性：在外加载荷作用下，应变落后于应力现象。 静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。 弹性极限：试样加载后再卸裁，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。 比例极限：应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。 包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限(σP)或屈服强度(σS)增加；反向加载时弹性极限(σP)或屈服强度(σS)降低的现象。 解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面－－解理面，一般是低指数，表面能低的晶面。 解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。 韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。 静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。 二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学性能指标? 答案：金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚度影响不大。 三、什么是包辛格效应，如何解释，它有什么实际意义? 答案：包辛格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降

材料成型基础复习考试题

复习题 一、填空题 1．材料力学性能的主要指标有、、、、疲劳强度等 2．在静载荷作用下，设计在工作中不允许产生明显塑性变形的零件时，应使其承受的最大应力小于，若使零件在工作中不产生断裂，应使其承受的最大应力小于。 3．ReL（σs）表示，（σ）表示，其数值越大，材料抵抗能力越强。 4．材料常用的塑性指标有和两种。其中用表示塑性更接近材料的真实变形。 5．当材料中存在裂纹时，在外力的作用下，裂纹尖端附近会形成一个应力场，用来表述该应力场的强度。构件脆断时所对应的应力强度因子称为，当K I >K I c 时，材料发生。 6．金属晶格的基本类型有、、三种。 7．亚共析钢的室温组织是铁素体+珠光体（F+P），随着碳的质量分数的增加，珠光体的比例越来越，强度和硬度越来越，塑性和韧性越来越。 8．金属要完成自发结晶的必要条件是，冷却速度越大，越大，晶粒越，综合力学性能越。 9．合金相图表示的是合金的____ 、、和之间的关系。 11．影响再结晶后晶粒大小的因素有、、、。12．热加工的特点是；冷加工的特点是。 13．马氏体是的固溶体，其转变温度范围（共析刚）为。 14．退火的冷却方式是，常用的退火方法有、、、、和。 15．正火的冷却方式是，正火的主要目的是、、。 16．调质处理是指加的热处理工艺，钢件经调质处理后，可以获得良好的性能。 17．W18Cr4V钢是钢，其平均碳含量（Wc）为：％。最终热处理工艺是，三次高温回火的目的是。

18．ZL102是合金，其基本元素为、主加元素为。19．滑动轴承合金的组织特征是或者。 20．对于热处理可强化的铝合金，其热处理方法为。 21．铸造可分为和两大类；铸造具有和成本低廉等优点，但铸件的组织，力学性能；因此，铸造常用于制造形状或在应力下工作的零件或毛坯。 22．金属液的流动性，收缩率，则铸造性能好；若金属的流动性差，铸件易出现等的铸造缺陷；若收缩率大，则易出现的铸造缺陷。 23.常用铸造合金中，灰铸铁的铸造性能，而铸钢的铸造性能。 24．铸型的型腔用于形成铸件的外形，而主要形成铸件的内腔和孔。25．一般铸件浇注时，其上部质量较，而下部的质量较，因此在确定浇注位置时，应尽量将铸件的朝下、朝上。 26．冒口的主要作用是，一般冒口厘设置在铸件的部位。 27．设计铸件时，铸件的壁厚应尽量，并且壁厚不宜太厚或太薄；若壁厚太小，则铸件易出现的缺陷；若壁厚太大，则铸件的。 28．衡量金属可锻性的两个主要指标是塑性与变形抗力、 塑性愈高，变形抗力愈小，金属的可锻性就愈好。 29．随着金属冷变形程度的增加，材料的强度和硬度，塑性和韧性 ，使金属的可锻性。 30．自由锻零件应尽量避免、、等结构。 31．弯曲件的弯曲半径应大于，以免弯裂。 32．冲压材料应具有良好的。 33．细晶粒组织的可锻性粗晶粒组织。 34．非合金钢中碳的质量分数愈低，可锻性就愈。 35．焊接方法按焊接过程的特点分、、三大类。 36．影响焊接电流的主要因素是焊条直径和焊缝位置。焊接时，应在保证焊接质量的前提下，尽量选用大的电流，以提高生产率。 37．电焊机分为和两大类。 38．焊缝的空间位置有、、、。39．焊接接头的基本形式有、、、。40．气体保护焊根据保护气体的不同，分为焊和焊等。41．点焊的主要焊接参数是、和。压力过大、电流过小，焊点强度；压力过小、电流过大，易、。 二、判断题 ( - )1．机器中的零件在工作时，材料强度高的不会变形，材料强度低的一定会产生变形。( - )2．硬度值相同的在同一环境中工作的同一种材料制作的轴，工作寿命是相同的。( - )3．所有的金属材料均有明显的屈服现象。 ( - )4．选择冲击吸收功高的材料制作零构件可保证工作中不发生脆断。

材料力学性能复习题

一、什么是蠕变，蠕变变形的机理是什么？ 蠕变就是金属在长时间恒温、恒载荷作用下，缓慢地产生塑性变形的现象。金属的蠕变变形主要是通过位错滑移，原子扩散等机理进行的。其中位错滑移蠕变是由于在高温下位错借助外界提供的热激活能和空位扩散来克服某些短程障碍，从而使变形不断产生，其中高温下的热激活能过程主要是刃型位错的攀移；原子扩散蠕变是在较高温度下晶体内空位将从受拉应力晶界向受压应力晶界迁移，原子则朝相反方向流动，致使晶体逐渐产生伸长的蠕变。二、什么是脆性断裂？什么是应力腐蚀现象，防止应力腐蚀的措施有哪些？ 脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本不发生什么塑性变形，没有明显的征兆，危害性很大。 金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆断现象，称为应力腐蚀现象 防止应力腐蚀的措施1.合理选择金属材料针对机件所受的应力和接触的化学介质，选用耐应力腐蚀的金属材料并尽可能选择较高的合金。2.减少或消除机件中的残余拉应力应尽量减少机件上的应力集中效应，加热和冷却都要均匀。必要时可采用退火工艺以消除应力。如果能采用喷丸或者其他表面处理方法，使机件表层中产生一定的残余应力，则更为有效。3.改善化学介质一方面设法减少和消除促进应力腐蚀开裂的有害化学离子，另一方面，也可以在化学介质中添加缓蚀剂。4.采用电化学保护采用外加电位的方法，使金属在化学介质中的电位远离应力腐蚀敏感电位区域，一般采用阴极保护法，但高强度钢或其他氢脆敏感的材料，不能采用阴极保护法。 三、什么是应力软性系数？计算单向拉伸、单向压缩和扭转变形的应力状态软性系数。 最大切应力与最大正应力的比值来表示它们的相对大小，称为应力软性系数，记为 用来描述金属材料在某应力状态下的"软"和"硬"，越大表示应力状态越"软"，金属越容易产生塑性变形和韧性断裂。反之，越小表示应力状态越"硬"，金属越不易产生塑性变形和韧性断裂 对于金属材料 单向拉伸时=，=0，=0 :=0.5 单向压缩时=0，=0，=-:=2 扭转变形时=，=0，=-:=0.8 四、简述粘着磨损的机理，什么情况产生粘着磨损。 在滑动摩擦条件下，由于摩擦副实际表面上总存在局部凸起，当摩擦副双方接触时，即使施加较小的载荷，在真是接触面上的局部应力就足以引起塑性变形，若接触表面洁净未被腐蚀，则局部塑性变形会使两个基础面的原子彼此十分接近而产生强烈粘着，实际上就是原子间的键合作用。随后在继续滑动时，粘着点被剪断并转移到一方金属表面，然后脱落下便形成磨屑。一个粘着点剪断了，又在新的地方产生粘，随后也被剪断、转移，如此粘着→剪断→转移→再粘着循环不已，这就构成粘着磨损过程。 粘着磨损又称咬合磨损，是在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速度较小时发生的。它是因缺乏润滑油，摩擦副表面无氧化膜，且单位法向载荷很大，以至接触应力超过实际接触点处屈服强度的条件下而产生的一种磨损。 五、金属疲劳断裂有哪些特征？什么是疲劳裂纹扩展门槛值？简述疲劳裂纹扩展至断裂的过程。影响疲劳强度的主要因素有哪些？ 金属机件或构件在变动应力和应变长期作用下，由于积累损伤而引起的断裂现象称为疲劳。特点：（1）疲劳是低应力循环延时断裂，即具有寿命的断裂，当应力低于某一临界时，寿命

安徽工业大学材料力学性能复习总结题

安徽工业大学材料力学性能复习总结题 第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能— 1、名词解释 强度、塑性、韧性、包申格效应 2、说明下列力学性能指标的意义 E、σ0.2、σs、n、δ、ψ 3、今有45、40Cr、35CrMo钢和灰铸铁几种材料，你选择哪些材料作机床床身？为什么？ 4、试述并画出退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸-伸长曲线图上的区别。 *5、试述韧性断裂和脆性断裂的区别？（P21-22） 6、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？ 7、何谓拉伸断口三要素？ 8、试述弥散强化与沉淀强化的异同？ 9、格雷菲斯判据是断裂的充分条件、必要条件还是充分必要条件？*10、试述构件的刚度与材料的刚度的异同。(P4)

第二章金属在其它静载荷下的力学性能— 1、名词解释 缺口效应、缺口敏感度、应力状态软性系数 2、说明下列力学性能指标及表达的意义 σbc、NSR、600HBW1/30/20 3、缺口试样拉伸时应力分布有何特点？ 4、根据扭转试样的宏观断口特征，可以了解金属材料的最终断裂方式，比如切断、正断和木纹状断口。试画出这三种断口特征的宏观特征。 第三章金属在冲击载荷下的力学性能— 1、名词解释 低温脆性、韧脆转变温度 2、说明下列力学性能指标的意义 A K、FATT50 3、现需检验以下材料的冲击韧性，问哪种材料要开缺口？哪些材料不要开缺口？为什么？ W18Cr4V、Cr12MoV、3Cr2W8V、40CrNiMo、30CrMnSi、20CrMnTi、铸铁

第四章金属的断裂韧度— 1、名词解释 应力场强度因子K I、小范围屈服 2、说明断裂韧度指标K IC和K C的意义及其相互关系。 3、试述K I与K IC的相同点和不同点。 4、试述K IC和A KV的异同及其相互关系。 *5、合金钢调质后的性能σ0.2＝1400MPa, K IC=110MPa?m1/2，设此种材料厚板中存在垂直于外界应力的裂纹，所受应力σ＝900MPa，问此时的临界裂纹长度是多少？ *6、有一大型薄板构件，承受工作应力为400MN/m2，板的中心有一长为3mm的裂纹，裂纹面垂直于工作应力，钢材的σs＝500 MN/m2，试确定：裂纹尖端的应力场强度因子K I及裂纹尖端的塑性区尺寸R 。

工程材料力学性能 东北大学

课后答案 第一章 一、解释下列名词 材料单向静拉伸载荷下的力学性能 滞弹性：在外加载荷作用下，应变落后于应力现象。 静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。 弹性极限：试样加载后再卸裁，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。比例极限：应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。 包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)增加；反向加载时弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)降低的现象。 解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面－－解理面，一般是低指数，表面能低的晶面。 解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。 韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。 静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。 二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学性能? 答案：金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚度影响不大。 三、什么是包辛格效应，如何解释，它有什么实际意义? 答案：包辛格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形立即开始了。包辛格效应可以用位错理论解释。 第一，在原先加载变形时，位错源在滑移面上产生的位错遇到障碍，塞积后便产生了背应力，这背应力反作用于位错源，当背应力(取决于塞积时产生的应力集中)足够大时，可使位错源停止开动。背应力是一种长程(晶粒或位错胞尺寸范围)内应力，是金属基体平均内应力的度量。因为预变形时位错运动的方向和背应力的方向相反，而当反向加载时位错运动的方向与原来的方向相反了，和背应力方向一致，背应力帮助位错运动，塑性变形容易了，于是，经过预变形再反向加载，其屈服强度就降低了。这一般被认为是产生包辛格效应的主要原因。 其次，在反向加载时，在滑移面上产生的位错与预变形的位错异号，要引起异号位错消毁，这也会引起材料的软化，屈服强度的降低。 实际意义：在工程应用上，首先是材料加工成型工艺需要考虑包辛格效应。其次，包辛格效应大的材料，内应力较大。另外包辛格效应和材料的疲劳强度也有密切关系，在高周疲劳中，包辛格效应小的疲劳寿命高，而包辛格效应大的，由于疲劳软化也较严重，对高周疲劳寿命不利。可以从河流花样的反“河流”方向去寻找裂纹源。解理断裂是典型的脆性断裂的代表，微孔聚集断裂是典型的塑性断裂。 5.影响屈服强度的因素与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度位错增值和运动晶粒、晶界、第二相等外界影响位错运动的因素主要从内因和外因两个方面考虑 （一）影响屈服强度的内因素 1．金属本性和晶格类型（结合键、晶体结构）单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力，其值与位错运动所受到的阻力（晶格阻力－－派拉力、位错运动交互作用产生的阻力）决定。派拉力：位错交互作用力（a 是与晶体本性、位错结构分布相关的比例系数，L 是位错间距。） 2．2．晶粒大小和亚结构晶粒小→晶界多（阻碍位错运动）→位错塞积→提供应力→位错开动→产生宏

材料力学性能习题及解答库

第一章习题答案 一、解释下列名词 1、弹性比功：又称为弹性比能、应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。 2、滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。 3、循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性。 4、包申格效应：先加载致少量塑变，卸载，然后在再次加载时，出现ζ e 升高或降低的现 象。 5、解理刻面：大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6、塑性、脆性和韧性：塑性是指材料在断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。韧性：指材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力 7、解理台阶：高度不同的相互平行的解理平面之间出现的台阶叫解理台阶； 8、河流花样：当一些小的台阶汇聚为在的台阶时，其表现为河流状花样。 9、解理面：晶体在外力作用下严格沿着一定晶体学平面破裂，这些平面称为解理面。 10、穿晶断裂和沿晶断裂：沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，一定是脆断，且较为严重，为最低级。穿晶断裂裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可能是脆性断裂。 11、韧脆转变：指金属材料的脆性和韧性是金属材料在不同条件下表现的力学行为或力学状态，在一定条件下，它们是可以互相转化的，这样的转化称为韧脆转变。 二、说明下列力学指标的意义 1、E(G): E(G)分别为拉伸杨氏模量和切变模量，统称为弹性模量，表示产生100%弹性变形所需的应力。 2、Z r 、Z 0.2、Z s: Z r :表示规定残余伸长应力，试样卸除拉伸力后，其标距部分的 残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。ζ 0.2:表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。 Z S:表征材料的屈服点。 3、Z b韧性金属试样在拉断过程中最大试验力所对应的应力称为抗拉强度。 4、n:应变硬化指数，它反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力，是表征金属材料应变硬 化行为的性能指标。 5、3、δ gt、ψ : δ是断后伸长率，它表征试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。 Δgt 是最大试验力的总伸长率，指试样拉伸至最大试验力时标距的总伸长与原始标距的百

工程材料力学性能答案

工程材料力学性能答案1111111111111111111111111111111111111 1111111111111111111111111111111111111 111111 决定金属屈服强度的因素有哪 些？12 内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。外在因素：温度、应变速率和应力状态。试举出几种能显著强化金属而又不降低其塑性的方法。固溶强化、形变硬化、细晶强化试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？21韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的

因素有哪些？答：宏观断口呈杯锥形，纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化？断裂强度与抗拉强度有何区别？抗拉强度是试样断裂前所承受的最大工程应力，记为σb；拉伸断裂时的真应力称为断裂强度记为σf; 两者之间有经验关系：σf = σb (1+ψ)；脆性材料的抗拉强度就是断裂强度；对于塑性材料，于出现颈缩两者并不相等。裂纹扩展受哪些因素支配？答:裂纹形核前均需有塑性变形；位错运动受阻，在一定条件下便会形成裂纹。2222222222222222222222222222222222 2222222222222222222222222222222222 2222 试综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点和应用范围。答：单向拉伸试验的特点及应用：单向拉伸的应力状态较硬，一般用于塑性变形

2015年材料力学性能思考题大连理工大学

一、填空： 1.提供材料弹性比功的途径有二，提高材料的，或降低。 2.退火态和高温回火态的金属都有包申格效应，因此包申格效应是 具有的普遍现象。 3.材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段，根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程，可以将断裂分为与；按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径，分为和；按照微观断裂机理分为和；按作用力的性质可分为和。 4.滞弹性是指材料在范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加的现象，滞弹性应变量与材料、有关。 5.包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量的塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力；反向加载，规定残余伸长应力的现象。消除包申格效应的方法有和。 6.单向静拉伸时实验方法的特征是、、必须确定的。 7.过载损伤界越，过载损伤区越，说明材料的抗过载能力越强。 8. 依据磨粒受的应力大小，磨粒磨损可分为、 、三类。 9．解理断口的基本微观特征为、和。10．韧性断裂的断口一般呈杯锥状，由、和三个区域组成。 11．韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，其中又分为、 和。 12.在α值的试验方法中，正应力分量较大，切应力分量较小，应力状态较硬。一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验；在α值的试验方法中，应力状态较软，材料易产生塑性变形，适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料； 13.材料的硬度试验应力状态软性系数，在这样的应力状态下，几乎所有金属材料都能产生。 14. 硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能，大体上可以分为 、和三大类；在压入法中，根据测量方式不同又分为 、和。 15. 国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为试样 和试样，所测得的冲击吸收功分别用 、标记。 16. 根据外加压力的类型及其与裂纹扩展面的取向关系，裂纹扩展的基本方式有、和。 17. 机件的失效形式主要有、、三种。 18.低碳钢的力伸长曲线包括、、、

工程材料力学性能

工程材料力学性能 工程材料力学性能 第一章、金属在单向静拉伸载荷下的力学性能 一、名词解释 ?弹性比功又称弹性比能、应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的功能。一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 ?循环韧性:金属材料在交变载荷(震动)下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫金属的内耗。 ?包申格效应:金属材料经过预先加载产生多少塑性变形(残余应力为1%~4%)，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力(弹性极限或屈服强度)增加;反向加载，规定残余伸长应力降低(特别是弹性极限在反向加载时几乎降低到零)的现象，称为包申格效应。 ?塑性:指金属材料断裂前发生塑性变形(不可逆永久变形)的能力。金属材料断裂前所产生的塑性变形由均匀塑性变形和集中塑性变形两部分构成。 ?韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力。 ?脆性:脆性相对于塑性而言，一般指材料未发生塑性变形而断裂的趋势。 ?解理面:因解理断裂与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 ?解理刻面:实际的解理断裂断口是由许多大致相当于晶粒大小的解理面集合而成的，这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 ?解理台阶:解理裂纹与螺型位错相交而形成的具有一定高度的台阶称为解理台阶。

?河流花样解理台阶沿裂纹前段滑动而相互汇合，同号台阶相互汇合长大。当汇合台阶高度足够大时，便成为了河流花样。 ?穿晶断裂与沿晶断裂:多晶体金属断裂时，裂纹扩展的路径可能是不同的。裂纹穿过晶内的断裂为穿晶断裂;裂纹沿晶界扩展的断裂为沿晶断裂。穿晶断裂和沿晶断裂有时候可以同时发生。 二、下列力学性能指标的的意义 ?E(G):弹性模量，表示的是材料在弹性范围内应力和应变之比; ?σr:规定残余伸长应力，表示试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力;常用σ0.2表示材料的规定残余延伸率为0.2%时的应力，称为屈服强度;σs:屈服点，表示呈屈服现象的金属材料拉伸时，试样在外力不断增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力称为屈服点。 ?σb:抗拉强度，表示韧性金属材料的实际承载能力; ?n:应变硬化指数，反映了金属材料抵抗均匀塑性变形的能力，是表征金属材料应变硬化行为的性能指标; ?δ:断后伸长率，表示试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比; ?δgt:金属材料拉伸时最大力下的总伸长率(最大均匀塑性变形); ?ψ:断面收缩率，表示试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。 三、问答题 ?金属的弹性模量主要取决于什么因素,为何说它是一个对组织不敏感的力学性能指标, 答:由于弹性变形是原子间距在外来作用下可逆变化的结果，应力与应变关系实际上是原子间作用力与原子间距的关系。所以，弹性模量与原子间作用力有关，与原子间距也有一定关系。原子间作用力决定于金属原子本性和晶格类型，故弹性模量也主要决定于金属原子本性

材料力学性能-第2版课后习题答案

第一章单向静拉伸力学性能 1、解释下列名词。 1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。 8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。 9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。

沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等 2、 说明下列力学性能指标的意义。 答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】 3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 答：主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。【P4】 4、 试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什么？ 5、 决定金属屈服强度的因素有哪些？【P12】 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。 外在因素：温度、应变速率和应力状态。 6、 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？【P21】 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 7、 剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？【P23】 答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。 8、 何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？ 答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。 9、 论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路，推导格雷菲斯方程，并指出该理论的局限性。【P32】 答： 2 12?? ? ??=a E s c πγσ，只适用于脆性固体,也就是只适用于那些裂纹尖端塑性变形可以忽略的情况。 第二章 金属在其他静载荷下的力学性能 一、解释下列名词： （1）应力状态软性系数—— 材料或工件所承受的最大切应力τmax 和最大正应力σmax 比值，即： () 32131max max 5.02σσσσσστα+--== 【新书P39 旧书P46】 （2）缺口效应—— 绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体，往往存在截面的急剧变化，如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等，这种截面变化的部分可视为“缺口”，由于缺口的存在，在载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化，产生所谓的缺口效应。【P44 P53】 （3）缺口敏感度——缺口试样的抗拉强度σbn 的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb 的比值，称为缺口敏感度，即： 【P47 P55 】 （4）布氏硬度——用钢球或硬质合金球作为压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。【P49 P58】 （5）洛氏硬度——采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以测量压痕深度所表示的硬度【P51 P60】。

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判断 1. 由内力引起的内力集度称为应力。 （ X ） 2. 当应变为一个单位时，弹性模量即等于弹性应力，即弹性模量是产生 的应 力。（ V ） 3. 工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相 同应力 条件下产生的弹性变形就越大。 （ X ） 4. 弹性比功表示金属材料吸收弹性变形功的能力。 （ V ） 5. 滑移面和滑移方向的组合称为滑移系，滑移系越少金属的塑性越好。 6. 高的屈服强度有利于材料冷成型加工和改善焊接性能。 （ X ） 7. 固溶强化的效果是溶质原子与位错交互作用及溶质浓度的函数， 因而它不受单相固溶合金 （或多项合金中的基体相）中溶质量所限制。 （ X ） 8. 随着绕过质点的位错数量增加，留下的位错环增多，相当于质点的间距减小，流变应力就 增大。 （ V ） 9. 层错能低的材料应变硬度程度小。 （ X ） 10. 磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，其中以腐蚀的危害最大。 11. 韧性断裂用肉眼或放大镜观察时断口呈氧化色，颗粒状。 （ X ） 12. 脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，长呈放射状或结晶状。 （ V ） 13. 决定材料强度的最基本因素是原子间接合力，原子间结合力越高，则弹性模量、熔点就 越小。 （ X ） 14. 脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性变形量几乎为零。 （ V ） 15. 脆性金属材料在压缩时除产生一定的压缩变形外，常沿与轴线呈 45°方向产生断裂具有 切断特征。（ V ） 16. 弯曲试验主要测定非脆性或低塑性材料的抗弯强度。 （ X 17. 可根据断口宏观特征，来判断承受扭矩而断裂的机件性能。 18. 缺口截面上的应力分布是均匀的。 （ X ） 19. 硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能。 （ V ） 20. 于降低温度不同，提高应变速率将使金属材料的变脆倾向增大。 21. 低温脆性是材料屈服强度随温度降低急剧下降的结果。 （ X ） 22. 体心立方金属及其合金存在低温脆性。 （ V ） 23. 无论第二相分布于晶界上还是独立在基体中，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆 转变温 度升高。 （ V ） 24. 细化晶粒的合金元素因提高强度和塑性使断裂韧度 K IC 下降。（ X ） 25. 残余奥氏体是一种韧性第二相，分布于马氏体中，可以松弛裂纹尖端的应力峰，增大裂 纹扩展的阻力，提高断裂韧度 K IC 。（ V ） 26. —般大多数结构钢的断裂韧度 K ic 都随温度降低而升高。（X ） 27. 金属材料的抗拉强度越大，其疲劳极限也越大。 （ V ） 28. 宏观疲劳裂纹是由微观裂纹的形成、长大及连接而成的。 （ V ） 29. 材料的疲劳强度仅与材料成分、组织结构及夹杂物有关，而不受载荷条件、工作环境及 表面处 理条件的影响。 （ X ） 30. 应力腐蚀断裂并是金属在应力作用下的机械破坏与在化学介质作用下的腐蚀性破坏的叠 加所造 成的。 （ X ） 31. 氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。 （ V ） 32. 含碳量较低且硫、磷含量较高的钢，氢脆敏感性低。 （ X ） 100%弹性变形所需 X)

材料力学性能考试题与答案.docx

07秋材料力学性能 得分一、填空：（每空 1 分, 总分 25 分） 1.材料硬度的测定方法有、和。 2.在材料力学行为的研究中，经常采用三种典型的试样进行研究，即、和。 3.平均应力越高，疲劳寿命。 4.材料在扭转作用下 , 在圆杆横截面上无正应力而只有, 中心处切应力为,表面处。 5.脆性断裂的两种方式为和。 6.脆性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则； 塑性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则； 7.外力与裂纹面的取向关系不同，断裂模式不同，张开型中外加 拉应力与断裂面，而在滑开型中两者的取向关系则为。 8．蠕变断裂全过程大致由、和 三个阶段组成。 9 ．磨损目前比较常用的分类方法是按磨损的失效机制分 为、和腐蚀磨损等。

10．深层剥落一般发生在表面强化材料的区域。 11．诱发材料脆断的三大因素分别是、和 。 得分 二、选择：（每题 1 分，总分 15 分） （）1.下列哪项不是陶瓷材料的优点 a）耐高温b)耐腐蚀c)耐磨损d) 塑性好 （）2.对于脆性材料，其抗压强度一般比抗拉强度 a)高b)低c)相等d)不确定 （）3.用10mm直径淬火钢球，加压3000kg，保持30s，测得的布氏硬度值为150 的正确表示应为 a) 150HBW10／ 3000 ／ 30b)150HRA3000／ l0 ／ 30 c)150HRC30／3000／10 d) 150HBSl0 ／3000／ 30 （）4. 对同一种材料，δ5比δ10 a)大b)小c)相同d)不确定 （）5.下列哪种材料用显微硬度方法测定其硬度。 a) 淬火钢件b)灰铸铁铸件 c) 退货态下的软钢d)陶瓷 （）6.下列哪种材料适合作为机床床身材料 a) 45 钢 b) 40Cr钢c) 35CrMo钢d)灰铸铁

材料级《材料力学性能》考试答案AB

贵州大学2007-2008学年第一学期考试试卷 A 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： ① 应力状态变硬(由单向拉应力变为三向拉应力)； ② 应力集中的现象称为缺口效应。 解理台阶； 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。 冷脆转变； 当温度T ℃低于某一温度T K 时，金属材料由韧性状态转变为脆性状态，材料的αK 值明显降低的现象。 热疲劳； 因工作温度的周期性变化，在构件内部产生交变热应力循环所导致的疲劳断裂，表现为龟裂。 咬合磨损； 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。 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 的标准拉伸试样，在拉力P=10kN 时，测 得其标距伸长为50.80mm 。求拉力P=32kN 时，试样受到的条件应力、条件应变及真应力、真应变。（14分） 该试样在拉力达到55.42kN 时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到67.76kN 后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为57.6mm ，最小处截面直径为8.32mm ；求该材料的屈服极限σs 、断裂极限σb 、延伸率和断面收缩率。（8分） 解： d 0 =10.0mm, L 0 = 50mm, P 1=10kN 时L 1 = 50.80mm ；P 2=32kN 因P 1、P 2均远小于材料的屈服拉力55.42kN ，试样处于弹性变形阶段，据虎克 得 分 评分人