机械工程材料力学知识难点

机械工程材料力学知识难点姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.下列哪种材料属于塑性材料？

A.钢铁

B.铝合金

C.不锈钢

D.铸铁

2.材料在弹性范围内，应力与应变成正比的关系称为？

A.弹性模量

B.塑性模量

C.弹性极限

D.塑性极限

3.材料的疲劳破坏是指材料在？

A.静载荷作用下发生的破坏

B.动载荷作用下发生的破坏

C.温度变化作用下发生的破坏

D.化学腐蚀作用下发生的破坏

4.材料的断裂韧性是指材料在？

A.单轴拉伸时抵抗断裂的能力

B.双轴拉伸时抵抗断裂的能力

C.三轴拉伸时抵抗断裂的能力

D.复合应力状态下抵抗断裂的能力

5.材料的弹性模量越大，其？

A.塑性变形越大

B.弹性变形越小

C.疲劳寿命越短

D.断裂韧性越低

6.材料的屈服极限是指材料在？

A.单轴拉伸时开始出现塑性变形的应力

B.双轴拉伸时开始出现塑性变形的应力

C.三轴拉伸时开始出现塑性变形的应力

D.复合应力状态下开始出现塑性变形的应力

7.材料的抗拉强度是指材料在？

A.单轴拉伸时达到最大载荷的应力

B.双轴拉伸时达到最大载荷的应力

C.三轴拉伸时达到最大载荷的应力

D.复合应力状态下达到最大载荷的应力

8.材料的冲击韧性是指材料在？

A.动载荷作用下抵抗断裂的能力

B.静载荷作用下抵抗断裂的能力

C.温度变化作用下抵抗断裂的能力

D.化学腐蚀作用下抵抗断裂的能力

答案及解题思路：

1.答案：B

解题思路：塑性材料在受到超过其弹性极限的应力后，能发生较大程度的塑性变形而不破坏的材料。铝合金具有较好的塑性和可加工性，属于塑性材料。

2.答案：A

解题思路：在弹性范围内，根据胡克定律，应力与应变成正比，这个比例常数称为弹性模量。

3.答案：B

解题思路：疲劳破坏是指材料在反复交变载荷作用下，经过一定周期后发生的断裂破坏。

4.答案：D

解题思路：断裂韧性是指材料在复合应力状态下抵抗断裂的能力，是衡量材料抵抗裂纹扩展能力的重要指标。

5.答案：B

解题思路：弹性模量越大，材料在相同的应力下，其弹性变形越小，说明材料的刚度越高。

6.答案：A

解题思路：屈服极限是指材料在单轴拉伸时开始出现塑性变形的应力，即材料开始发生永久变形的应力。

7.答案：A

解题思路：抗拉强度是指材料在单轴拉伸时达到最大载荷的应力，即材料断裂前所能承受的最大拉应力。

8.答案：A

解题思路：冲击韧性是指材料在动载荷作用下抵抗断裂的能力，是衡量材料承受冲击载荷能力的重要指标。二、填空题1.材料的弹性模量是衡量材料？

抵抗弹性变形能力？

2.材料的屈服极限是衡量材料？

抵抗塑性变形能力？

3.材料的抗拉强度是衡量材料？

承受最大拉力能力？

4.材料的冲击韧性是衡量材料？

抵抗冲击载荷的能力？

5.材料的疲劳极限是衡量材料？

承受重复载荷而不发生疲劳破坏的最大应力？

6.材料的断裂韧性是衡量材料？

抵抗裂纹扩展的能力？

7.材料的硬度是衡量材料？

抵抗局部变形的能力？

8.材料的耐磨性是衡量材料？

抵抗磨损的能力？

答案及解题思路：

答案：

1.抵抗弹性变形能力

2.抵抗塑性变形能力

3.承受最大拉力能力

4.抵抗冲击载荷的能力

5.承受重复载荷而不发生疲劳破坏的最大应力

6.抵抗裂纹扩展的能力

7.抵抗局部变形的能力

8.抵抗磨损的能力

解题思路：

1.弹性模量反映了材料在弹性变形阶段抵抗变形的能力，它是材料固有属性的重要指标。

2.屈服极限是指材料在拉伸过程中开始发生塑性变形时的应力值，是衡量材料抵抗塑性变形能力的关键参数。

3.抗拉强度是材料在拉伸过程中所能承受的最大应力，是衡量材料抗拉功能的重要指标。

4.冲击韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力，常用于评估材料在动态载荷下的安全性。

5.疲劳极限是指材料在重复载荷作用下不发生疲劳破坏的最大应力，对于长期承受循环载荷的构件。

6.断裂韧性是衡量材料在裂纹存在的情况下抵抗断裂的能力，是材料断裂力学的一个重要参数。

7.硬度是材料抵抗硬物体压入其表面的能力，是衡量材料表面硬度的常用指标。

8.耐磨性是材料抵抗磨损的能力，对于需要长期运行的机械部件来说是一个重要的功能指标。三、判断题1.材料的弹性模量越大，其塑性变形越小。（×）

解题思路：弹性模量是材料抵抗变形的能力，它描述了材料在受力时的刚度和弹性恢复能力。弹性模量越大，材料在受到相同应力时产生的弹性变形越小，但这并不直接意味着塑性变形越小。塑性变形还与材料的屈服强度和加工工艺等因素有关。

2.材料的屈服极限越大，其抗拉强度越大。（√）

解题思路：屈服极限是材料在受力后开始发生塑性变形的应力值，而抗拉强度是材料在拉伸试验中断裂前的最大应力。通常情况下，屈服极限越大，材料的抗拉强度也会相应增大，因为屈服极限高的材料通常能承受更高的应力而不发生断裂。

3.材料的冲击韧性越大，其疲劳寿命越长。（√）

解题思路：冲击韧性是材料抵抗冲击载荷的能力，疲劳寿命是指材料在反复载荷作用下能够承受的循环次数。冲击韧性好的材料能够更好地吸收能量，减少裂纹的产生和扩展，从而延长疲劳寿命。

4.材料的断裂韧性越大，其抗拉强度越大。（×）

解题思路：断裂韧性是材料抵抗裂纹扩展的能力，它是一个描述材料整体断裂行为的指标。断裂韧性与抗拉强度不是直接相关的，断裂韧性高的材料可能抗拉强度不高，但能够抵抗裂纹的快速扩展。

5.材料的硬度越大，其耐磨性越好。（√）

解题思路：硬度是材料抵抗局部塑性变形的能力，耐磨性是指材料抵抗表面磨损的能力。一般来说，硬度高的材料表面更难以发生塑性变形，因此其耐磨性也较好。

6.材料的弹性模量越大，其疲劳寿命越长。（×）

解题思路：虽然弹性模量高的材料在弹性变形方面表现出较好的功能，但这并不一定意味着其疲劳寿命会更长。疲劳寿命还受到材料微观结构、应力集中、表面质量等因素的影响。

7.材料的屈服极限越大，其冲击韧性越好。（×）

解题思路：屈服极限和冲击韧性是材料功能的两个不同方面。屈服极限高的材料可能更不容易发生塑性变形，但这并不直接提高其抵抗冲击载荷的能力。两者之间没有必然的关联。

8.材料的抗拉强度越大，其断裂韧性越好。（×）

解题思路：抗拉强度是材料在拉伸过程中抵抗断裂的能力，而断裂韧性是材料抵抗裂纹扩展的能力。两者虽然都与材料的强度相关，但并不是直接关联的。高抗拉强度的材料不一定具有高断裂韧性。四、简答题1.简述材料力学的基本任务。

答案：

材料力学的基本任务是研究材料在外力作用下的变形和破坏规律，以及这些变形和破坏对结构功能的影响。其主要任务包括：

建立材料力学的基本理论，描述材料的应力应变关系。

确定结构的受力情况，包括应力和变形的分析。

预测材料在受力时的破坏行为，设计出既安全又经济的结构。

解题思路：

首先理解材料力学的定义，然后概括出其基本任务，包括理论建立、受力分析和破坏预测。

2.简述材料力学的研究方法。

答案：

材料力学的研究方法主要包括：

实验研究：通过实际测量材料在受力状态下的应力和应变。

理论研究：建立数学模型，分析材料的力学行为。

数值模拟：利用计算机软件对材料力学问题进行模拟计算。

解题思路：

列举材料力学研究的三种主要方法，并简要描述每种方法的基本原理和应用。

3.简述材料力学在工程中的应用。

答案：

材料力学在工程中的应用广泛，包括：

结构设计：保证结构在受力时具有良好的强度和稳定性。

负载分析：确定结构在各种工作状态下的受力情况。

安全评估：对现有结构进行安全性分析，提出改进措施。

解题思路：

从结构设计、负载分析和安全评估三个方面，概述材料力学在工程中的具体应用。

4.简述材料力学的基本概念。

答案：

材料力学的基本概念包括：

应力：单位面积上的内力。

应变：单位长度上的变形量。

刚度：材料抵抗变形的能力。

疲劳极限：材料在循环载荷作用下抵抗疲劳破坏的能力。

解题思路：

列举材料力学中几个核心的基本概念，并简要解释其含义。

5.简述材料力学的基本定律。

答案：

材料力学的基本定律包括：

应力与应变关系：描述材料在受力时应力与应变之间的线性关系。

塑性变形规律：描述材料在达到一定应力后发生塑性变形的规律。

能量守恒定律：描述在受力过程中能量转化的守恒。

解题思路：

概述材料力学中的三个基本定律，并简要说明其适用条件和含义。

6.简述材料力学的基本参数。

答案：

材料力学的基本参数包括：

弹性模量：描述材料抵抗弹性变形的能力。

泊松比：描述材料在横向变形时纵向应变的比值。

断裂强度：描述材料抵抗断裂的能力。

解题思路：

列出材料力学中的几个重要参数，并分别简述其代表的意义。

7.简述材料力学的基本理论。

答案：

材料力学的基本理论包括：

斜截面理论：分析材料在斜截面上的应力和应变。

应力状态理论：描述材料内部应力分布的规律。

弹性力学理论：研究弹性体在受力后的变形和位移。

解题思路：

概括材料力学的三个基本理论，并分别描述其研究内容。

8.简述材料力学的基本实验方法。

答案：

材料力学的基本实验方法包括：

拉伸实验：测量材料在拉伸过程中的应力应变关系。

压缩实验：测量材料在压缩过程中的应力和变形。

疲劳实验：研究材料在循环载荷下的破坏行为。

解题思路：

列举材料力学中常用的几种实验方法，并简要介绍其目的和应用。

答案及解题思路：五、计算题1.已知一根直径为20mm的圆钢，其弹性模量为200GPa，试求该圆钢的弹性模量E。

解题思路：

根据题意，直接给出圆钢的弹性模量E。

答案：

E=200GPa

2.已知一根直径为20mm的圆钢，其屈服极限为300MPa，试求该圆钢的屈服极限σs。

解题思路：

屈服极限是指材料在受到拉伸载荷时，开始发生塑性变形时的应力值。根据题意，直接给出圆钢的屈服极限σs。

答案：

σs=300MPa

3.已知一根直径为20mm的圆钢，其抗拉强度为500MPa，试求该圆钢的抗拉强度σb。

解题思路：

抗拉强度是指材料在拉伸试验过程中达到的最大应力值。根据题意，直接给出圆钢的抗拉强度σb。

答案：

σb=500MPa

4.已知一根直径为20mm的圆钢，其冲击韧性为100J/cm²，试求该圆钢的冲击韧性AK。

解题思路：

冲击韧性是指材料在受到冲击载荷时抵抗断裂的能力。根据题意，直接给出圆钢的冲击韧性AK。

答案：

AK=100J/cm²

5.已知一根直径为20mm的圆钢，其疲劳极限为150MPa，试求该圆钢的疲劳极限σ1。

解题思路：

疲劳极限是指在循环载荷作用下，材料能够承受而不发生断裂的最大应力值。根据题意，直接给出圆钢的疲劳极限σ1。

答案：

σ1=150MPa

6.已知一根直径为20mm的圆钢，其断裂韧性为20MPa·m½，试求该圆钢的断裂韧性KIC。

解题思路：

断裂韧性是指材料在应力作用下，发生裂纹扩展前所能承受的最大应力