第五章
1.轴对称循环应力的平均应力、应力幅和应力比分别为多少？ 2. 疲劳宏观断口上的贝纹线与微观断口的条带有什么区别？ 3.试述金属疲劳断裂的特点
4.试说明合金成分、显微组织、非金属夹杂物、表面粗糙度等对金属疲劳性能的影响规律
第六章
1.有一M24栓焊桥梁用高强度螺栓，采用40B钢调质制成，抗拉强度为1200MPa，承受拉应力650MPa。在使用中，由于潮湿空气及雨淋的影响发生断裂事故。观察断口发现，裂纹从螺纹根部开始，有明显的沿晶断裂特征，随后是快速脆断部分。断口上有较多腐蚀产物，且有较多的二次裂纹。试分析该螺栓产生断裂的原因，并考虑防止这种断裂的措施。
2.试述金属产生应力腐蚀的条件和机理。
3.试述区别高强度钢的应力腐蚀和氢致延滞断裂的方法。
4.何为氢致延滞断裂？为什么高强度钢的氢致研制断裂是在一定的应变速率和温度范围内出现？
第七章
1..粘着磨损产生的条件、机理及其防止措施 2.摩擦副材料的硬度一般较测试材料高，请问为何一般不能选择同种材料作摩擦副？
3.耐磨性一般如何测量？有哪些测定方法？
4.如何提高材料或零件的抗粘着磨损能力?
第八章
1.试说明材料的持久强度极限是如何由实验方法测得的？
2.试说明使材料产生稳态蠕变速率的蠕变极限是如何由实验方法测得的？ 3．解释材料高温蠕变变形理论主要有哪些？蠕变断裂有哪几种形式？ 4. 试分析晶粒大小对金属材料高温力学性能的影响。 5. 材料的高温性能包括哪些？
6.试述金属蠕变断裂的裂纹形成机理与常温下金属的裂纹形成机理有何不同？
四、计算
1. 通常纯铁的γs=2J/m2,E=2×105MPa,a0=2.5×10-10m，试求其理论断裂强度σm。(4×104MPa)
1?E?s?2??m???a??0?
2. 若一薄板内有一条长3毫米的裂纹，且a0=3×10-8mm， 试求脆性断裂时的断裂应力σc（设σm=E/10＝2×105MPa）。（71.4MPa） 1?m?a?2??? ??c??a0?
3. 有一材料E=2×1011N/m2, γs=8N/m,试计算在 7×107N/m2的拉力作用下，该材
料的临界裂纹长度？（0.4mm）
1?E?s?m???a??2???
4．一直径为2.5mm，长为200mm 的杆，在载荷2000N作用下，直径缩小为2.2mm, 试计算：
(1)杆的最终长度；(258.3mm)
(2)在该载荷作用下的真应力S 与真应变e；(407.6MPam,0.291)
(3)在该载荷作用下的名义应力σ与名义应变δ。(526.2MPa,0.255)
5.某材料制成长50mm、直径5mm的圆形拉伸试样，当进行拉伸试验时，塑性变形阶段的外力F与长度增量ΔL的关系为 F (N) 6000， 14000 ΔL (mm) 1， 11.5
试求该材料的硬化系数和应变硬化指数。 (n＝0.44，K＝1659.59MPa)
S?Ken?lgS?lgK?nlge
6.有一大型板件，材料的?0.2=1200MPa，KIC=115MPa·m1/2，探伤发现有20mm长的横向穿透裂纹，若在平均轴向拉应力900MPa下工作，试计算KI及塑性区宽度R0，并判断该件是否安全。（168.13 MPa.m1/2，1.01mm）
??aK1??KIC2KIC21?0.502???s?R0?0.11()
?s
7.有一轴件平均轴向工作应力150MPa，使用中发生横向疲劳脆性正断，断口分析表明有a=25mm深的表面半椭圆疲劳区，根据裂纹a/c可以确定Φ=1，测试材料的?0.2=720MPa，试估算材料的断裂韧度KIC是多少？（46.23 MPa.m1/2） 1.1?1.1??aY?,K?I ??
8.铝合金三点弯曲试样，尺寸B:W:S=18:36:144，用千分尺测得的实际尺寸B=18.01mm，W=36.06mm，试样的屈服强度550MPa，测试中所获得的F-V曲线形状如图所示，为第二类曲线，最大载荷Fmax=8700N，第一个高峰值为8360N，用初始线段的斜率小于5%做割线截取时与F-V曲线交点为8050N。试样断裂后，从断口上测得的相对裂纹长度a/W=0.54；从附表查得，Y(a/W)=3.04，试求条件断裂韧度KQ并进行有效性判断。（29.67 MPa.m1/2，B>7.27mm）
F
FQ F5 Fmax O
V
FQS
a?a?KQ??Y??;0.45??0.55
3/2W?W?BW
(1)Fmax/FQ?1.10
2(2)B?2.（5K/?） Qy 9．低合金钢厚板的断裂韧性在-20℃时的GⅠc=5.1×10-2MN/m，GⅠc值随温度成比例地减小，每下降10℃，GⅠc降低1.3×10-2MN/m，如果这块板上有长度为10mm 的裂纹，问在-50℃时σc的断裂应力是多少?( E=2×105MN/m2,ν=0.3)（409.86或者410.84MPa） 22221??K?U1????aIc GIc????,MN /m?MPa?m?(2a)EE
1/2K???aMPamI
10．用某材料制造一批压力容器，此材料的屈服强度σs=1600 MPa ，断裂韧性K
1/2
，经探伤检验发现某一容器沿轴向有一穿透裂纹，长度为Ⅰc=40 MPa.m
2a=5mm ，此批容器的半径R=1100mm ，壁厚t=6mm ，试问:
如果2a=5mm 的这一压力容器必须承受的最大压强为8.34 MPa(85 个大气压)，这个压力容器是否安全?（σ=1529MPa，不安全KI=184.18 MPa.m1/2）
??aK1?
1?0.502???s?2
11. 某汽车发动机连杆大头螺栓在工作时承受交变拉应力，最大拉力为59460N，最小拉力为56900N，螺栓螺纹处内径为11.29mm，试求应力半幅σa、平均应
????力σm及应力循环对称系数r。(3.198MPa,145.36MPa,0.96)
12．设有屈服强度为415 MPa，断裂韧性为132 MPa.m1/2 ，宽度分别100mm、260 mm的两块合金厚钢板。如果板都受500 MPa的拉应力作用，并设板内都有长为46mm的中心穿透裂纹，试问此两板内裂纹是否都扩展?(KI= 156* f(a/b), MPa.m1/2)
??af(a/b)K? 12??1?0.176??s
13.物体内部有一圆盘状尖锐深埋裂纹，直径为2.5cmm，当作用的应力为700 MPa时，物体发生断裂事故，求:
1/2
(a)材料的断裂韧性是多少?(假定满足平面应变条件。)88.433 MPa.m
KIC? ?
(b)若用这种材料制成一块厚度B=0.75cm，裂纹半长a=3.75cm的板作断裂韧性试验，问测得的断裂韧性值是否有效?(设材料的屈服强度为1100 MPa。)(2.5（KIC/σs）2=16.2mm，B<16.2mm无效。) 2B?2.（5K/?）ICs
(c)测得有效KIC的厚度是多少?（16.875mm） 7.5×1.5×1.5=16.875
14. 设某压力容器周向应力σ ＝1400MPa，采用焊接工艺后可能有纵向表面裂纹(半椭圆)a=1mm,a/c=0.6.现可以选用的两种材料分别有如下性能：
A 钢σ0.2 ＝1700MPa, KⅠc =78 MPa.m1/2 ； B 钢σ0.2＝2800 MPa，KⅠc =47 MPa.m1/2 。试从防止低应力断裂考虑，应选用哪种材料。
（提示：参考有关半椭圆表面裂纹，而且还要考虑到塑性修正的应力场强度因子KⅠ表达式）（A：可以使用KI=156 MPa.m1/2
15. 有板件在脉动载荷下工作，σmax=200MPa,σmin=0,该材料的σb=670MPa, σ
1/2
,Paris公式中，C=6.9×10-12,n=3.0，使用中发现0.2=600MPa,KIc=104MPa·m
有0.1mm和1mm两处横向穿透裂纹，请估算板件的疲劳剩余寿命？（2.69×105循环周次）
KI???a
??ada?6.9?10?12(?K)3 dNacNc?a0?dada/dN
16.正火45钢的σb=610MPa，σ-1=300MPa，试用Goodman 公式绘制σmax（σmin）-σm疲劳图，并确定σ-0.5，σ0,σ0.5等疲劳极限(σmax)。(402.2MPa,484.8MPa,343.6MPa) σmax σa O σb σm O σb σm
σmin
???m?????a???1?1????? ??b???? 1(?max??min)?a1?r 2tg????1?m1?r (?max??min)2 ??1 ?m?(1)?1?r??1? ????1?r??b? ?
?2?max2 tan??max???m?max??min1?r
2?max??m(2)
1?r
?min?r?max(3)
17.某高强度钢的σ0.2=1400MPa，在水介质中的KISCC=21.3MPa?m1/2。裂纹扩展到第Ⅱ阶段的da/dt=2×10-6mm/s。第Ⅰ阶段结束时KI=62MPa?m1/2，该材料制成的机件在水介质中工作，工作拉应力σ=400MPa，探伤发现该机件表面有半径
σ-1 σ-1 σ-1 σb
