西工大——材料性能学期末考试总结题库
材料性能学
第一章材料单向静拉伸的力学性能
一、名词解释。
1.工程应力:载荷除以试件的原始截面积即得工程应力σ，σ=F／A0。
2.工程应变：伸长量除以原始标距长度即得工程应变ε，ε=Δl／l0。
3.弹性模数：产生100％弹性变形所需的应力。
4.比弹性模数（比模数、比刚度）：指材料的弹性模数与其单位体积质量的比值。（一般适用于航空业）
5.比例极限σp：保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，即在拉伸应力—应变曲线上开始偏离直线时的应力值。
6.弹性极限σe：弹性变形过渡到弹-塑性变形（屈服变形）时的应力。
7.规定非比例伸长应力σp：即试验时非比例伸长达到原始标距长度(L0)规定的百分比时的应力。
8.弹性比功(弹性比能或应变比能) a e: 弹性变形过程中吸收变形功的能力，一般用材料弹性变形达到弹性极限时单位体积吸收的弹性变形功来表示。
9.滞弹性：是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。
10.粘弹性：是指材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为。
11.伪弹性：是指在一定的温度条件下，当应力达到一定水平后，金属或合金将产生应力诱发马氏体相变，伴随应力诱发相变产生大幅的弹性变形的现象。
12.包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形（1-4%），然后再同向加载，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。
13.内耗：弹性滞后使加载时材料吸收的弹性变形能大于卸载时所释放的弹性变形能，即部分能量被材料吸收。（弹性滞后环的面积）
14.滑移：金属材料在切应力作用下,正应力在某面上的切应力达到临界切应力产生的塑变,即沿一定的晶面和晶向进行的切变。
15.孪生：晶体受切应力作用后,沿一定的晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)在一个区域内连续性的顺序切变,使晶体仿佛产生扭折现象。
16.塑性：是指材料断裂前产生塑性变形的能力。
17.超塑性：在一定条件下，呈现非常大的伸长率(约1000％)，而不发生缩颈和断裂的现象。
18.韧性断裂：材料断裂前及断裂过程中产生明显的塑性变形的断裂过程。
19.脆性断裂：材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程。
20.剪切断裂：材料在切应力的作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。
21.解理断裂：在正应力的作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。
22.韧性：是材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
23.银纹：聚合物材料在张应力作用下表面或内部出现的垂直于应力方向的裂隙。当光线照射到裂隙面的入射角超过临界角时，裂隙因全反射而呈银色。
24.河流花样：在电子显微镜中解理台阶呈现出形似地球上的河流状形貌，故名河流状花样。
25.解理台阶：解理断裂断口形貌中不同高度的解理面之间存在台阶称为解理台阶。
26.韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断口。
27.理论断裂强度：在外加正应力作用下，将晶体中的两个原子面沿着垂直于外力方向拉断所需的应力称为理论断裂强度。
28.真实断裂强度：用单向静拉伸时的实际断裂拉伸力Fk除以试样最终断裂截面积Ak所得应力值。
29.静力韧度：通常将静拉伸的σ——ε曲线下所包围的面积减去试样断裂前吸收的弹性能。
二、填空题。
1. 整个拉伸过程的变形可分为弹性变形，屈服变形，均匀塑性变形，不均匀集中塑性变形四个阶段。
2. 材料产生弹性变形的本质是由于构成材料原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆位移的反应。
3. 在工程中弹性模数是表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形就越小。
4.欲提高材料的弹性比功，可以提高弹性极限或者降低弹性模数。
5.金属材料常见的塑性变形机理为晶体的滑移和孪生两种。
6.缩颈应力唯一地依赖于材料的应变硬化指数n和应变硬化系数K，金属材料拉伸时，是否产生缩颈还与其应变速率敏感系数m有关。
7.材料塑性评价在工程上一般以光滑圆柱试样的拉伸伸长率和断面收缩率作为塑性性能指标。
8.材料的断裂过程包括裂纹的形成和扩展两个阶段。
9.玻璃态聚合物在玻璃化转变温度以下主要表现为脆性断裂，聚合物单晶可以发生解理断裂，也属于脆性断裂，在玻璃化转变温度以上的玻璃态聚合物以及通常使用的半结晶态聚合物断裂时伴随有较大塑性变形，属于韧性断裂。
10.对于无定型的玻璃态高分子聚合物材料，其断裂过程是银纹产生和发展的过程。
11. 韧性材料端口三要素：纤维区、放射区、剪切唇。
12.放射区有放射线花样特征，放射线平行于裂纹扩展方向而垂直于裂纹前端轮廓线，并逆指裂纹源。
13.试样拉伸断裂的最后阶段形成环状或锥状的剪切唇，剪切唇表面光滑，与拉伸轴呈45°角，是典型的切断型断裂，其微观特征可看见“链波”花样。
14.一般说来，材料强度提高，塑性降低，则放射区比列增大；试样尺寸加大，放射区明显增大，而纤维区变化不大。
15.材料产生超塑性变形时的特点是应变前后，晶粒基本上保持等轴状态。
三、简答。
1.工程应力、工程应变、真应力、真应变的关系。（p3）
答：在弹性变形阶段，由于试棒的伸长和截面收缩都很小，两曲线基本重合，真实屈服应力和工程屈服应力在数值上很接近，但在塑性变形阶段，两者之间就出现了显著的差异。在工程应用中，多数构件的变形量限制在弹性变形范围内，二者的差别可以忽略，同时工程应力、工程应变便于测量和计算，因此，工程设计和材料选用中一般以工程应力、工程应变为依据，但在材料科学研究中，真应力和真应变将具有重要意义。
2.影响弹性模数的因素。
答：（1）键合方式和原子结构：共价键，离子键，金属键E值较高，分子键结合E值小；对于金属元素，原子半径大，E值小，反之亦然。
（2）晶体结构：单晶体呈各向异性，沿原子排列最密晶向E值较高，反之则小。多晶体各向同性，非晶材料E各向同性。
（3）化学成分：材料化学成分变化引起原子间距或键和方式变化，影响E值。
（4）微观组织：冷加工可降低E值。
（5）温度：一般情况，温度升高，E值下降。
（6）加载条件和负荷持续时间：对金属、陶瓷材料几乎没有影响；高分子材料，负荷时间长，E值下降。3.比例极限与弹性极限的工程意义。
答：（1）对于要求服役时其应力应变关系严格遵守线性关系的机件，应以比例极限作为选择材料的依据；
（2）对于服役条件不允许产生微量塑性变形的机件，设计时应按弹性极限来选择材料。
4.塑性变形产生条件。
答：（1）在切应力下产生；（2）切应力大于临界切应力。
5.屈服强度的实际意义。
答：（1）作为防止因材料过量塑性变形而导致机件失效的设计和选材的依据；
（2）根据屈服强度与抗拉强度的比值大小，衡量材料进一步塑性变形的倾向，作为金属冷塑性变形加工和确定机件缓解应力集中防止脆断的参考依据。
6.影响金属材料屈服强度的因素。
答：a.晶体结构
b.晶界和亚结构：（1）晶界越多，对材料屈服强度贡献越大；（2）亚晶界的作用与晶界类似，阻碍位错运动。
c.溶质元素：使位错受阻，提高屈服强度。
d.第二相
e.温度：升高温度，屈服强度下降。
f.应变速率和应力状态：应变速率高，屈服应力显著升高；切应力分量增大，有利于塑性变形，屈服强度低。
7..影响应变硬化指数n的因素。
答：晶体层错能↑(晶体原子面发生错误堆垛,产生晶格畸变，晶体增加的能量为层错能)，n↓，形变强化小。
冷变形σs↑，n↓，形变强化小。(nσs=常数)
溶质原子含量↑，n↓。
晶粒尺寸d↑，n ↑。
n和材料的屈服点大致呈反比关系，即n×σs=常数。
8..应变硬化的意义。
答：（1）在加工方面，利用应变硬化和塑性变形的合理配合，可使金属进行均匀的塑性变形，保证冷变形工艺顺利实施；
（2）在材料应用方面，应变硬化可使金属机件具有一定的抗偶然过载的能力，保证机件使用安全；
（3）应变硬化也是一种强化金属的重要手段，尤其对那些不能进行热处理强化的材料。
9.材料产生超塑性的条件。
答：(1)超细晶粒，晶粒尺寸达微米量级，且为等轴晶；
(2)合适的变形条件，变形温度在0.4Tm以上，应变速率一般大于或等于10-3s-1。
(3)应变速率敏感指数较高，出现超塑性的条件是0.3≤m≤1。
10.断裂的分类。
答：按照断裂前与断裂过程中材料的宏观塑性变形程度，分为韧性断裂和脆性断裂；
按照晶体材料断裂时裂纹扩展途径，分为穿晶断裂和沿晶断裂；
按照微观断裂机理，分为解理断裂和剪切断裂；
按照作用力的性质，分为正断和切断。
11.韧性断裂、脆性断裂、正断、切断的辨别。
答：正断不一定是脆断，也有明显的塑性变形；切断是韧断，但反之不一定成立。
规定光滑拉伸试样的断面收缩率，小于5％者为脆性断裂；大于5％者为韧性断裂。
12.断裂的断口特征与形貌。
答：韧性断裂：断口呈暗灰色、纤维状。
脆性断裂：断口与正应力垂直，宏观上比较齐平光亮，常呈放射状或结晶状。
解理断裂：宏观特征: 断口呈结晶状,有许多反光小平面；微观断口形貌特征: 解理台阶、河流、舌状花样。
13.高分子材料的断裂机理。（p28）
答：断裂是银纹产生和发展的过程。
应力→弱结构或缺陷处产生银纹→银纹长大→形成微孔→微孔扩大和连接→形成裂纹。
14. 格里菲斯裂纹理论。（p33）
答：实际材料中已经存在裂纹，当平均应力还很低时，裂纹尖端的应力集中已达到很高值，从而使裂纹快速扩展并导致脆性断裂，根据能量平衡原理计算出裂纹自动扩展时的应力值，即计算出含裂纹体的强度。
第二章材料在其他静载荷下的力学性能
一、名词解释。
1.应力状态软性系数：不同加载条件下材料的最大切应力与最大正应力的比值。
2.缺口敏感性：材料因缺口造成三向应力状态和应力应变集中而变脆的倾向。
3.缺口敏感度：试验时常用试样的抗拉强度与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度的比值作为材料的缺口敏感性指标，称作缺口敏感度。
4.硬度：指材料表面不大体积内抵抗变形或破坏的能力。
二、简答。
1.扭转、弯曲、压缩试验怎么进行？各自的性能指标？
答：A.扭转试验的特点及应用。
(1)扭转时应力状态的柔度系数较大，因而可用于测定那些在拉伸时表现为脆性的材料，如淬火低温回火工具钢的塑性。
(2)圆柱试件在扭转试验时，整个长度上的塑性变形始终是均匀的，其截面及标距长度基本保持不变，不会出现静拉伸时试件上发生的颈缩现象。因此，可用扭转试验精确地测定高塑性材料的变形抗力和变形能力，而这在单向拉伸或压缩试验时是难以做到的。
(3)扭转试验可以明确地区分材料的断裂方式，正断或切断。
(4)扭转试验时，试件截面上的应力应变分布表明，它将对金属表面缺陷显示很大的敏感性．因此，可利用扭转试
验研究或检验工件热处理的表面质量和各种表面强化工艺的效果。
(5)扭转试验时，试件受到较大的切应力，因而还被广泛地应用于研究有关初始塑性变形的非同时性的问题，如弹性后效、弹性滞后以及内耗等．
综上所述，扭转试验可用于测定塑性材料和脆性材料的剪切变形和断裂的全部力学性能指标，并且还有着其它力学性能试验方法所无法比拟的优点。因此，扭转试验在科研和生产检验中得到较广泛地应用。
然而，扭转试验的特点和优点在某些情况下也会变为缺点，例如，由于扭转试件中表面切应力大，越往心部切应力越小，当表层发生塑性变形时，心部仍处于弹性状态。因此，很难精确地测定表层开始塑性变形的时刻，故用扭转试验难以精确地测定材料的微量塑性变形抗力。
B.弯曲试验的应用。
（1）用于测定灰铸铁的抗弯强度，灰铸铁的弯曲试件一般采用铸态毛坯圆柱试件。
（2）用于测定硬质合金的抗弯强度，硬质合金由于硬度高，难以加工成拉伸试件，故做弯曲试验以评价其性能和质量。
（3）陶瓷材料的抗弯强度测定。
C.单向压缩试验。
（1）单向压缩时应力状态的柔度系数大，故用于测定脆性材料，如铸铁、轴承合金、水泥和砖石等的力学性能。
（2）由于压缩时的应力状态较软，故在拉伸、扭转和弯曲试验时不能显示的力学行为，而在压缩时有可能获得。
（3）压缩可以看作是反向拉伸。因此，拉伸试验时所定义的各个力学性能指标和相应的计算公式，在压缩试验中基本上都能应用。
2.缺口效应。（p44）
答：（1）缺口处应力应变集中；（2）改变缺口前方应力状态；（3）使塑性材料硬化。
3.各种硬度的测定原理、表示方法、优缺点。（P48）
答：（1）布氏硬度：
优点是压痕面积较大，其硬度值能反映材料在较大区域内各组成相的平均性能。
缺点是因压痕直径较大，一般不宜在成品件上直接进行检验；此外，对硬度不同的材料需要更换压头直径D和载荷F，同时压痕直径的测量也比较麻烦。
（2）洛氏硬度：
优点是操作简便迅速；压痕小，可对工件直接进行检验；采用不同标尺，可测定各种软硬不同和薄厚不一试样的硬度。
缺点是因压痕较小，代表性差；尤其是材料中的偏析及组织不均匀等情况，使所测硬度值的重复性差、分散度大；用不同标尺测得的硬度值既不能直接进行比较，又不能彼此互换。
（3）维氏硬度：
优点：由于角锥压痕清晰，采用对角线长度计量，精度可靠；压头为四棱锥体，当载荷改变时，压入角恒定不变，因此可以任意选择载荷，而不存在布氏硬度那种载荷F与压球直径D之间的关系约束。此外，维氏硬度也不存在洛氏硬度那种不同标尺的硬度无法统一的问题，而且比洛氏硬度所测试件厚度更薄。
缺点：其测定方法较麻烦，工作效率低，压痕面积小，代表性差，所以不宜用于成批生产的常规检验。
4.缺口对材料拉伸性能的影响。
答：（1）产生应力集中；（2）引起三向应力状态，使材料脆化；
（3）由应力集中带来应变集中；（4）使缺口附近的应变速率增高。
5. 280HBS/10/3000/30：当用直径为10mm的淬火钢球，在3000kgf载荷作用下保持30s测得的硬度值为280。
500HBW/5/750：当用直径为5mm的硬质合金球，在750kgf载荷作用下保持10——15s测得的硬度值为500。
6.硬度的测试方法有刻划法，压入法，回跳法。
第三章材料的冲击韧性及低温脆性
一、名词解释。
1.韧脆转变温度：当试验温度低于某一温度时，材料由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状，这时的温度称为韧脆转变温度。
2.蓝脆：碳钢和某些合金钢在冲击载荷或静载荷下，在一定温度范围内出现脆性，在该温度范围内加热时，表面氧化色为蓝色，称为蓝脆。
3.低温脆性：当试验温度低于某一温度时，材料由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔
聚集变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。
4.迟屈服：对材料施加一个大于屈服强度的高速载荷时材料并不会立即产生屈服，而需要经过一段孕育期才开始塑性变形。
5.韧脆温度储备：材料使用温度和韧脆转变温度的差值，保证材料的低温服役行为。
二、填空题。
1. 冲击韧度是一个综合性力学指标，与材料的强度和塑性有关。
2.冲击弯曲试验的标准试样是夏比U型缺口试样和夏比V型缺口试样。
3.冲击能量高时，材料的多次冲击抗力主要取决于塑性，冲击能量低时，材料的多次冲击抗力主要取决于强度。
4.受冲击负荷的重要机件韧脆温度储备值取上限，不受冲击负荷作用的非重要机件韧脆温度储备值取下限，
三、简答。
1.一次冲击试验的原理。（p56）
答：质量m的摆锤，举至高度H ，势能mgH1；锤释放，将试件冲断。摆锤失去一部分能量，这部分能量就是冲断试件所作的功，称为冲击功，以Ak表示。剩余的能量使摆锤扬起高度H2，故剩余的能量即为mgH2。
Ak=mgH1-mgH2=mg(H1-H2) Ak的单位为Kgf.m或J
2.冲击韧度及其工程意义。
答：用试样缺口处截面FN(cm2)去除AKV(AKU)，便得到冲击韧度或冲击值aKV(aKU)，即
aKV(aKU)=AKV(AKU)/FN
aKV(aKU)是一个综合性的力学性能指标，与材料的强度和塑性有关，单位为J／cm2。
3.一次冲击弯曲试验主要用途：
（1）它能反映出原始材料的冶金质量和热加工产品的质量；
（2）测定材料的韧脆性转变温度；
（3）对屈服强度大致相同的材料，根据AK值可以评定材料对大能量冲击破坏的缺口敏感性。
4.韧脆转变温度及其评价方法。（p61）
5.影响材料低温脆性的因素。
答：（1）晶体结构的影响
体心立方金属及其合金存在低温脆性，而面心立方金属及其合金一般不存在低温脆性。
（2）化学成分的影响
a.间隙溶质元素含量增加，高阶能下降，韧脆转变温度提高。
b.加入置换型溶质元素（Ni、Mn例外），一般也降低高阶能，提高韧脆转变温度，但是效果不明显。
c.杂质元素S、P、Pb等使钢的韧性下降。
（3）显微组织的影响
a.细化晶粒提高韧性
b.金相组织有影响
（4）温度的影响
主要是“蓝脆”的影响
（5）加载速率的影响
a.提高加载速率如同降低温度，使材料脆性增大，韧脆转变温度提高；
b.加载速率对钢脆性的影响与钢的强度有关。
（6）试样形状和尺寸的影响
a.缺口曲率半径越小，tk越大，因此，V型缺口试样的tk高于U型试样的tk。
b.当不改变缺口尺寸而只增加试样宽度(或厚度)时，tk升高．若试样各部分尺寸按比例增加时，tk也升高。
6.细化晶粒提高韧性的原因有？
答：（1）晶界是裂纹扩展的阻力；
（2）晶界前塞积的位错数减少，有利于降低应力集中；
（3）晶界总面积增加，使晶界上杂质浓度减少，避免产生沿晶脆性断裂。
7.从宏观和微观角度分析为什么一些物质有低温脆性，另一些物质却没有？
答：从宏观角度分析，材料低温脆性的产生与其屈服强度和断裂强度随温度的变化有关。断裂强度随温度的变化很小。屈服强度随温度的变化情况与材料的本性有关，具有体心立方或密排六方结构的金属或合金的屈服强度对温度变化十分敏感，温度降低，屈服强度急剧升高，故两线交于一点，该点对应的温度即为tk，高于tk时，断裂强度大
于屈服强度，材料受载后，先屈服后断裂，为韧性断裂；低于TK 时，外加应力首先达到断裂强度，材料表现为脆性断裂。而面心立方结构材料的屈服强度随温度的下降变化不大，近似为一水平线，即使在很低的温度仍未与断裂强度曲线相交，故此种材料的脆性断裂现象不明显。
微观上，体心立方金属的低温脆性与位错在晶体中运动的阻力对温度变化非常敏感有关，阻力在低温下增加，故该类材料在低温下处于脆性状态。面心立方金属因位错宽度比较大，阻力对温度变化不敏感，故一般不显示低温脆性。
第四章 材料的断裂韧性
一、名词解释。
1.低应力脆断：在材料存在宏观裂纹时，在应力水平不高甚至低于屈服极限时材料发生脆性断裂的现象。
2.应力场强度因子：反映裂纹尖端应力场强度的因子。
3.断裂韧度：当应力场强度因子增大到一临界值，带裂纹的材料发生断裂，该临界值称为断裂韧度。
4.能量释放率：
5.J 积分理论：可以定量的描述裂纹体的应力应变场的强度。J 积分反映了裂纹尖端区的应变能，即应力应变的集中程度。
6.裂纹尖端张开位移：裂纹体受载后，在裂纹尖端沿垂直裂纹方向所产生的位移。
二、填空。
1. 线弹性条件下断裂韧度的处理问题的方法应力应变分析方法和能量分析方法。
2.裂纹扩展的基本方式：张开型裂纹扩展、滑开型裂纹扩展、撕开型裂纹扩展，其中张开型裂纹扩展最危险。
3. 平面应力状态下应力松弛后塑性区尺寸为： , 考虑应力松弛后，塑性区的尺寸扩大了1倍；平 面应变塑性区宽度为： ，塑性区的宽度也扩大了1倍; 应力松弛的影响下,平面应变塑性区宽
R0也是原r0的两倍。
4.常见的对称循环载荷有对称弯曲、对称扭转、对称拉压等。对应的疲劳强度分别记为σ-1、τ-1及τ-1p ，其中σ-1是最常用的。
5..断裂韧度在工程中的应用第一就是设计， 第二就是校核，第三就是材料开发。
三、知识点。
1.KIC 和KI 的区别。（p68）
答：KI 是一个力学参量，表示裂纹中裂纹尖端的应力应变场强度的大小，它决定于外加应力、试样尺寸和裂纹类型，
而和材料无关。
KIC 是一个是材料的力学性能指标，它决定于材料的成分、组织结构等内在因素，而与外加应力以及试样尺寸等外在因素无关，为平面应变断裂韧度。
2.影响材料断裂韧度的因素。（p75）
答：a.化学成分、组织结构对断裂韧度的影响
（1）化学成分的影响 （2）尺寸的影响 （3）夹杂和第二相的影响 （4）显微组织的影响
b.特殊改性处理对断裂韧度的影响
（1）亚温淬火 （2）超高温淬火 （3）形变热处理
c.外界因素对断裂韧度的影响
（1）温度 （2）应变速率
3.由于裂纹尖端区域发生塑性变形，改变应力分布，为了使线弹性断裂力学的分析依然适用，必须对塑性区德影响进行修正，用a+ry 代替a 。
K I =Y a σ
第五章 材料的疲劳性能
一、名词解释。
1.疲劳：工件在变动载荷和应变长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象称为疲劳。
20)(1S I K R σπ=2
0)(221S I K R σπ=
2. 疲劳寿命：机件疲劳失效前的工作时间成为疲劳寿命。
3.贝纹线：疲劳裂纹扩展区留下的海滩状条纹。
4.驻留滑移带：在交变载荷作用下，永留或能再现的循环滑移带。
5.疲劳条带：是略呈弯曲并相互平行的沟槽状花样，与裂纹扩展方向垂直，是裂纹扩展时留下的微观痕迹，为疲劳断口最典型的微观特征。
6疲劳强度：在指定疲劳寿命下，材料能承受的上限循环应力。根据要求，指定的疲劳寿命可为无限周次也可为有限周次。
7.过载持久值：材料在高于疲劳强度的一定应力下工作，发生疲劳断裂的应力循环周次，也称为有限疲劳寿命。
8.过载损伤界：把在每个过载应力下运行能引起损伤的最少循环周次连接起来就得到该材料的过载损伤界。
9.过载损伤区：过载损伤界到疲劳曲线间的影线区，称为材料的过载损伤区。
10.疲劳缺口敏感度：材料在变动应力作用下的缺口敏感性常用疲劳缺口敏感度表征。
11.次载锻炼：材料特别是金属在低于疲劳强度的应力先运转一定周次，即经过次载锻炼，可以提高材料的疲劳强度。
12.热疲劳：由周期变化的热应力或热应变引起的材料破坏称为热疲劳。
13.抗热震性：材料经受温度瞬变而不被破坏的能力。
二、填空题。
1. 典型疲劳断口具有3个特征区— 疲劳源 、疲劳裂纹扩展区、瞬断区。
2. 疲劳区的每组贝纹线好像一簇以疲劳源为圆心的平行弧线，凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂纹扩展方向。
3. 脆性材料的疲劳断口呈 结晶状；韧性材料断口在心部平面应变区呈放射状或人字纹状，边缘区则有剪切唇区存在 。
4. 疲劳条带是疲劳断口的微观特征，贝纹线是疲劳断口的宏观特征。
5.裂纹扩展的两个阶段，第Ⅰ阶段是沿着最大切应力方向向内扩展;第Ⅱ阶段沿垂直拉应力方向向前扩展形成主裂纹 ，直到最后形成 剪切唇 。
6. 聚合物疲劳断口上可有两种特征的条纹： 疲劳辉纹 和 疲劳斑纹 。
7. 随着机件尺寸↑，其疲劳强度↓，这种现象称为 尺寸效应 。
8. 表面强化处理具有双重作用：提高机件表面塑变抗力和降低表面的有效拉应力。
9.材料热震破坏的动力是热应力和应力场强度因子。热震破坏分为两类，一类是热震断裂，另一类是热损伤。
10.金属材料的疲劳过程也是裂纹萌生和扩展的过程。
11.驻留滑移带在表面加宽过程中，还会出现挤出脊和侵入沟。
12.在疲劳曲线的倾斜部分可以确定过载持久值，曲线倾斜的越陡直，持久值越高。
13.材料的过载损伤界越陡直，损伤区越窄，则其抵抗疲劳过载能力就越强。
14裂纹萌生通过不均匀滑移、微裂纹形成及长大而完成。
三、简答。
1.疲劳破坏的特点。（p88）
答：(1)是一种潜藏的突发性破坏，即出现脆性断裂；
(2)疲劳破坏属低应力循环延时断裂。
(3)疲劳对缺陷(缺口、裂纹及组织)十分敏感，即对缺陷具有高度的选择性；
(4)疲劳破坏能清楚显示裂纹的萌生和扩展，断裂。
2.疲劳条带和贝纹线区别。
答：（1）疲劳条带是疲劳断口的微观特征，贝纹线是断口的宏观特征。
（2）在相邻贝纹线间可能有成千上万条疲劳条带。
（3）二者既可同时在断口上出现，也可在断口上不同时出现。这种不完全对应的现象在对疲劳断口分析时值得注意。
3.大量研究表明：疲劳微裂纹由不均匀滑移和显微开裂引起，要方式有：表面滑移带开裂；第二相、夹杂物与基体界面或夹杂物本身开裂；晶界或亚晶界处开裂。
4.ΔKth 和σ-1的区别。 答：（1）σ-1(疲劳强度)代表的是光滑试样的无限寿命疲劳强度，适用于传统的疲劳强度设计和校核；
（2）ΔKth (疲劳裂纹扩展门槛值)是疲劳裂纹不扩展的ΔKI 的临界值，代表的是裂纹试样的无限寿命疲劳性能，适于裂纹件的设计和疲劳强度校核。
th I K a Y K ?≤?=?σ
（3）根据定义，含裂纹件不发生疲劳断裂（无限寿命）的校核公式为：
ΔKth、a和Δσ三个参量，已知二个可求得第三个。
5.影响材料及机件疲劳强度的因素。
答：（1）工作条件的影响：a.载荷条件b.温度c.腐蚀介质；
（2）表面状态及尺寸因素的影响：a.表面状态b.尺寸因素；
（3）表面强化及残余应力的影响：a.表面喷丸及滚压b.表面热处理和化学热处理c.复合强化；
（4）材料成分及组织的影响：a.合金成分b.非金属夹杂物及冶金缺陷c.显微组织。
第六章材料的磨损性能
一、名词解释。
1.摩擦：是接触物体间的一种阻碍运动的现象，这种阻力为摩擦力。
2.磨损：是在摩擦作用下物体相对运动时，表面逐渐分离出磨屑从而不断损伤的现象。
3.粘着磨损：粘着磨损又称咬合磨损，是因两种材料表面某些接触点局部压应力超过该处材料屈服强度发生粘合并拽开而产生的一种表面损伤磨损。
4.磨粒磨损：又称磨料磨损或研磨磨损，是摩擦副的一方表面存在坚硬的细微凸起或在接触面间存在硬质粒子(从外界进入或从表面剥落)时产生的磨损。
5.接触疲劳：两接触材料作滚动或滚动加滑动摩擦时，交变接触压应力长期作用使材料表面疲劳损伤，局部区域出现小片或小块状材料剥落，而使材料磨损的现象，故又称表面疲劳磨损或麻点磨损。
6.接触应力：两物体相互接触时在局部表面产生的压应力称为接触应力，也叫赫兹应力。
7.耐磨性：是指材料抵抗磨损的性能，迄今还没有一个明确的统一指标，通常用磨损量表示。
二、填空题。
1.机件正常运行的磨损过程的三个阶段：跑和（磨合）阶段、稳定磨合阶段、剧烈磨损阶段。
2.磨损根据摩擦面损伤和破坏的形式，可分为粘着磨损、磨料磨损、磨蚀磨损、麻点疲劳磨损（接触疲劳）。
3. 磨粒磨损是摩擦副的一方表面存在坚硬的细微凸起或在接触面间存在硬质粒子时产生的磨损。
4. 磨粒磨损可分为凿削式、高应力碾碎式、低应力擦伤式。
5.磨粒磨损的主要特征是摩擦面上有擦伤或因明显犁皱形成的沟槽。
6.磨损量的测量方法有称量法和尺寸法两种。
三、简答。
1.粘着磨损的发生条件及磨损的表面特征。
答：发生条件：
（1）摩擦副相对滑动速度小；（2）接触面氧化膜脆弱；（3）润滑条件差；（4）接触应力大的滑动摩擦下。
表面特征：机件表面有大小不等的结疤。
2. 简述接触疲劳的宏观形态特征。
答：接触表面出现许多痘状、贝壳状或不规则形状的凹坑（麻坑），有的凹坑较深，底部有疲劳裂纹扩展线的痕迹。
3. 简述接触疲劳破坏的三种机破坏机理、特征及产生的力学条件，并比较其与普通机械疲劳的异同。
答：（1）麻点剥落(点蚀)：深度在0.1～0.2mm的小块剥落称点蚀，剥块形状为不对称V型针状或痘状凹坑。发生在兼有滚动和滑动。
（2）浅层剥落：浅层剥落深度一般为0.2～0.4mm，剥块底部大致与表面平行，裂纹沿与表面成锐角或直角扩展。纯滚动或摩擦很小。
（3）深层剥落(表面压碎：深层剥落深度与表面强化层深相当(>0.4mm)，剥落时裂纹垂直于表面扩展。表面强化层深度不够。
接触疲劳和一般的疲劳一样，也经历了裂纹形成和扩展两个阶段，只是裂纹形成过程长，而扩展阶段仅占总破坏时间的很小部分。
4. 简述减轻粘着磨损的主要措施。
答：（1）合理选择摩擦副材料；
（2）避免或阻止两摩擦副间直接接触；
（3）表面渗硫、渗磷、渗氮等表面处理工艺。
第七章材料的高温力学性能
一、名词解释。
1.约比温度：是使用温度与合金熔点的比值，即T/Tm 。当T/Tm>0.4-0.5时为高温状态；当T/Tm<0.4-0.5时为低温状态。
2.蠕变：材料在长时间的恒温恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象。
3.蠕变极限：表示材料对高温蠕变变形的抗力，是选用高温材料、设计高温下服役机件的主要依据之一。
4.持久强度：是材料在一定的温度下和规定的时间内，不发生蠕变断裂的最大应力。
5. 应力松弛：材料在恒温恒变形的条件下，随着时间的延长，弹性应力逐渐降低的现象称为应力松弛。
6.松弛稳定性：材料抵抗应力松弛的能力称为松弛稳定性。
7.高温疲劳：通常把高于结晶温度所发生的疲劳叫高温疲劳。 二、填空题。
1. 根据金属、陶瓷蠕变曲线可将蠕变过程分为减速蠕变阶段、恒速蠕变阶段、加速蠕变阶段。
2.根据高分子材料蠕变曲线可将蠕变过程分为可逆形变阶段、推迟弹性变形阶段、不可逆变形阶段。
3.当减小应力或降低温度时，蠕变第Ⅱ阶段延长，甚至不出现第Ⅲ阶段；当增加应力或提高温度时，蠕变第Ⅱ阶段缩短，甚至消失，试样经过减速蠕变后很快进入第Ⅲ阶段而断裂。
4.
描述材料蠕变性能常采用蠕变极限、持久强度、松弛稳定性等力学性能指标。
5. 应力对蠕变的影响是改变蠕变机制，大量的陶瓷材料蠕变试验结果表明，在低应力范围：扩散蠕变机理起控制作用；而在中、高应力范围，位错运动机理起控制作用。
三、简答。
1.金属材料和陶瓷材料典型的蠕变曲线。
曲线上任一点的斜率，表示该点的蠕变速率，按照蠕变速率的变化，可将蠕变过程分为3个阶段。
第Ⅰ阶段：AB 段，称为减速蠕变阶段(又称过渡蠕变阶段)，这一阶段开始的蠕变速率很大，随着时间的延长，蠕变速率逐渐减小，到B 点，蠕变速率达到最小值。
第Ⅱ阶段：BC 段，称为恒速蠕变阶段(又称稳态蠕变阶段)，这一阶段的特点是蠕变速率几乎不变．一般所指的材料蠕变速率，就是以这一阶段的蠕变速率来表示的。
第Ⅲ阶段：CD 段，称为加速蠕变阶段(又称为失稳蠕变阶段)，随着时间的延长，蠕变速率逐渐增大，到D 点发生蠕变断裂。
2.高分子材料的蠕变曲线。
第Ⅰ阶段：AB 段，为可逆形变阶段，是普弹形变，即应力和变成正比；
第Ⅱ阶段：BC 段，为推迟的弹性变形阶段，也称高弹形变发展阶段；
第Ⅲ阶段：CD 段，为不可逆变形阶段（粘性流变），是以较小的恒定应变速率产生变形，到后期，会产生颈缩，发生蠕变断裂。
3. 表示在500℃的条件下，第二阶段的稳态蠕变速率等于1*10^-5％/h 的蠕变极限为80MPa 。
表示材料在500℃时，10000h 产生1％的蠕变应变的蠕变极限为100MPa 。
4. 表示某种材料在600℃下工作1000h 的持久强度为200MPa 。
持久强度试验时间通常比蠕变极限试验要长得多，根据设计要求，持久强度试验最长可达几万至几十万小时（h ）。
5.影响蠕变的主要因素。
答：（1）内在因素：A 化学成分:B 组织结构 C.晶粒尺寸
（2）外部因素：A.应力B.温度: MPa 805001015
＝-?σMpa 100500100001=σ200MPa 600310=σ
C语言期末考试题(含答案)
《C 语言程序设计》期末试卷 一、单项选择题(10x2’=20’) 1、以下叙述正确的是（） A ）C 语言的源程序不必通过编译就可以直接运行。 B ） C 语言中的每条可执行语句最终都将被转换成二进制的机器指令。 C ）C 语言源程序经编译形成的二进制代码可以直接运行。 D ）C 语言中的函数不可以单独进行编译。 2、一个C 语言的源程序中（） A ）必须有一个主函数 B ）可能有多个主函数 C ）必须有除主函数外其它函数 D ）可以没有主函数 3、以下不能定义为用户标识符的是（） A ）scanf B ）Void C ）_3com D ）int 4、若以下选项中的变量已正确定义，则正确的赋值语句是（） A ）x1=26.8%3; B ）1+2=x2; C ）x3=0x12; D ）x4=1+2=3; 5、设有定义：floata=2,b=4,h=3;以下C 语言表达式中与代数式h b a *)(2 1 的计算结果不．相符的是（） A ）(a+b)*h/2 B ）(1/2)*(a+b)*h C ）(a+b)*h*1/2 D ）h/2*(a+b) 6、C 语言中用于结构化程序设计的3种基本结构是（） A ）顺序结构、选择结构、循环结构 B ）if 、switch 、break C ）for 、while 、do-while D ）if 、for 、continue 7．在while （!x ）语句中的!x 与下面条件表达式等价的是（） A)x!=0B)x==1C)x!=1D)x==0
8、有以下程序： #include
2015年西北工业大学自然辩证法考试试题及答案
2015年《自然辩证法概论》试题及解答 1.马克思恩格斯科学技术思想的基本内容？ 答：一、科学技术的定义：马克思、恩格斯认为，科学建立在实践基础之上，是人们批判宗教和唯心主义的精神武器，是人们通过实践对自然的认识与解释，是人类对客观世界规律的理论概括，是社会发展的一般精神产品；技术在本质上体现了人对自然的实践关系。 二、基本内容如下： （1）科学的分类恩格斯对自然科学进行了分类。每一门科学都是分析某一个别的运动形式或一系列相互转化的运动形式，因此，科学分类就是这些运动形式本身依据其内部所固有的次序的分类和排列，而它的重要性也正是在这里。恩格斯将自然科学的研究对象规定为运动着的物体，并将科学分为数学、天文学、物理学、化学、生物学等。 （2）科学技术与哲学的关系恩格斯强调科学技术对哲学的推动作用，认为推动哲学家前进的，主要是自然科学和工业的强大面日益迅猛的进步。科学的发展也受到哲学的制约和影响。科学与哲学在研究对象上具有本质上的共同点和内在的一致性。科学研究作为一种认识活动，必须通过理论思维才能揭示对象的本质和规律，这就自然地与哲学发生紧密的关系。 （3）科学技术是生产力马克思提出了科学是生产力的思想，他认为，社会生产力不仅以物质形态存在，而且以知识形态存在，自然科学就是以知识形态为特征的一般社会生产力。 （五）科学技术的生产动因马克思认为自然科学本身的发展，“仍然是在资本主义生产的基础上进行的，这种资本主义生产第一次在相当大的程度上为自然科学创造了进行研究、观察、实验的物质手段。”恩格斯认为近代以来科学“以神奇的速度发展起来，那么，我们要再次把这个奇迹归功于生产。” （六）科学技术的社会功能科学革命的出现，打破了宗教神学关于自然的观点，自然科学从神学中解放出来，从些快速前进。科学与技术的结合，推动了产业革命，产业革命促使市民社会在经济结构和社会生产关系上了发生了全面变革。 马克思认为，科学技术的发展，首先必然引起生产方式的变革，也必然引起生产关系本身的变革。 （七）科学技术与社会制度马克思、恩格斯首先揭示了新兴资产阶级与自然科学的关系。其次揭示了资本主义制度下劳动者与科学技术的关系。再次，预见了只有在劳动中，科学才起到它真正的作用。同时也肯定了科学家个人在科学发展史上的重要作用。
西北工业大学材料科学与工程专业简介
材料科学与工程 1．培养目标 培养在金属材料、无机非金属材料、光电信息功能材料、电子材料与器件、复合材料领域的科学与工程方面具有较宽基础知识、从事材料设计、研究、开发和技术管理的高级工程技术人才。 2．课程设置 主要课程：材料科学基础、物理化学、材料工程基础、材料现代研究方法、金属材料、光电材料、功能材料、复合材料、电子技术与控制、计算机系列课程等。 3．深造与就业方向 毕业生可继续攻读本专业及相关专业的硕士研究生，近三年本科考取研究生比例60%以上。 毕业生就业实行双向选择，毕业后可到研究所、企业从事科学研究、设计、生产管理、工程技术应用及高等院校的教学工作。 4．学制/学位 本科四年制/工学学士 材料科学与工程专业四年制本科培养方案 Cultivating Scheme of 4-year Undergraduate Course- Material and Enginee ring Speciality 一、培养目标 本专业培养具备金属材料及无机非金属材料科学与工程方面的知识，能在材料制备、成型加工、材料结构研究与分析等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。
Ⅰ.Scheme Objectives The objectives of this scheme are to provide students of this major with t he technology and engineering knowledge of metal and inorganic-nonmetal mat erials, in order to make them outstanding engineers who are capable of underta king works of science research, technique and appliance design, manufacturing process management. 二、培养要求 本专业学生主要学习材料科学及各类材料加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事材料制备、加工成型研究、进行各类材料加工工艺及设备设计、生产组织管理的基本能力。Ⅱ.Requirements Students of this speciality shall learn the basic theories of material science and methods of material processing and how to design related equipment. The y also shall be trained to be modern mechanic engineers who are capable of d oing research works about material fabricating, forming, processing and related equipment design. At same time, they also should have the ability of fundame ntal management of manufacture process. 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： Student of this major must fulfill the following requirements: （1）具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力； （2）具有较系统地掌握本专业领域宽广的理论基础知识，主要包括材料科学、力学、机械学、电工与电子技术、计算机系列课程、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识； （3）具有本专业必需的计算、测试、文献检索能力和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力；
西北工业大学材料科学基础历年真题与答案解析(1)
西北工业大学 2012年硕士研究生入学考试试题答案 试题名称：材料科学基础试题编号：832说明：所有答题一律写在答题纸上第页共页 一、简答题（每题10分，共50分） 1.请简述滑移和孪生变形的特点？ 答： 滑移变形特点： 1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变 2）滑移线与应力轴呈一定角度 3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上 4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带 5）特定晶面，特定晶向 孪生变形特点： 1) 部分晶体发生均匀切变 2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化 3) 临界切分应力大 4) 孪生对塑变贡献小于滑移 5) 产生表面浮凸 2.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？ 答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。 3.在室温下，一般情况金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯 铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。 答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。 铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。因而铜的塑性好于铁。 4.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相 区中，相成分的变化规律。
C语言期末考试题(含答案)
《C 语言程序设计》期末试卷 一、单项选择题 (10x2’=20’) 1、以下叙述正确的是（ ） A ）C 语言的源程序不必通过编译就可以直接运行。 B ） C 语言中的每条可执行语句最终都将被转换成二进制的机器指令。 C ）C 语言源程序经编译形成的二进制代码可以直接运行。 D ）C 语言中的函数不可以单独进行编译。 2、一个 C 语言的源程序中（ ） A ）必须有一个主函数 B ）可能有多个主函数 C ）必须有除主函数外其它函数 D ）可以没有主函数 3、以下不能定义为用户标识符的是（ ） A ）scanf B ） Void C ） _3com D ） int 4、若以下选项中的变量已正确定义，则正确的赋值语句是（ ） A ）x1=26.8%3; B ）1+2=x2; C ）x3=0x12; D ） x4=1+2=3; 5、设有定义： float a=2,b=4,h=3;以下 C 语言表达式中与代数式 1 (a b) * h 的计 2 算结果不 相符的是（ ） ． A ）(a+b)*h/2 B ）(1/2)*(a+b)*h C ）(a+b)*h*1/2 D ）h/2*(a+b) 6、C 语言中用于结构化程序设计的 3 种基本结构是（ ） A ）顺序结构、选择结构、循环结构 B ）if 、switch 、break C ）for 、while 、do-while D ）if 、for 、continue 7．在 while （!x ）语句中的 !x 与下面条件表达式等价的是（ ） A) x!=0 B) x==1 C) x!=1 D) x==0 8、有以下程序： #include
西工大有限元试题(附答案)
1．针对下图所示的3个三角形元，写出用完整多项式描述的位移模式表达式。 2．如下图所示，求下列情况的带宽: a) 4结点四边形元； b) 2结点线性杆元。 3．对上题图诸结点制定一种结点编号的方法，使所得带宽更小。图左下角的四边形在两种不同编号方式下，单元的带宽分别是多大？ 4．下图所示，若单元是2结点线性杆单元，勾画出组装总刚后总刚空间轮廓线。系统的带宽是多大？按一右一左重新编号（即6变成3等）后，重复以上运算。 5． 设杆件1－2受轴向力作用，截面积为A ，长度为L ，弹性模量为E ，试写出杆端力F 1，F 2与杆端位移21,u u 之间的关系式，并求出杆件的单元刚度矩阵)(][e k 6．设阶梯形杆件由两个等截面杆件○ 1与○2所组成，试写出三个结点1、2、3的结点轴向力F 1，F 2，F 3与结点轴向位移321,,u u u 之间的整体刚度矩阵[K]。 7． 在上题的阶梯形杆件中，设结点3为固定端，结点1作用轴向载荷F 1=P ，求各结点的轴向位移和各杆的轴力。 8． 下图所示为平面桁架中的任一单元，y x ,为局部坐标系，x ，y 为总体坐标系，x 轴与x 轴的夹角为θ。 （1） 求在局部坐标系中的单元刚度矩阵 )(][e k （2） 求单元的坐标转换矩阵 [T]； （3） 求在总体坐标系中的单元刚度矩阵 )(][e k 9．如图所示一个直角三角形桁架，已知27/103cm N E ?=，两个直角边长度cm l 100=，各杆截面面积210cm A =，求整体刚度矩阵[K]。 10． 设上题中的桁架的支承情况和载荷情况如下图所示，按有限元素法求出各结点的位移与各杆的内力。 11． 进行结点编号时，如果把所有固定端处的结点编在最后，那么在引入边界条件时是否会更简便些？ 12． 针对下图所示的3结点三角形单元，同一网格的两种不同的编号方式，单元的带宽分别是多大？ 13． 下图所示一个矩形单元，边长分别为2a 与2b ，坐标原点取在单元中心。
西北工业大学博士入学考试材料物理、材料综合复习题
2001博士秋季入学考试试题 1（16分）共价键的数目(为配位电子数)和方向(电子云密度最大方向)取决于什么？利用杂化轨道理论解释金刚石(sp 3)结构中的共价键，并计算碳的sp 3键的键角(109.28)。 2（12分）离子晶体在平衡时的结合能为：)11(80020n R NMe U E b -==πε，M 称为马德隆常数。试解释M 的意义。(西工大固体物理P41；M 是与晶体结构有关的常数) 3（12分）试比较经典的和量子的金属自由电子理论。(方俊鑫P285；黄昆P275) 4（12分）举例说明能带理论在解释固体材料有关性质(绝缘、半导、导体)、设计新材料中的应用。(西工大P111) 5（12分）解释金属及半导体的电阻率(高温时、低温时)随温度变化的规律。(西工大P192)
6（12分）分析固体表面的成分可采用那些分析技术和方法。(电子能谱：光电子能谱、俄歇电子、离子中和谱；离子谱：低能离子散射、高能离子散射、二次离子质谱、溅射中性粒子谱、致脱附离子角分布) 7（12分）晶体致的电缺陷有那些类型？分析其形成原因及对晶体性质的影响。（西工大P149、151） 8（12分）简述物质超到态的主要特征。（西工大P206、零电阻，充合抗磁） 答：1，低能电子衍射；2，表面敏感扩展X 吸收精细结构；3，场离子显微镜；4，电子显微镜；5，投射电子显微镜，扫描电子显微镜；6，扫描隧道显微镜；7，原子力显微镜；8，摩擦力显微镜 2001博士春季入学考试试题 1（16）N 对离子组成的NaCl 晶体的总互作用势能为 ??????-=R e R B N R U n 024)(πεα 其中α是马德隆常数，B 为晶格参量，n 为玻恩指数。 （1） 证明平衡原子间距为n e B R n 2 0104απε=- （2） 证明平衡时的结合能为)11(4)(0020n R Ne R U --=πεα
西工大——材料性能学期末考试总结
材料性能学 第一章材料单向静拉伸的力学性能 一、名词解释。 1.工程应力:载荷除以试件的原始截面积即得工程应力σ，σ=F／A0。 2.工程应变：伸长量除以原始标距长度即得工程应变ε，ε=Δl／l0。 3.弹性模数：产生100％弹性变形所需的应力。 4.比弹性模数（比模数、比刚度）：指材料的弹性模数与其单位体积质量的比值。（一般适用于航空业） 5.比例极限σp：保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，即在拉伸应力—应变曲线上开始偏离直线时的应力值。 6.弹性极限σe：弹性变形过渡到弹-塑性变形（屈服变形）时的应力。 7.规定非比例伸长应力σp：即试验时非比例伸长达到原始标距长度(L0)规定的百分比时的应力。 8.弹性比功(弹性比能或应变比能) a e: 弹性变形过程中吸收变形功的能力，一般用材料弹性变形达到弹性极限时单位体积吸收的弹性变形功来表示。 9.滞弹性：是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 10.粘弹性：是指材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为。 11.伪弹性：是指在一定的温度条件下，当应力达到一定水平后，金属或合金将产生应力诱发马氏体相变，伴随应力诱发相变产生大幅的弹性变形的现象。 12.包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形（1-4%），然后再同向加载，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。 13.内耗：弹性滞后使加载时材料吸收的弹性变形能大于卸载时所释放的弹性变形能，即部分能量被材料吸收。（弹性滞后环的面积） 14.滑移：金属材料在切应力作用下,正应力在某面上的切应力达到临界切应力产生的塑变,即沿一定的晶面和晶向进行的切变。 15.孪生：晶体受切应力作用后,沿一定的晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)在一个区域内连续性的顺序切变,使晶体仿佛产生扭折现象。 16.塑性：是指材料断裂前产生塑性变形的能力。 17.超塑性：在一定条件下，呈现非常大的伸长率(约1000％)，而不发生缩颈和断裂的现象。 18.韧性断裂：材料断裂前及断裂过程中产生明显的塑性变形的断裂过程。 19.脆性断裂：材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程。 20.剪切断裂：材料在切应力的作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。 21.解理断裂：在正应力的作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。 22.韧性：是材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 23.银纹：聚合物材料在张应力作用下表面或内部出现的垂直于应力方向的裂隙。当光线照射到裂隙面的入射角超过临界角时，裂隙因全反射而呈银色。 24.河流花样：在电子显微镜中解理台阶呈现出形似地球上的河流状形貌，故名河流状花样。 25.解理台阶：解理断裂断口形貌中不同高度的解理面之间存在台阶称为解理台阶。 26.韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断口。 27.理论断裂强度：在外加正应力作用下，将晶体中的两个原子面沿着垂直于外力方向拉断所需的应力称为理论断裂强度。 28.真实断裂强度：用单向静拉伸时的实际断裂拉伸力Fk除以试样最终断裂截面积Ak所得应力值。 29.静力韧度：通常将静拉伸的σ——ε曲线下所包围的面积减去试样断裂前吸收的弹性能。 二、填空题。 1. 整个拉伸过程的变形可分为弹性变形，屈服变形，均匀塑性变形，不均匀集中塑性变形四个阶段。 2. 材料产生弹性变形的本质是由于构成材料原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆位移的反应。 3. 在工程中弹性模数是表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形就越小。
C语言期末上机考试题及答案
C语言上机考试题—01 1. //#include 西北工业大学考试试题（A卷） 2004 － 2005 学年第一学期 一、填空题：（每题 3 分，共计 30 分） 1. 塑性是指： ________________________________________________________ ________________________________________________ 。 2. 金属的超塑性可分为 _____ 超塑性和 _____ 超塑性两大类。 3. 金属单晶体变形的两种主要方式有： _____ 和 _____ 。 4. 影响金属塑性的主要因素有： _____ ， _____ ， _____ ， _____ ， _____ 。 5. 等效应力表达__________________________________________________ 。 6. 常用的摩擦条件及其数学表达式： __________________________________ ，__________________________________ 。 7. π平面是指： _____________________________________________________ ______________________________________________________________ _。 8. 一点的代数值最大的 __________ 的指向称为第一主方向，由第一主方 向顺时针转所得滑移线即为 _____线。 9. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σz=______________________ 10. 在有限元法中：应力矩阵 [S]= ________________________ ， 单元内部各点位移{U}=[ ]{ } 二、简答题（共计 30 分） 1. 提高金属塑性的主要途径有哪些？（ 8 分） 2. 纯剪切应力状态有何特点？（ 6 分） 3. 塑性变形时应力应变关系的特点？（ 8 分） 4. Levy-Mises 理论的基本假设是什么？（ 8 分） 三、计算题（共计 40 分） 1 、已知金属变形体内一点的应力张量为Mpa ，求：（ 18 分）（1）计算方向余弦为 l=1/ 2 ， m=1/2 ， n= 的斜截面上的正应力大小。（2）应力偏张量和应力球张量； 诚信保证 本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。本人签字： 编号： 西北工业大学考试试题（卷） 2008－2009学年第1学期 开课学院航天学院课程航天器飞行力学学时 48 考试日期考试时间 2小时考试形式（闭）（A）卷题号一二三四五六七八九十总分得分 考生班级 2162、2163 学 号姓 名 一、名词解释（20分） 1、比冲 2、过载 3、二体问题 4、轨道摄动 5、星下点轨迹 6、临界轨道 7、顺行轨道 8、轨道转移 9、再入走廊 10、总攻角 注：1. 命题纸上一般不留答题位置，试题请用小四、宋体打印且不出框。 2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。共2页 第1页 西北工业大学命题专用纸 二、简述（20分） 1、直接反作用原理 2、刚化原理（关于变质量物体质心运动方程和绕质心转动方程的描述） 3、瞬时平衡假设 4、开普勒三大定律 三、简答题（40分） 1、火箭产生控制力和控制力矩的方式有那些？写出各自的控制力和控制力矩计 算公式。 2、在什么条件下，一般空间弹道方程可以分解成纵向运动方程和侧向运动方 程？ 3、自由飞行段的运动有哪些基本特征、轨迹是什么形状、特征参数有哪些、特 征参数与主动段终点参数有什么关系？ 4、轨道要素有哪些，其意义和作用是什么？ 5、卫星轨道的摄动因素有那些？ 6、双椭圆轨道机动的特征速度的确定方法？ 7、基于状态转移矩阵的双脉冲轨道机动的过程和特征速度的求解方法? 8、航天器再入轨道有哪些类型，各有什么特点？ 四、推导题（20分） 1、推导齐奥尔柯夫斯基公式（理想速度与质量变化的关系） 2、推导二体问题基本方程 教务处印制 共2页 第2页 1． 有关晶面及晶向附图2.1所示。 2． 见附图2.2所示。 3． {100}＝(100)十(010)+(001)，共3个等价面。 {110}＝(110)十(101)+(101)+(011)+(011)+(110)，共6个等价面。 {111}＝(111)+(111)+(111)+(111)，共4个等价面。 )121()112()112()211()112()121( ) 211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++= 共12个等价面。 4． 单位晶胞的体积为V Cu ＝0.14 nm 3(或1.4×10-28m 3) 5． (1)0.088 nm ；(2)0.100 nm 。 6． Cu 原子的线密度为2.77×106个原子/mm 。 Fe 原子的线密度为3.50×106个原子/mm 。 7． 1.6l ×l013个原子/mm 2；1.14X1013个原子/mm 2；1.86×1013个原子/mm 2。 8． (1) 5.29×1028个矽原子/m 3； (2) 0.33。 9． 9. 0.4×10-18/个原子。 10． 1.06×1014倍。 11． (1) 这种看法不正确。在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。位错环的柏氏矢量为b ，故其相对滑移了一个b 的距离。 (2) A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；B'C'为正刃型位错，D'A'为负刃型位错。位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。 12． (1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ0，的方向应与de 位 错线平行。 (2)在上述切应力作用下，位错线de 将向左(或右)移动，即沿着与位错线de 垂直的方向(且在滑移面上)移动。在位错线沿滑移面旋转360°后，在晶体表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个b 的台阶。 西北工业大学 2011年硕士研究生入学考试试题参考答案 试题名称：材料科学基础（A卷）试题编号：832 说明：所有答题一律写在答题纸上第 1 页共 7 页 一、简答题（每题10分，共50分） 1.请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、 螺位错的主要特征。 答：刃型位错： 1)1晶体中有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体 2)2刃位错引起的应力场既有正应力又有切应力。 3)3位错线可以是折线或曲线, 但位错线必与滑移（矢量）方向垂直 4)4滑移面惟一 5)5位错线的移动方向与晶体滑移方向平行（一致） 6)6位错线与柏氏矢量垂直 螺型位错： 1)1上下两层原子发生错排，错排区原子依次连接呈螺旋状 2)2螺位错应力场为纯切应力场 3)3螺型位错与晶体滑移方向平行，故位错线一定是直线 4)4螺型位错的滑移面是不惟一； 5)5位错线的移动方向与晶体滑移方向相互垂直。 6)6位错线与柏氏矢量平行 2.何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困 难？ 答：随变形量增大，强度硬度升高，塑形下降的现象。软化方法是再结晶退火。 3.什么是离异共晶？如何形成的？ 答：在共晶水平线的两个端部附近，由于共晶量少，领先相相依附在初 生相上，另一相独立存在于晶界，在组织学上失去共晶体特点，称为离异共晶。有时，也将端部以外附近的合金，在非平衡凝固时得到的少量共晶，称为离异共晶。 4. 形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。 答：只有置换固溶体才可能形成无限固溶体。且两组元需具有相同的晶体结构、相近的原子半径、相近的电负性、较低的电子浓度。原因：溶质原子取代了溶剂原子的位置，晶格畸变较小，晶格畸变越小，能量越低。电负性相近不易形成化合物。电子浓度低有利于溶质原子溶入。 5. 两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni ，另一个含 50%Ni ，铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重？为什么？ 答：50%Ni 的偏析严重，因为液固相线差别大，说明液固相成分差别大，冷速较快不容易达到成分均匀化。 二、 作图计算题（每题15分，共60分） 1、写出{112}晶面族的等价晶面。 答： )21()12()11()211()12()11( )211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++= 2、 请判定下列反应能否进行：]001[]111[2]111[2a a a →+ 答：几何条件： ]001[]002[2 ]111[2]111[2a a a a ==+，满足几何条件 能量条件： ( )2 2 2 2 2 2 32 2 2222 2222 2 211 004311121)1()1(2a a b a a a b b =++==?? ? ??+++??? ??+-+-=+ 不满足能量条件，反应不能进行。 C 语言程序设计 试 题 （2008 /2009 学年 第 二 学期） 一． 选择题（满分30分，每题2分） 1.若a 、b 、c 都定义为int 类型且初值为0，则以下不正确的赋值语句是 D 。 A. a=b=c+8; B. a+=y+3; C. c++; D. a+b+c 2. 已知int j ，i=1；执行语句“j=i++；”后，变量i 的值是 B 。 A. 1 B. 2 C. –1 D. -2 3.执行下面程序： #include "stdio.h" void main() ｛ int a=1,b=2,c=3； c=(a+=a+2),(a=b,b+3); printf(“%d,%d,%d ”,a,b,c); } 则输出结果是： A 。 A. 2,2,4 B. 4,2,3 C. 5,5,3 D. 4,2,5 4．若要求在if 后一对圆括号中表示a 不等于0的关系，则能正确表示这一关系的表达式为 D 。 A. a< >0 B. !a C. a=0 D. a 5. for (j=0;j<11;j++);循环结束后，j 的值是 B 。 A. 12 B. 11 C. 10 D. 9 6. C 语言中函数返回值的类型由 D 决定的。 A. return 语句中的表达式类型 B. 调用该函数的主调函数的类型 C. 调用函数时临时决定 D. 定义函数时所指定的函数类型 7. 下列说法中正确的是 B 。 A 在调用用户自定义函数时，必须对其进行声明。 B 函数可以返回一个值，也可以什么值也不返回。 C 说明函数时，必须明确参数的类型和返回值。 D 在程序设计中空函数没有什么作用。 8. 若int i=10；执行下列程序后，变量i 的正确结果是 D 。 switch ( i ) {case 0: i+=1； case 10: i+=1； case 11: i+=1； default: i+=1； } A. 10 B. 11 C. 12 D. 13 9. 下列语句中不正确的字符串赋值或初始化的是 C 。 A ． char str[10]={"strings"}; B.char str[8]={'s','t','r','i','n ','g','s','\0'}; C. char str[10]; str= "strings"; D. char str[]= "strings"; 10. 有如下程序： #include 精品文档 1.为什么Nicalon sic 纤维使用温度低于1100℃？怎样提高使用温度？ 从热力学上讲，C-SIO 2界面在1000℃时界面气相CO 压力可能很高，相应的O 2浓度也较高。只有O 2扩散使界面上O 2浓度达到较高水平时，才能反应生成CO 。但是温度较低时扩散较慢，因此C-SiO 2仍然在1000℃左右共存。 当温度升到1100℃，1200℃时，CO 的压力将会更高，此时O 2的浓度也较高，而扩散速度却加快。因而，SiC 的氧化速度加快，导致Nicalon 纤维在1100℃，1200℃时性能下降很快。 要提高Nicalon 纤维的使用温度，需降低Nicalon 纤维的游离C 和O 的含量，以防止游离C 继续与界面O 反应。 2.复合材料的界面应力是怎样产生的？对复合材料的性能有何影响？ 复合材料的界面应力主要是由于从制备温度冷却到室温的温度变化△T 或是使用过程中的温度变化△T 使得复合材料中纤维和基体CTE （coefficient of thermal expansion 热膨胀系数？）不同而导致系统在界面强结合的情况下界面应力与△T 有着对应关系；在界面弱结合的情况下，由于滑移摩擦引起界面应力。 除了热物理不相容外，还有制备过程也能产生很大甚至更大的界面应力。如：PMC 的固化收缩，MMC 的金属凝固收缩，CMC 的凝固收缩等。 △CTE 限制界面应力将导致基体开裂，留下很多裂纹，裂纹严重时将使复合材料解体，使复合材料制备失败，或是使其性能严重下降，△CTE 不大时，弹塑性作用，不会出现裂纹。而对于CMC ，即使不会出现明显的裂纹，基体也已经出现了微裂纹。这些微裂纹对复合材料的性能不会有很的影响，相反，这些微裂纹对CMC 复合材料的增韧有帮助，因为微裂纹在裂纹扩展过程中将会再主裂纹上形成很多与裂纹而消耗能量，从而达到增韧的目的。 3．金属基复合材料界面控制的一般原则是什么？ 金属基复合材料要求强结合，此时能提高强度但不会发生脆性破坏。均存在界 面化学反应趋势，温度足够高时将发生界面化学反应，一定的界面化学反应能增加界面的结合强度，对增强有利。过量的界面化学反应能增加界面的脆性倾向对增韧不利。因此，MMC 的界面化学反应是所希望的，但是应该控制适度。 具体原则有： 纤维表面涂层处理：改善润湿性，提高界面的结合强度，并防止不利的界面反应。 基体改性：改变合金的成分，使活性元素的偏聚在f/m 界面上降低界面能，提高润湿性。 控制界面层：必须考虑界面层的厚薄，以及在室温下熔体对纤维及纤维表面层的溶解侵蚀。纤维及其表面层金属熔体中均具有一定的溶解度。因而，溶解和侵蚀是不可避免的。 4.为什么玻璃陶瓷/Nicalon 复合材料不需要制备界面层？ 氧化物玻璃基体很容易与Nicalon SiC 纤维反应：SiC+O 2=SiO 2+C 这一反应可以被利用来制备界面层。 氧化物玻璃基体与Nicalon SiC 纤维还可能发生其它氧化反应，但由于需要气相产物扩散离开界面，因为其他热力学趋向很大，但反应驱动力相对较小。因上述反应生成的SiO 2 在SiO 2基玻璃中很容易溶入玻璃基体。如果使用的玻璃基体不发生饱和分相的话，反应的结果将在界面上生成C 界面层或纤维的表面层，因而不需要预先制备界面层，这就是玻璃陶瓷的最大优点。 5．复合材料有哪三个组元组成，作用分别是什么？ 复合材料是由：基体，增强体，界面。 基体：是复合材料中的连续相，可以将增强体粘结成整体，并赋予复合材料一 定形状。有传递外界作用力，保护增强体免受外界环境侵蚀的作用。 增强体：主要是承载，一般承受90%以上的载荷，起着增大强度，改善复合材 料性能的作用。 界面：1.传递作用：载荷施加在基体上，只有通过界面才能传递到增强体上， 发挥纤维的承载能力，所以界面是传递载荷的桥梁。 2.阻断作用：结合适当的界面有阻止裂纹扩展，中断材料破坏，减缓应力集中的作用。 3.保护作用：界面相可以保护增强体免受环境的腐蚀，防止基体与增强体 之间的化学反应，起到保护增强体的作用。 6. 请说明临界纤维长度的物理意义？ 能够达到最大纤维应力，即极限强度σfu 的最小纤维长度，称为临界长度Lc ，临界纤维长度是载荷传递长度的最大值。 L西工大试题
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