第一章單向靜拉伸力學效能。
1. 彈性比功：金屬材料吸收彈性變形功的能力。
2．滯彈性：金屬材料在彈性範圍內快速載入或解除安裝後，隨時間延長產生附加彈性應變的現象稱為滯彈性。
3．包申格效應：金屬材料經過預先載入產生少量塑性變形，解除安裝後再同向載入，規定殘餘伸長應力增加；反向載入，規定殘餘伸長應力降低的現象。
4．解理刻面：這種大致以晶粒大小為單位的解理面稱為解理刻面。
5. 金屬的彈性模量主要取決於什麼因素？為什麼說它是乙個對組織不敏感的力學效能指標？
答：主要決定於原子本性和晶格型別。合金化、熱處理、冷塑性變形等對彈性模量影響較小，所以它是乙個對組織不敏感的力學效能指標。
5.解理斷裂；金屬材料在一定條件下，當外加正應力達到一定數值後，以極快速率沿一定晶體學平面產生的穿晶斷裂。
6. 決定金屬屈服強度的因素有哪些？
答：內在因素：金屬本性及晶格型別、晶粒大小和亞結構、溶質元素、第二相。
外在因素：溫度、應變速率和應力狀態。
7.剪下斷裂與解理斷裂都是穿晶斷裂，為什麼斷裂性質完全不同？
答：剪下斷裂是在切應力作用下沿滑移面分離而造成的滑移面分離，一般是韌性斷裂，而解理斷裂是在正應力作用以極快的速率沿一定晶體學平面產生的穿晶斷裂，解理斷裂通常是脆性斷裂。
8.何謂拉伸斷口三要素？影響巨集觀拉伸斷口性態的因素有哪些？
答：巨集觀斷口呈杯錐形，由纖維區、放射區和剪下唇三個區域組成，即所謂的斷口特徵三要素。上述斷口三區域的形態、大小和相對位置，因試樣形狀、尺寸和金屬材料的效能以及試驗溫度、載入速率和受力狀態不同而變化。
9．試述多晶體金屬產生明顯屈服的條件，並解釋bcc金屬及其合金與fcc金屬及其合金屈服行為不同的原因。
10.試舉出幾種能顯著強化金屬而又不降低其塑性的方法。
答：固溶強化、形變硬化、細晶強化
11.斷裂強度sc與抗拉強度sb有何區別？
12.裂紋擴充套件受哪些因素支配？
答:裂紋形核前均需有塑性變形；位錯運動受阻，在一定條件下便會形成裂紋。
第二章金屬在其他靜載荷下的力學效能
1. 應力狀態軟性係數: 材料或工件所承受的最大切應力τmax和最大正應力σmax比值.
2. 缺口效應: 由於缺口的存在，在載荷作用下缺口截面上的應力狀態將發生變化，產生所謂的缺口效應。
3. 缺口敏感度: 缺口試樣的抗拉強度σbn的與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強度σb 的比值，稱為缺口敏感度.
4. hbw: 壓頭為硬質合金球的材料的布氏硬度
5. hra: 材料的a標尺洛氏硬度
6. hrb: 材料的b標尺洛氏硬度
7. hrc: 材料的c標尺洛氏硬度
8. 試說明布氏硬度、洛氏硬度與維氏硬度的實驗原理，並比較布氏、洛氏與維氏硬度試驗方法的優缺點。
布氏硬度：用鋼球或硬質合金球作為壓頭，計算單位面積所承受的試驗力。
洛氏硬度：採用金剛石圓錐體或小淬火鋼球作壓頭，以測量壓痕深度。
維氏硬度：以兩相對面夾角為136。的金剛石四稜錐作壓頭，計算單位面積所承受的試驗力。
布氏硬度優點：實驗時一般採用直徑較大的壓頭球，因而所得的壓痕面積比較大。壓痕大的乙個優點是其硬度值能反映金屬在較大範圍內各組成相得平均效能；另乙個優點是實驗資料穩定，重複性強。
缺點：對不同材料需更換不同直徑的壓頭球和改變試驗力，壓痕直徑的測量也較麻煩，因而用於自動檢測時受到限制。
洛氏硬度優點：操作簡便，迅捷，硬度值可直接讀出；壓痕較小，可在工件上進行試驗；採用不同標尺可測量各種軟硬不同的金屬和厚薄不一的試樣的硬度，因而廣泛用於熱處理質量檢測。缺點：
壓痕較小，代表性差；若材料中有偏析及組織不均勻等缺陷，則所測硬度值重複性差，分散度大；此外用不同標尺測得的硬度值彼此沒有聯絡，不能直接比較。
維氏硬度優點：不存在布氏硬度試驗時要求試驗力f與壓頭直徑d之間所規定條件的約束，也不存在洛氏硬度試驗時不同標尺的硬度值無法統一的弊端；維氏硬度試驗時不僅試驗力可以任意取，而且壓痕測量的精度較高，硬度值較為準確。缺點是硬度值需要通過測量壓痕對角線長度後才能進行計算或查表，因此，工作效率比洛氏硬度法低的多。
第三章金屬在衝擊載荷下的力學效能
1. 衝擊吸收功: 缺口試樣衝擊彎曲試驗中，擺錘沖斷試樣失去的位能為mgh1-mgh2。此即為試樣變形和斷裂所消耗的功，稱為衝擊吸收功
2. 低溫脆性： 體心立方晶體金屬及合金或某些密排六方晶體金屬及其合金，在試驗溫度低於某一溫度時，會由韌性狀態變為脆性狀態，衝擊吸收功明顯下降，斷裂機理由微孔聚集型變為穿晶解理型，斷口特徵由纖維狀變為結晶狀，這就是低溫脆性。
3. 韌脆轉變溫度：對體心立方晶體金屬及合金或者某些密排六方晶體金屬及合金當溫度低於某一溫度tk時，材料由韌性狀態轉變為脆性狀態，此時的溫度為韌脆轉變溫度。
4. fatt50：結晶區佔整個斷口面積50%是的溫度定義的韌脆轉變溫度.
5. ndt: 以低階能開始上公升的溫度定義的韌脆轉變溫度,稱為無塑性或零塑性轉變溫度。
6. fte: 以低階能和高階能平均值對應的溫度定義tk，記為fte
7. ftp: 以高階能對應的溫度為tk，記為ftp
8. 試說明低溫脆性的物理本質及其影響因素
低溫脆性的物理本質：材料屈服強度隨溫度降低急劇增加對體心立方金屬是派納力起主要作用所致。
影響材料低溫脆性的因素有（p63，p73）：
1．晶體結構：對稱性低的體心立方以及密排六方金屬、合金轉變溫度高，材料脆性斷裂趨勢明顯，塑性差。
2．化學成分：能夠使材料硬度，強度提高的雜質或者合金元素都會引起材料塑性和韌性變差，材料脆性提高。
3．顯微組織：①晶粒大小。②金相組織。
第四章金屬的斷裂韌度
1. 低應力脆斷：高強度、超高強度鋼的機件 ，中低強度鋼的大型、重型機件在屈服應力以下發生的斷裂。
2. 應力場強度因子： 在裂紋尖端區域各點的應力分量除了決定於位置外，尚與強度因子有關，對於某一確定的點，其應力分量由確定，越大，則應力場各點應力分量也越大，這樣就可以表示應力場的強弱程度，稱為應力場強度因子。
「i」表示i型裂紋。
3. 小範圍屈服：塑性區的尺寸較裂紋尺寸及淨截面尺寸為小時（小乙個數量級以上），這就稱為小範圍屈服。
4. 有效裂紋長度：因裂紋尖端應力的分布特性，裂尖前沿產生有塑性屈服區，屈服區內鬆弛的應力將疊加至屈服區之外，從而使屈服區之外的應力增加，其效果相當於因裂紋長度增加ry後對裂紋尖端應力場的影響，經修正後的裂紋長度即為有效裂紋長度:
a+ry。
5. 裂紋擴充套件能量釋放率gi：i型裂紋擴充套件單位面積時系統釋放勢能的數值。
6. ｊ積分：有兩種定義或表示式：一是線積分：二是形變功率差。
7. ｃｏｄ：裂紋張開位移。
8. 試述低應力脆斷的原因及防止方法。
答： 低應力脆斷的原因：在材料的生產、機件的加工和使用過程中產生不可避免的巨集觀裂紋，從而使機件在低於屈服應力的情況發生斷裂。
預防措施：將斷裂判據用於機件的設計上，在給定裂紋尺寸的情況下，確定機件允許的最大工作應力，或者當機件的工作應力確定後，根據斷裂判據確定機件不發生脆性斷裂時所允許的最大裂紋尺寸。
9. 為什麼研究裂紋擴充套件的力學條件時不用應力判據而用其它判據？
答：由4—1可知，裂紋前端的應力是乙個變化複雜的多向應力，如用它直接建立裂紋擴充套件的應力判據，顯得十分複雜和困難；而且當r→0時，不論外加平均應力如何小，裂紋尖端各應力分量均趨於無限大，構件就失去了承載能力，也就是說，只要構件一有裂紋就會破壞，這顯然與實際情況不符。這說明經典的強度理論單純用應力大小來判斷受載的裂紋體是否破壞是不正確的。
因此無法用應力判據處理這一問題。因此只能用其它判據來解決這一問題。
10. 試述裂紋尖端塑性區產生的原因及其影響因素。
答：機件上由於存在裂紋，在裂紋尖端處產生應力集中，當σy趨於材料的屈服應力時，在裂紋尖端處便開始屈服產生塑性變形，從而形成塑性區。
影響塑性區大小的因素有：裂紋在厚板中所處的位置，板中心處於平面應變狀態，塑性區較小；板表面處於平面應力狀態，塑性區較大。但是無論平面應力或平面應變，塑性區寬度總是與（kic/σs)2成正比。
11. ｃｏｄ的意義及其表示式：表示裂紋張開位移。表示式。
12.試述kｉｃ的測試原理及其對試樣的基本要求。（p77了解）
13. 有一大型板件，材料的σ0.2=1200mpa，kic=115mpa*m1/2，探傷發現有20mm長的橫向穿透裂紋，若在平均軸向拉應力900mpa下工作，試計算ki及塑性區寬度r0，並判斷該件是否安全？
解：由題意知穿透裂紋受到的應力為σ=900mpa
根據σ/σ0.2的值，確定裂紋斷裂韌度kic是否休要修正
因為σ/σ0.2=900/1200=0.75>0.7，所以裂紋斷裂韌度kic需要修正
對於無限板的中心穿透裂紋，修正後的ki為：
（mpa*m1/2）
塑性區寬度為0.004417937(m)= 2.21(mm)
比較k1與kic：
因為k1=168.13（mpa*m1/2）
kic=115（mpa*m1/2）
所以：k1>kic ，裂紋會失穩擴充套件 , 所以該件不安全。
14. 有一軸件平行軸向工作應力150mpa，使用中發現橫向疲勞脆性正斷，斷口分析表明有25mm深度的表面半橢圓疲勞區，根據裂紋a/c可以確定φ=1，測試材料的σ0.2=720mpa ，試估算材料的斷裂韌度kic為多少？
解： 因為σ/σ0.2=150/720=0.208<0.7，所以裂紋斷裂韌度kic不需要修正
對於無限板的中心穿透裂紋，修正後的ki為：
kic=yσcac1/2
對於表面半橢圓裂紋，y=1.1/φ=1.1
所以，kic=yσcac1/2=1.1=46.229（mpa*m1/2）
15有一構件製造時，出現表面半橢圓裂紋，若a=1mm,在工作應力s=1000mpa下工作，應該選什麼材料的σ0.2與kic配合比較合適？構件材料經不同熱處理後，其s0.
2和kｉｃ的變化列於下表：
第五章金屬的疲勞
工程材料力學效能
第一章單向靜拉伸力學效能 1 解釋下列名詞。彈性比功 金屬材料吸收彈性變形功的能力，一般用金屬開始塑性變形前單位體積吸收的最大彈性變形功表示。滯彈性 金屬材料在彈性範圍內快速載入或解除安裝後，隨時間延長產生附加彈性應變的現象稱為滯彈性，也就是應變落後於應力的現象。迴圈韌性 金屬材料在交變載荷下吸收不...
工程材料力學效能
第一章1.2.彈性形變可逆，塑性形變不可逆。3.彈性模量即等於彈性應力，即彈性模量是產生百分之百彈性變形所需的應力。工程上的彈性模量被稱為材料的剛度，表徵金屬材料對彈性變形的抗力，其值越大，則在相同應力下產生的彈性變形就越小。習題3.金屬的彈性模量主要取決於什麼?為什麼說它是乙個對結構不敏感的力學姓...
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工程材料力學效能 第二版 課後答案 第一章材料單向靜拉伸載荷下的力學效能 一 解釋下列名詞 滯彈性 在外加載荷作用下，應變落後於應力現象。靜力韌度 材料在靜拉伸時單位體積材科從變形到斷裂所消耗的功。彈性極限 試樣載入後再卸裁，以不出現殘留的永久變形為標準，材料能夠完全彈性恢復的最高應力。比例極限 應...