2025年大学大二（材料科学与工程）材料力学性能阶段测试试题及答案.doc

2025年大学大二（材料科学与工程）材料力学性能阶段测试试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)
w1. 材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为（ ）
A. 强度 B. 硬度 C. 韧性 D. 疲劳强度
w2. 下列硬度测试方法中，属于压入法的是（ ）
A. 布氏硬度测试 B. 洛氏硬度测试 C. 维氏硬度测试 D. 以上都是
w3. 材料在冲击载荷作用下吸收能量和抵抗断裂的能力称为（ ）
A. 强度 B. 硬度 C. 韧性 D. 疲劳强度
w4. 疲劳破坏的特征是（ ）
A. 破坏应力远低于静载下材料的强度极限
B. 破坏前没有明显的塑性变形
C. 断口形貌呈现为光滑区和粗糙区
D. 以上都是
w5. 材料在交变应力作用下，发生破坏的应力水平低于材料的屈服强度，这种现象称为（ ）
A. 疲劳 B. 蠕变 C. 松弛 D. 应力松弛
w6. 金属材料的疲劳极限与下列因素有关的是（ ）
A. 材料的成分和组织结构
B. 应力循环特征
C. 零件的尺寸和表面状态
D. 以上都是
w7. 材料在高温下长期承受一定应力作用，发生缓慢的塑性变形的现象称为（ ）
A. 疲劳 B. 蠕变 C. 松弛 D. 应力松弛
w8. 应力松弛是指材料在高温下承受一定的初始应力，在保持总变形不变的情况下，应力随时间逐渐（ ）的现象。
A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增大后减小
w9. 材料在长期交变载荷作用下，表面出现微观裂纹并逐渐扩展，最终导致材料断裂的现象称为（ ）
A. 疲劳磨损 B. 粘着磨损 C. 磨粒磨损 D. 腐蚀磨损
w10. 提高材料疲劳寿命的措施有（ ）
A. 改善材料的组织结构
B. 降低零件表面粗糙度
C. 对零件进行表面强化处理
D. 以上都是

第II卷（非选择题 共70分）
w11. （10分）简述硬度测试的意义及常用的硬度测试方法。
w12. （15分）分析疲劳破坏的过程及影响疲劳寿命的因素。
w13. （15分）阐述蠕变和应力松弛的概念，并说明它们在工程中的应用。

材料：某航空发动机叶片在使用过程中出现了疲劳断裂现象。经检测发现，叶片表面存在一些微小裂纹，裂纹扩展方向与叶片的受力方向有关。叶片材料为高温合金，其组织结构对疲劳性能有重要影响。

w14. （15分）根据上述材料，分析叶片疲劳断裂的可能原因，并提出预防措施。

材料：在高温环境下工作的管道，长期承受内压作用。随着时间的推移，管道发生了明显的塑性变形，且压力保持不变时，管道内的应力逐渐降低。

w15. （15分）请判断管道发生了何种现象，并说明该现象的特点及对管道性能的影响。

答案：w1.B w2.D w3.C w4.D w5.A w6.D w7.B w8.B w9.A w10.D
w11. 硬度测试的意义在于评估材料抵抗局部变形的能力，反映材料的软硬程度。常用方法有布氏硬度测试、洛氏硬度测试、维氏硬度测试等。布氏硬度测试适用于较软材料，压痕较大；洛氏硬度测试操作简便，适用于较硬材料；维氏硬度测试精度高，适用于薄件、小件及表面硬化层硬度测试。
w12. 疲劳破坏过程：裂纹萌生、裂纹扩展、最终断裂。影响疲劳寿命因素：材料成分组织结构、应力循环特征、零件尺寸表面状态、加载频率等。
w13. 蠕变是材料在高温下长期承受一定应力作用发生缓慢塑性变形现象。应力松弛是材料在高温下承受初始应力，总变形不变时应力随时间减小现象。工程中应用：如高温管道设计要考虑蠕变，汽轮机部件要考虑应力松弛。
w14. 叶片疲劳断裂原因：表面微小裂纹在交变载荷下扩展；材料组织结构影响疲劳性能。预防措施：改善叶片材料组织结构；降低表面粗糙度；对叶片进行表面强化处理；优化叶片结构设计，减少应力集中。
w15. 管道发生了蠕变现象。特点：在高温和一定应力下，塑性变形随时间缓慢增加。影响：管道尺寸变大，可能导致管道连接部位松动、密封失效，降低管道使用寿命，影响整个系统正常运行。