2025年高職材料力學（材料性能測試）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本卷共8題，每題5分。每題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確選項的序號填在題后的括號內(nèi)。1.關于材料力學性能，以下說法正確的是（）A.強度是指材料抵抗破壞的能力B.塑性是指材料在斷裂前產(chǎn)生塑性變形的能力C.硬度是指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力D.以上說法都正確2.材料的屈服極限是材料開始產(chǎn)生明顯塑性變形時的應力，以下哪種材料的屈服現(xiàn)象不明顯（）A.低碳鋼B.中碳鋼C.高碳鋼D.鋁合金3.測定材料的拉伸性能時，標距長度與原始標距長度之比稱為（）A.伸長率B.斷面收縮率C.標距比D.變形比4.沖擊韌性是指材料在沖擊載荷作用下吸收能量和抵抗斷裂的能力，以下哪種試驗可用于測定沖擊韌性（）A.拉伸試驗B.壓縮試驗C.彎曲試驗D.沖擊試驗5.材料的疲勞極限是指材料在交變應力作用下，在規(guī)定的循環(huán)次數(shù)內(nèi)不發(fā)生斷裂的最大應力，以下關于疲勞極限的說法錯誤的是（）A.疲勞極限與材料的成分、組織結(jié)構(gòu)有關B.疲勞極限與應力循環(huán)特征有關C.疲勞極限與材料的表面質(zhì)量無關D.疲勞極限與加載頻率有關6.硬度測試方法中，布氏硬度適用于（）A.各種金屬材料B.較軟的金屬材料C.較硬的金屬材料D.非金屬材料7.材料的彈性模量反映了材料抵抗彈性變形的能力，以下哪種材料的彈性模量較大（）A.橡膠B.塑料C.鋼材D.木材8.材料的熱膨脹系數(shù)是指材料在溫度變化時體積或長度的變化率，以下關于熱膨脹系數(shù)的說法正確的是（）A.熱膨脹系數(shù)與材料的種類有關B.熱膨脹系數(shù)與溫度變化的幅度有關C.熱膨脹系數(shù)與材料的組織結(jié)構(gòu)有關D.以上說法都正確第II卷（非選擇題共60分）9.（10分）簡述材料力學性能測試的意義。10.（10分）請說明拉伸試驗中測定的主要力學性能指標有哪些，并解釋其含義。11.（10分）比較布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度三種硬度測試方法的優(yōu)缺點及適用范圍。12.（15分）材料：有一低碳鋼試樣進行拉伸試驗，已知試樣原始直徑d0=10mm，原始標距長度L0=50mm。拉伸試驗過程中，當載荷F=30kN時，試樣產(chǎn)生彈性變形，此時卸載后試樣標距長度變?yōu)長1=50.05mm。當載荷繼續(xù)增加至F=45kN時，試樣開始產(chǎn)生塑性變形，當載荷達到F=60kN時，試樣發(fā)生斷裂，此時標距長度變?yōu)長2=65mm，斷口處直徑變?yōu)閐1=7mm。問題：（1）計算該低碳鋼的彈性模量E。（2）計算該低碳鋼的屈服極限σs。（3）計算該低碳鋼的抗拉強度σb。（4）計算該低碳鋼的伸長率δ。（5）計算該低碳鋼的斷面收縮率ψ。13.（15分）材料：某工廠生產(chǎn)的一批軸類零件，要求具有較高的強度和韌性?，F(xiàn)對其中一個零件進行材料力學性能測試，采用沖擊試驗來評估其韌性。已知該零件材料為中碳鋼，沖擊試驗采用擺錘沖擊試驗方法，擺錘沖擊試驗機的擺錘質(zhì)量m=10kg，擺錘初始高度h1=1m，沖擊試樣后擺錘高度h2=0.4m。問題：（1）計算沖擊試樣時擺錘所做的功W。（2）若沖擊試樣后測得試樣吸收的能量為E=30J，計算該材料的沖擊韌性αk。（3）分析該材料的沖擊韌性是否滿足軸類零件的使用要求，并說明理由。答案：1.D2.C3.A4.D5.C6.B7.C8.D9.材料力學性能測試對于了解材料的力學行為、評估材料質(zhì)量、指導材料選用和加工工藝設計等具有重要意義。通過測試可以確定材料的強度、塑性、硬度、韌性等性能指標，為材料的合理使用提供依據(jù)；可以發(fā)現(xiàn)材料內(nèi)部的缺陷和組織結(jié)構(gòu)變化，為改進材料性能提供方向；還能為工程結(jié)構(gòu)的設計和安全評估提供基礎數(shù)據(jù)。10.拉伸試驗測定的主要力學性能指標有：屈服極限σs，是材料開始產(chǎn)生明顯塑性變形時的應力；抗拉強度σb，是材料在拉伸過程中所能承受的最大應力；伸長率δ，是材料在拉伸斷裂后標距段的總變形與原始標距長度之比；斷面收縮率ψ，是材料在拉伸斷裂后斷面縮小面積與原始斷面面積之比。11.布氏硬度優(yōu)點是壓痕較大，能反映材料的綜合性能，缺點是不適用于太薄或太硬材料，適用于較軟金屬材料；洛氏硬度優(yōu)點是操作簡便、測量迅速，缺點是非連續(xù)讀數(shù)，適用于較硬材料；維氏硬度優(yōu)點是壓痕小，精度高，缺點是測量效率低，適用于薄件、小件及高硬度材料。12.（1）彈性模量E=F/A0×(L0/L1-1)=30000/(π×52)×(50/50.05-1)=200GPa。（2）屈服極限σs=Fs/A0=45000/(π×52)=573MPa。（3）抗拉強度σb=Fb/A0=60000/(π×52)=764MPa。（4）伸長率δ=(L2-L0)/L0×100%=(65-50)/50×100%=30%。（5）斷面收縮率ψ=(A0-A1)/A0×100%=[π×52-π×3.52]/(π×52)×100%=51%。13.（1）擺錘所做的功W=mgh1-mgh2=10×9.8×(1-0.4)=58.8J。（2）沖擊韌性αk=E/A0=30/(π×d02/4