第1卷 金属材料的力学性能——载荷、强度、硬度、韧性与疲劳 山东省（春季高考）《金属加工基础》（机工版） 单元过关卷

山东省（春季高考）考纲百套卷 第1卷 金属材料的力学性能——载荷、强度、硬度、韧性与疲劳 单元过关卷《金属加工基础》机械制造类 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 金属材料在外力作用下发生的拉伸、压缩等作用称为（ ） A. 载荷类型 B. 变形形式 C. 断裂形式 D. 组织变化 2. 起重机吊钩主要承受的载荷是（ ） A. 压缩载荷 B. 拉伸载荷 C. 剪切载荷 D. 扭转载荷 3. 车床主轴传递切削转矩时，主要承受的载荷是（ ） A. 拉伸载荷 B. 压缩载荷 C. 扭转载荷 D. 冲击载荷 4. 冲床冲压工件瞬间产生的载荷属于（ ） A. 静载荷 B. 交变载荷 C. 持续载荷 D. 冲击载荷 5. 金属材料抵抗永久变形和断裂的能力称为（ ） A. 强度 B. 硬度 C. 韧性 D. 疲劳 6. 材料受力后产生变形，外力去除后不能完全恢复的变形称为（ ） A. 弹性变形 B. 振动变形 C. 热变形 D. 塑性变形 7. 金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力称为（ ） A. 弹性 B. 强度 C. 硬度 D. 塑性 8. 材料在静载荷作用下抵抗断裂的能力主要用下列哪项性能表示（ ） A. 疲劳 B. 硬度 C. 韧性 D. 强度 9. 材料抵抗局部塑性变形、压入或划伤的能力称为（ ） A. 硬度 B. 韧性 C. 塑性 D. 强度 10. 生产现场最常用的金属材料硬度试验方法是（ ） A. 拉伸试验 B. 冲击试验 C. 硬度试验 D. 疲劳试验 11. 布氏硬度试验主要适用于测定（ ） A. 薄板材料硬度 B. 大型铸件硬度 C. 细小零件硬度 D. 表面镀层硬度 12. 材料在冲击载荷作用下吸收能量后抵抗断裂的能力称为（ ） A. 强度 B. 硬度 C. 塑性 D. 韧性 13. 下列材料性能中，最能反映材料抗突然断裂能力的是（ ） A. 韧性 B. 硬度 C. 强度 D. 塑性 14. 金属零件在交变载荷作用下，即使应力低于屈服强度，也可能发生（ ） A. 蠕变 B. 塑性流动 C. 熔化 D. 疲劳断裂 15. 下列零件中，最容易发生疲劳破坏的是（ ） A. 受恒定压力的垫块 B. 受交变弯曲的转轴 C. 受静止支承的底座 D. 受固定夹持的挡板 16. 提高轴类零件抗疲劳能力的有效措施是（ ） A. 增大表面粗糙度 B. 减小圆角半径 C. 增加尖锐缺口 D. 消除应力集中 17. 一根截面积为 的拉杆承受 拉力，其工作应力为（ ） A. B. C. D. 18. 两种钢材硬度相同，但甲钢冲击吸收功大于乙钢，则甲钢的（ ） A. 强度较高 B. 塑性较差 C. 韧性较好 D. 疲劳强度较低 19. 某试样原始标距为 ，拉断后标距为 ；原始截面积为 ，断后最小截面积为 。该试样的伸长率和断面收缩率分别为（ ） A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 20. 某零件承受的循环应力最大值为 ，最小值为 ，材料疲劳极限为 。该零件的应力幅和疲劳安全判断正确的是（ ） A. ，高于疲劳极限 B. ，高于疲劳极限 C. ，高于疲劳极限 D. ，低于疲劳极限 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 静载荷的大小和方向通常随时间变化较小。（ ） 22. 材料的强度越高，其塑性和韧性一定越好。（ ） 23. 塑性好的材料在断裂前通常能产生较明显的塑性变形。（ ） 24. 硬度越高的材料，其冲击韧性一定越好。（ ） 25. 布氏硬度试验的压痕较大，不宜用于成品表面精密部位的检测。（ ） 26. 冲击吸收功越大，材料抵抗冲击断裂的能力通常越强。（ ） 27. 疲劳断裂只会发生在应力超过材料屈服强度的情况下。（ ） 28. 零件表面的尖角和缺口会引起应力集中，降低抗疲劳能力。（ ） 29. 交变载荷的方向和大小始终保持不变。（ ） 30. 断面收缩率越大，通常说明金属材料的塑性越好。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 简述金属材料常见载荷的基本类型及其受力特点。 32. 简述强度、塑性和韧性的含义及其主要区别。 33. 说明提高金属零件抗疲劳能力的主要措施。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某输送设备的连接拉杆截面积为 ，工作时承受 的最大拉力。材料的许用应力为 。设备运行中，拉杆所受拉力在 和 之间周期性变化，材料的疲劳极限为 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东省（春季高考）考纲百套卷 第1卷 金属材料的力学性能——载荷、强度、硬度、韧性与疲劳 单元过关卷《金属加工基础》机械制造类 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 金属材料在外力作用下发生的拉伸、压缩等作用称为（ ） A. 载荷类型 B. 变形形式 C. 断裂形式 D. 组织变化 【答案】A 【解析】载荷是材料受到的外力作用，常见类型包括拉伸、压缩、剪切、弯曲和扭转等。 2. 起重机吊钩主要承受的载荷是（ ） A. 压缩载荷 B. 拉伸载荷 C. 剪切载荷 D. 扭转载荷 【答案】B 【解析】吊钩悬吊重物时，钩身主要受到沿轴线方向的拉伸作用。 3. 车床主轴传递切削转矩时，主要承受的载荷是（ ） A. 拉伸载荷 B. 压缩载荷 C. 扭转载荷 D. 冲击载荷 【答案】C 【解析】主轴传递转矩时，外力使其绕轴线发生扭转，主要承受扭转载荷。 4. 冲床冲压工件瞬间产生的载荷属于（ ） A. 静载荷 B. 交变载荷 C. 持续载荷 D. 冲击载荷 【答案】D 【解析】载荷在很短时间内突然作用并产生明显冲击效应，称为冲击载荷。 5. 金属材料抵抗永久变形和断裂的能力称为（ ） A. 强度 B. 硬度 C. 韧性 D. 疲劳 【答案】A 【解析】强度反映材料抵抗变形和断裂的能力，是材料承载能力的重要指标。 6. 材料受力后产生变形，外力去除后不能完全恢复的变形称为（ ） A. 弹性变形 B. 振动变形 C. 热变形 D. 塑性变形 【答案】D 【解析】外力去除后仍保留的变形属于塑性变形，说明材料发生了永久变形。 7. 金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力称为（ ） A. 弹性 B. 强度 C. 硬度 D. 塑性 【答案】D 【解析】塑性是材料在断裂前产生塑性变形的能力，常用伸长率和断面收缩率表示。 8. 材料在静载荷作用下抵抗断裂的能力主要用下列哪项性能表示（ ） A. 疲劳 B. 硬度 C. 韧性 D. 强度 【答案】D 【解析】强度反映材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。 9. 材料抵抗局部塑性变形、压入或划伤的能力称为（ ） A. 硬度 B. 韧性 C. 塑性 D. 强度 【答案】A 【解析】硬度表示材料抵抗局部塑性变形、压入或划伤的能力。 10. 生产现场最常用的金属材料硬度试验方法是（ ） A. 拉伸试验 B. 冲击试验 C. 硬度试验 D. 疲劳试验 【答案】C 【解析】硬度试验操作简便、损伤小，适合生产现场进行材料性能检验。 11. 布氏硬度试验主要适用于测定（ ） A. 薄板材料硬度 B. 大型铸件硬度 C. 细小零件硬度 D. 表面镀层硬度 【答案】B 【解析】布氏硬度压痕较大，适用于铸铁、锻件等组织较粗大且尺寸较大的材料。 12. 材料在冲击载荷作用下吸收能量后抵抗断裂的能力称为（ ） A. 强度 B. 硬度 C. 塑性 D. 韧性 【答案】D 【解析】韧性表示材料抵抗冲击断裂并吸收能量的能力，常用冲击吸收功评价。 13. 下列材料性能中，最能反映材料抗突然断裂能力的是（ ） A. 韧性 B. 硬度 C. 强度 D. 塑性 【答案】A 【解析】韧性较好的材料能够吸收较多冲击能量，发生突然断裂的倾向较小。 14. 金属零件在交变载荷作用下，即使应力低于屈服强度，也可能发生（ ） A. 蠕变 B. 塑性流动 C. 熔化 D. 疲劳断裂 【答案】D 【解析】交变载荷长期反复作用会使材料产生疲劳裂纹，最终导致疲劳断裂。 15. 下列零件中，最容易发生疲劳破坏的是（ ） A. 受恒定压力的垫块 B. 受交变弯曲的转轴 C. 受静止支承的底座 D. 受固定夹持的挡板 【答案】B 【解析】转轴长期承受交变弯曲载荷，容易在应力集中处形成疲劳裂纹。 16. 提高轴类零件抗疲劳能力的有效措施是（ ） A. 增大表面粗糙度 B. 减小圆角半径 C. 增加尖锐缺口 D. 消除应力集中 【答案】D 【解析】圆角过小、缺口等会造成应力集中，消除应力集中有利于提高抗疲劳能力。 17. 一根截面积为 的拉杆承受 拉力，其工作应力为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】由σ=F/A，F=12 kN=12000 N，A=200 mm²，得σ=60 N/mm²=60 MPa，故选B。 18. 两种钢材硬度相同，但甲钢冲击吸收功大于乙钢，则甲钢的（ ） A. 强度较高 B. 塑性较差 C. 韧性较好 D. 疲劳强度较低 【答案】C 【解析】冲击吸收功越大，材料吸收冲击能量和抵抗断裂的能力通常越强，韧性越好。 19. 某试样原始标距为 ，拉断后标距为 ；原始截面积为 ，断后最小截面积为 。该试样的伸长率和断面收缩率分别为（ ） A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 【答案】B 【解析】伸长率为 ，断面收缩率为 ，计算结果分别为 和 。 20. 某零件承受的循环应力最大值为 ，最小值为 ，材料疲劳极限为 。该零件的应力幅和疲劳安全判断正确的是（ ） A. ，高于疲劳极限 B. ，高于疲劳极限 C. ，高于疲劳极限 D. ，低于疲劳极限 【答案】A 【解析】应力幅σa=(σmax−σmin)/2=(80−20)/2=30 MPa，高于疲劳极限25 MPa，故选A。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 静载荷的大小和方向通常随时间变化较小。（ ） 【答案】正确 【解析】静载荷的大小和方向基本保持不变，或变化十分缓慢。 22. 材料的强度越高，其塑性和韧性一定越好。（ ） 【答案】错误 【解析】强度、塑性和韧性是不同性能指标，强度提高不代表塑性和韧性一定同步提高。 23. 塑性好的材料在断裂前通常能产生较明显的塑性变形。（ ） 【答案】正确 【解析】塑性表示材料断裂前发生塑性变形的能力，塑性越好，断裂前变形通常越明显。 24. 硬度越高的材料，其冲击韧性一定越好。（ ） 【答案】错误 【解析】硬度与韧性反映不同性能，材料硬度提高后，韧性可能降低，不能据此直接判断韧性。 25. 布氏硬度试验的压痕较大，不宜用于成品表面精密部位的检测。（ ） 【答案】正确 【解析】布氏试验压头较大，形成的压痕明显，容易影响精密表面和小型零件。 26. 冲击吸收功越大，材料抵抗冲击断裂的能力通常越强。（ ） 【答案】正确 【解析】冲击吸收功反映材料在冲击断裂过程中吸收能量的能力。 27. 疲劳断裂只会发生在应力超过材料屈服强度的情况下。（ ） 【答案】错误 【解析】材料在低于屈服强度的交变应力长期作用下，也可能产生疲劳裂纹并断裂。 28. 零件表面的尖角和缺口会引起应力集中，降低抗疲劳能力。（ ） 【答案】正确 【解析】尖角和缺口会使局部应力增大，促使疲劳裂纹在应力集中处萌生。 29. 交变载荷的方向和大小始终保持不变。（ ） 【答案】错误 【解析】交变载荷的大小或方向随时间作周期性变化，静载荷才具有基本稳定的特点。 30. 断面收缩率越大，通常说明金属材料的塑性越好。（ ） 【答案】正确 【解析】断面收缩率反映试样断裂后截面积的缩小程度，数值越大通常表明塑性越好。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 简述金属材料常见载荷的基本类型及其受力特点。 【答案】（1）拉伸载荷使材料沿轴线方向受到拉力作用。 （2）压缩载荷使材料沿轴线方向受到压力作用。 （3）剪切载荷使材料的相邻截面沿相反方向发生相对错动。 （4）弯曲载荷使零件产生弯曲变形，扭转载荷使零件绕轴线产生扭转变形。 【解析】应根据外力作用方式和零件变形特点进行分类，重点掌握拉伸、压缩、剪切、弯曲和扭转的受力特征。 32. 简述强度、塑性和韧性的含义及其主要区别。 【答案】（1）强度是材料抵抗变形和断裂的能力，反映材料的承载能力。 （2）塑性是材料在断裂前产生塑性变形的能力，常用伸长率和断面收缩率表示。 （3）韧性是材料在冲击载荷作用下吸收能量并抵抗断裂的能力。 【解析】三者分别侧重承载抗断、断裂前变形和冲击抗断能力，不能用其中一个指标代替其他性能。 33. 说明提高金属零件抗疲劳能力的主要措施。 【答案】（1）合理设计零件结构，采用较大圆角，减少尖角、缺口等应力集中。 （2）提高零件表面质量，减少划痕、裂纹等表面缺陷。 （3）采用适当的热处理或表面强化工艺，提高材料表层的抗疲劳性能。 【解析】疲劳裂纹常在表面缺陷和应力集中处萌生，因此应从结构设计、表面质量和材料强化等方面提高抗疲劳能力。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某输送设备的连接拉杆截面积为 ，工作时承受 的最大拉力。材料的许用应力为 。设备运行中，拉杆所受拉力在 和 之间周期性变化，材料的疲劳极限为 。 【答案】（1）最大工作应力为 。由于 小于 ，满足静强度要求。 （2）最小应力为 ，应力幅为 。 （3）由于应力幅 大于材料疲劳极限 ，拉杆存在疲劳破坏风险。应通过减小应力集中、改善表面质量或进行适当的表面强化等措施提高抗疲劳能力。 【解析】由σ=F/A，σmax=18000/300=60 MPa，σmin=6000/300=20 MPa。60<70 MPa，满足静强度；应力幅σa=(60−20)/2=20 MPa>18 MPa，存在疲劳破坏风险，应减小应力集中并改善表面质量或进行表面强化。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $