四川省(对口招生)智能制造类 《机械基础》项目十七任务三 45分钟专题训练卷
2026-10-12
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内容正文:
四川省(对口招生)智能制造类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑,共158份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固智能制造类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加智能制造类高考的学生。
与本专辑配套的还有四川省对口招生考试《机械制图》《金属加工与实训》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
四川省(对口招生)智能制造类 《机械基础》
项目十七:材料的力学性能
任务三:力学性能的概念
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共16小题,每题3分,共48分)
1. 关于金属材料的冲击韧性,以下哪项说法是正确的?( )
A. 冲击韧性好的材料在受到冲击载荷时不易发生断裂
B. 冲击韧性仅与材料的化学成分有关
C. 冲击韧性好的材料硬度一定高
D. 冲击韧性可以通过增加材料的杂质含量来提高
【答案】A
【解析】冲击韧性表示材料在冲击载荷作用下吸收能量并抵抗断裂的能力。冲击韧性好的材料受冲击时不易发生脆性断裂,故选A。冲击韧性除受化学成分影响外,还与组织状态、热处理、温度等有关;硬度高不一定冲击韧性好;杂质通常会降低材料的冲击韧性。
2. 在试样拉伸试验中,试样拉断前能承受的最大应力称为材料的( )
A. 屈服强度
B. 疲劳强度
C. 抗拉强度
D. 弹性强度
【答案】C
【解析】拉伸试验中,试样拉断前所承受的最大工程应力称为抗拉强度,通常以σb表示。屈服强度是材料开始发生明显塑性变形时的应力,疲劳强度用于交变载荷条件,故选C。
3. 材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力,属于材料的( )。
A. 力学性能
B. 物理性能
C. 化学性能
D. 工艺性能
【答案】A
【解析】力学性能是材料在外力作用下表现出的抵抗变形和断裂的能力,常包括强度、硬度、塑性和韧性等。
4. 金属材料在拉断前所能承受的最大应力叫作____,以σb表示( )
A. 抗拉强度
B. 疲劳强度
C. 强度
D. 硬度
【答案】A
【解析】金属材料在拉伸试验中拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度,以σb表示。疲劳强度用于交变载荷条件,硬度表示抵抗局部塑性变形的能力,故选A。
5. 高速钢车刀应采用______硬度试验法测定硬度。( )
A. HBS
B. HRC
C. HRA
D. HV
【答案】B
【解析】HRC(洛氏硬度C标尺)适用于测定硬度较高的材料,如淬火钢、工具钢等。高速钢车刀通常经过淬火处理,硬度较高,因此适合使用HRC进行硬度测试。 HBS(布氏硬度)适用于较软的材料。 HRA(洛氏硬度A标尺)适用于较薄或较硬的表面层。 HV(维氏硬度)适用于微小区域或薄层的硬度测试。
6. 金属材料的静态力学性能包括以下哪些方面?( )
A. 耐蚀性和耐磨性
B. 热导率和导电性
C. 变形能力和强度
D. 密度和硬度
【答案】C
【解析】金属材料的静态力学性能主要包括其变形能力(如延展性、塑性)和强度(如屈服强度、抗拉强度等)。
7. 自动化设备的横梁在额定载荷作用下,要求变形量尽可能小。材料满足这一要求主要取决于其( )。
A. 抵抗局部压入的能力
B. 抵抗弹性变形的能力
C. 抵抗冲击断裂的能力
D. 抵抗永久变形的能力
【答案】B
【解析】材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力称为刚度。刚度通常用弹性模量衡量,弹性模量较大的材料在相同载荷下变形较小。
8. 下列材料中,弹性模量最大的是( )
A. 木材
B. 铸铁
C. 铝合金
D. 钢材
【答案】D
【解析】钢材的弹性模量约为200GPa,铸铁约为110-160GPa,铝合金约为70GPa,木材约为10GPa,故钢材弹性模量最大。
9. 金属材料在交变载荷作用下,经受无限多次循环而不断裂的能力称为( )
A. 疲劳强度
B. 硬度
C. 强度
D. 塑性
【答案】A
【解析】疲劳强度是材料在交变载荷作用下,经受规定次数或无限多次应力循环而不发生疲劳断裂的最大应力。硬度、强度和塑性均不是该定义所述性能,故选A。
10. 关于金属材料的机械性能,下列说法不正确的是( )
A. 衡量金属材料的塑性,断面收缩率较延伸率更好
B. 弹性模量是衡量金属材料刚度的指标
C. 硬度是金属表面抵抗局部塑性变形的能力
D. 材料的屈服强度较小,则零件的储备强度小,工作可靠性差
【答案】D
【解析】A项中,断面收缩率能够较好地反映材料拉断后的塑性变形能力;B项中,弹性模量是衡量材料刚度的指标;C项中,硬度是材料表面抵抗局部塑性变形的能力,三项均正确。零件的储备强度和工作可靠性还取决于工作应力、结构尺寸、载荷条件及安全系数等,不能仅由材料屈服强度较小直接判断其储备强度小、工作可靠性差,故不正确的是D项。
11. 材料的冲击韧性越大,其韧性就( )
A. 越好
B. 越差
C. 越弱
D. 难以确定
【答案】A
【解析】冲击韧性反映材料在冲击载荷作用下吸收能量并抵抗断裂的能力。冲击韧性数值越大,说明材料抵抗冲击断裂的能力越强,韧性越好,故选A。
12. 关于塑性,下列说法正确的是( )
A. 低碳钢的塑性好
B. 灰铸铁的塑性好
C. 塑性与材料使用无关
D. 一定的塑性增加了材料使用的危险
【答案】A
【解析】塑性是材料在外力作用下发生永久变形而不破坏的能力。低碳钢具有较好的塑性,故A项正确。灰铸铁因石墨片状组织存在,应力集中明显,塑性较差;塑性与材料的加工和使用性能有关;适当的塑性有利于避免零件突然脆断,故选A。
13. 金属在外载荷作用下,首先发生( )
A. 塑性变形
B. 弹性变形
C. 弹一塑变形
D. 永久变形
【答案】B
【解析】金属材料在外载荷作用初期,若应力未超过弹性极限,首先发生弹性变形;卸载后该变形能够恢复。载荷继续增大并超过屈服强度后,才会出现塑性变形和永久变形,故选B。
14. 测量硬质合金刀片的硬度一般应选用( )
A. 布氏硬度
B. 洛氏硬度
C. 维氏硬度
D. 以上都正确
【答案】B
【解析】硬质合金刀片硬度较高,通常采用洛氏硬度试验进行测量,常用洛氏A标尺(HRA)。因此选B。
15. 金属材料的值表示材料抵抗____的能力。( )
A. 冲击载荷
B. 静载荷
C. 交变载荷
D. 拉伸载荷
【答案】A
【解析】ak值表示材料的冲击韧性,用于表征材料在冲击载荷作用下吸收能量、抵抗冲击破坏的能力。因此选A。
16. 材料的极限应力除以安全系数称为材料的( )
A. 屈服应力
B. 强度应力
C. 许用应力
D. 极限应力
【答案】C
【解析】许用应力是设计计算中允许材料承受的最大应力,通常由材料的极限应力除以安全系数确定,即[σ]=σlim/n。因此选C。
二、判断题(本大题共12小题,每题2分,共24分)
17. 材料的弹性模量越大,说明其塑性越好。( )
【答案】错误
【解析】弹性模量反映材料抵抗弹性变形的能力,与塑性无关(如钢材弹性模量大于橡胶,但塑性未必更好)
18. 布氏硬度比洛氏硬度高。( )
【答案】错误
【解析】布氏硬度和洛氏硬度是两种不同的硬度测试方法,不能直接比较高低。
19. 材料的强度越高,其韧性越好。( )
【答案】错误
【解析】强度和韧性是材料的两种不同性能。强度指材料抵抗变形和断裂的能力,韧性是材料在断裂前吸收能量的能力,二者并非线性关系。例如,某些高强度的脆性材料,如玻璃,强度较高但韧性很差 。
20. 只有材料所受的应力高于强度极限时,材料才会断裂。( )
【答案】错误
【解析】强度极限(抗拉强度Rm)是拉伸试验中材料所承受的最大工程应力。试样达到强度极限后会发生颈缩,工程应力可下降,但试样仍会继续变形直至断裂。此外,材料在交变载荷、应力集中或存在缺陷等条件下,也可能在低于强度极限的应力下断裂。因此题干说法错误。
21. 65HRC表示洛氏硬度C标尺,硬度值是65。( )
【答案】正确
【解析】HRC是洛氏硬度C标尺的代号,其中H表示硬度,R表示洛氏硬度试验,C表示C标尺;65表示测得的硬度值为65。因此题干说法正确。
22. 材料的强度越高,其塑性一定越低。( )
【答案】错误
【解析】强度和塑性是材料不同方面的力学性能,有些材料强度高同时也能有较好的塑性,如一些高强度合金钢,通过合适的热处理等手段可兼顾强度和塑性 。
23. 材料的弹性模量E越大,说明材料在弹性范围内越不容易变形。( )
【答案】正确
【解析】弹性模量E是衡量材料弹性变形难易的指标,E越大,相同应力下的应变越小(σ = E×ε),即越不容易变形。
24. 金属材料的硬度越高,其抵抗其他较硬物体压入表面的能力通常越强。( )
【答案】正确
【解析】硬度表示材料抵抗局部压入、刻划和磨损的能力。在其他条件相近时,硬度较高的材料抵抗压入的能力通常较强。
25. 塑性材料在断裂前的塑性变形很小,脆性材料则有显著塑性变形。( )
【答案】错误
【解析】塑性材料断裂前有显著塑性变形(如低碳钢的颈缩),脆性材料(如铸铁)断裂前塑性变形很小。
26. 金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。( )
【答案】正确
【解析】强度反映材料抵抗塑性变形和断裂的能力,是金属材料的重要力学性能。
27. 零件表面硬度较高,说明该零件承受冲击载荷时一定不易断裂。( )
【答案】错误
【解析】硬度主要反映材料抵抗局部压入和刻划的能力,抗冲击断裂能力主要取决于韧性。
28. 某传动轴长期承受交变扭矩,即使工作应力低于材料的屈服强度,也可能因疲劳而发生断裂。( )
【答案】正确
【解析】交变载荷会使材料产生疲劳损伤,疲劳断裂可在工作应力低于屈服强度时发生。
三、简答题(本大题共5小题,每题2分,共10分)
29. 简述金属材料强度的含义,并说明常用的强度指标。
【答案】(1)强度是金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。(2)屈服强度表示材料开始产生明显塑性变形时所承受的应力。(3)抗拉强度表示材料在拉伸试验中断裂前所能承受的最大应力。
【解析】强度反映材料承载时抵抗变形和破坏的能力。工程上常以屈服强度和抗拉强度评价材料的强度水平。
30. 比较金属材料的硬度、塑性和韧性的主要区别。
【答案】(1)硬度是材料抵抗局部塑性变形、压入或划伤的能力。(2)塑性是材料在外力作用下产生永久变形而不断裂的能力。(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】三者考查的受力特点不同:硬度侧重局部压入,塑性侧重永久变形,韧性侧重冲击条件下抗断裂的能力。
31. 简述强度、刚度和稳定性的定义及三者的区别。
【答案】强度:构件在外力作用下抵抗破坏(断裂或显著塑性变形)的能力。 - 刚度:构件在外力作用下抵抗变形(弹性变形或塑性变形)的能力。 - 稳定性:构件在轴向压力等载荷作用下,保持原有平衡状态(不发生突然弯曲失稳)的能力。 区别:强度关注“是否破坏”,刚度关注“变形是否过大”,稳定性关注“是否保持原有平衡形态”。例如,一根受压杆可能因强度不足而压断(强度问题),或变形过大(刚度问题),或突然弯曲(稳定性问题)
【解析】从定义入手,明确三者的核心关注对象,通过实例说明区别,帮助理解三者是构件承载能力的不同方面。
32. 某智能制造设备的传动轴在长期交变载荷作用下,轴表面出现细小裂纹,随后发生突然断裂。分析该失效现象与疲劳强度的关系,并写出2项改进措施。
【答案】(1)该传动轴在交变载荷反复作用下产生疲劳裂纹,裂纹扩展后导致突然断裂,属于疲劳破坏。(2)疲劳强度是材料在规定循环次数的交变应力作用下,抵抗疲劳断裂的能力。(3)可通过降低轴表面粗糙度、消除表面划痕等措施减少应力集中。(4)可采用表面强化处理或合理增大过渡圆角,提高轴的疲劳强度。
【解析】疲劳破坏常在应力低于材料静载强度时发生,表面缺陷和结构突变会加剧应力集中。改进应围绕减少裂纹源和提高表面抗疲劳能力进行。
33. 某冲压模具的导向销在工作中既要承受导向面摩擦,又可能受到装卸工件时的瞬时碰撞。简述选用该导向销材料时,对硬度、韧性和强度三项力学性能的基本要求,并说明三者配合不当可能产生的后果。
【答案】(1)应具有较高硬度,以抵抗导向面摩擦、压入和磨损,保持尺寸精度。
(2)应具有足够韧性,以吸收瞬时冲击能量,避免在冲击载荷下发生脆性断裂。
(3)应具有足够强度,以承受工作载荷而不发生明显塑性变形或断裂。
(4)若只追求高硬度而韧性不足,导向销易在应力集中或碰撞时开裂;若强度不足,则可能弯曲、压溃或失效。
【解析】本题考查硬度、韧性和强度的概念及其在零件选材中的综合应用。导向销需兼顾耐磨、抗冲击和承载能力,不能孤立追求某一项力学性能。
四、综合应用题(本大题共3小题,共18分)
34.(4分)某智能制造生产线的机械手夹具连接板受拉部位宽度为30 mm、厚度为8 mm,工作时承受最大拉力36 kN。该连接板材料的抗拉强度为420 MPa,企业规定其安全系数不得低于2.0。(1)计算连接板受拉部位的工作应力和安全系数。(2)判断该连接板材料的强度是否满足使用要求。(3)若需进一步提高该部位承载能力,写出一项可行的改进措施。
【答案】(1)受拉面积为 。工作应力为 。安全系数为 。(2)安全系数为2.8,大于规定的2.0,满足强度使用要求。(3)可适当增大连接板受拉部位的截面积,降低工作应力。
【解析】(1)受拉部位截面积为 。最大拉力为 ,由于 ,工作应力为 。安全系数为 。(2),满足企业规定的安全系数要求,因此该连接板材料的强度满足使用要求。(3)适当增大连接板受拉部位的截面积,可降低工作应力,从而提高承载能力。
35.(4分)某数控机床主轴在长期交变载荷下工作,检测表明主轴危险截面的最大拉应力为160 MPa,最小拉应力为40 MPa。所用材料在该工作条件下的疲劳强度为180 MPa。(1)计算该截面的平均应力和应力幅。(2)依据应力幅判断该主轴的抗疲劳性能是否满足要求。(3)若主轴表面已出现细小疲劳裂纹,分析继续使用可能造成的后果,并提出一项改进措施。
【答案】(1)平均应力为 。应力幅为 。(2)应力幅为60 MPa,小于材料疲劳强度180 MPa,按给定条件判断满足抗疲劳要求。(3)裂纹会在交变载荷作用下逐渐扩展,严重时可能导致主轴突然断裂。应停止使用并进行探伤,必要时更换主轴。
【解析】(1)平均应力为 。应力幅为 。(2)题目要求依据应力幅判断,且给出材料在该工作条件下的疲劳强度为 。,按给定条件判断该主轴满足抗疲劳要求。(3)细小疲劳裂纹会在交变载荷下逐步扩展,使有效承载截面减小并形成更严重的应力集中,最终可能造成主轴突然断裂。应立即停止使用并进行探伤,必要时更换主轴。
36.(10分)某自动化设备防护门的支撑构件需承受偶然冲击载荷。对两种候选钢材进行冲击试验,材料甲试样缺口处宽度为10 mm、高度为8 mm,吸收冲击功为64 J;材料乙的冲击韧性为0.55 J/mm2。该构件后续还需进行冷弯成形和焊接加工。(1)计算材料甲的冲击韧性。(2)比较两种材料的韧性,判断更适合承受冲击载荷的材料。(3)说明在选择该构件材料时,除韧性外还应考查哪类性能,并说明原因。
【答案】(1)缺口处横截面积为 。冲击韧性为 。(2)材料甲的冲击韧性为0.80 J/mm2,大于材料乙的0.55 J/mm2,材料甲韧性较好,更适合承受冲击载荷。(3)还应考查材料的工艺性能,重点考查冷弯性能和焊接性能。构件需进行成形与焊接,工艺性能会影响加工质量和制造可行性。
【解析】(1)材料甲试样缺口处横截面积为 。冲击韧性为 。(2)材料甲的冲击韧性为 ,大于材料乙的 ,说明材料甲吸收冲击能量、抵抗脆断的能力更强,更适合承受冲击载荷。(3)还应考查材料的工艺性能,重点考查冷弯性能和焊接性能。该构件后续需进行冷弯成形和焊接加工,工艺性能会直接影响加工质量及制造可行性。
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四川省(对口招生)智能制造类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑,共158份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固智能制造类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加智能制造类高考的学生。
与本专辑配套的还有四川省对口招生考试《机械制图》《金属加工与实训》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
四川省(对口招生)智能制造类 《机械基础》
项目十七:材料的力学性能
任务三:力学性能的概念
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共16小题,每题3分,共48分)
1. 关于金属材料的冲击韧性,以下哪项说法是正确的?( )
A. 冲击韧性好的材料在受到冲击载荷时不易发生断裂
B. 冲击韧性仅与材料的化学成分有关
C. 冲击韧性好的材料硬度一定高
D. 冲击韧性可以通过增加材料的杂质含量来提高
2. 在试样拉伸试验中,试样拉断前能承受的最大应力称为材料的( )
A. 屈服强度
B. 疲劳强度
C. 抗拉强度
D. 弹性强度
3. 材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力,属于材料的( )。
A. 力学性能
B. 物理性能
C. 化学性能
D. 工艺性能
4. 金属材料在拉断前所能承受的最大应力叫作____,以σb表示( )
A. 抗拉强度
B. 疲劳强度
C. 强度
D. 硬度
5. 高速钢车刀应采用______硬度试验法测定硬度。( )
A. HBS
B. HRC
C. HRA
D. HV
6. 金属材料的静态力学性能包括以下哪些方面?( )
A. 耐蚀性和耐磨性
B. 热导率和导电性
C. 变形能力和强度
D. 密度和硬度
7. 自动化设备的横梁在额定载荷作用下,要求变形量尽可能小。材料满足这一要求主要取决于其( )。
A. 抵抗局部压入的能力
B. 抵抗弹性变形的能力
C. 抵抗冲击断裂的能力
D. 抵抗永久变形的能力
8. 下列材料中,弹性模量最大的是( )
A. 木材
B. 铸铁
C. 铝合金
D. 钢材
9. 金属材料在交变载荷作用下,经受无限多次循环而不断裂的能力称为( )
A. 疲劳强度
B. 硬度
C. 强度
D. 塑性
10. 关于金属材料的机械性能,下列说法不正确的是( )
A. 衡量金属材料的塑性,断面收缩率较延伸率更好
B. 弹性模量是衡量金属材料刚度的指标
C. 硬度是金属表面抵抗局部塑性变形的能力
D. 材料的屈服强度较小,则零件的储备强度小,工作可靠性差
11. 材料的冲击韧性越大,其韧性就( )
A. 越好
B. 越差
C. 越弱
D. 难以确定
12. 关于塑性,下列说法正确的是( )
A. 低碳钢的塑性好
B. 灰铸铁的塑性好
C. 塑性与材料使用无关
D. 一定的塑性增加了材料使用的危险
13. 金属在外载荷作用下,首先发生( )
A. 塑性变形
B. 弹性变形
C. 弹一塑变形
D. 永久变形
14. 测量硬质合金刀片的硬度一般应选用( )
A. 布氏硬度
B. 洛氏硬度
C. 维氏硬度
D. 以上都正确
15. 金属材料的值表示材料抵抗____的能力。( )
A. 冲击载荷
B. 静载荷
C. 交变载荷
D. 拉伸载荷
16. 材料的极限应力除以安全系数称为材料的( )
A. 屈服应力
B. 强度应力
C. 许用应力
D. 极限应力
二、判断题(本大题共12小题,每题2分,共24分)
17. 材料的弹性模量越大,说明其塑性越好。( )
18. 布氏硬度比洛氏硬度高。( )
19. 材料的强度越高,其韧性越好。( )
20. 只有材料所受的应力高于强度极限时,材料才会断裂。( )
21. 65HRC表示洛氏硬度C标尺,硬度值是65。( )
22. 材料的强度越高,其塑性一定越低。( )
23. 材料的弹性模量E越大,说明材料在弹性范围内越不容易变形。( )
24. 金属材料的硬度越高,其抵抗其他较硬物体压入表面的能力通常越强。( )
25. 塑性材料在断裂前的塑性变形很小,脆性材料则有显著塑性变形。( )
26. 金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。( )
27. 零件表面硬度较高,说明该零件承受冲击载荷时一定不易断裂。( )
28. 某传动轴长期承受交变扭矩,即使工作应力低于材料的屈服强度,也可能因疲劳而发生断裂。( )
三、简答题(本大题共5小题,每题2分,共10分)
29. 简述金属材料强度的含义,并说明常用的强度指标。
30. 比较金属材料的硬度、塑性和韧性的主要区别。
31. 简述强度、刚度和稳定性的定义及三者的区别。
32. 某智能制造设备的传动轴在长期交变载荷作用下,轴表面出现细小裂纹,随后发生突然断裂。分析该失效现象与疲劳强度的关系,并写出2项改进措施。
33. 某冲压模具的导向销在工作中既要承受导向面摩擦,又可能受到装卸工件时的瞬时碰撞。简述选用该导向销材料时,对硬度、韧性和强度三项力学性能的基本要求,并说明三者配合不当可能产生的后果。
四、综合应用题(本大题共3小题,共18分)
34.(4分)某智能制造生产线的机械手夹具连接板受拉部位宽度为30 mm、厚度为8 mm,工作时承受最大拉力36 kN。该连接板材料的抗拉强度为420 MPa,企业规定其安全系数不得低于2.0。(1)计算连接板受拉部位的工作应力和安全系数。(2)判断该连接板材料的强度是否满足使用要求。(3)若需进一步提高该部位承载能力,写出一项可行的改进措施。
35.(4分)某数控机床主轴在长期交变载荷下工作,检测表明主轴危险截面的最大拉应力为160 MPa,最小拉应力为40 MPa。所用材料在该工作条件下的疲劳强度为180 MPa。(1)计算该截面的平均应力和应力幅。(2)依据应力幅判断该主轴的抗疲劳性能是否满足要求。(3)若主轴表面已出现细小疲劳裂纹,分析继续使用可能造成的后果,并提出一项改进措施。
36.(10分)某自动化设备防护门的支撑构件需承受偶然冲击载荷。对两种候选钢材进行冲击试验,材料甲试样缺口处宽度为10 mm、高度为8 mm,吸收冲击功为64 J;材料乙的冲击韧性为0.55 J/mm2。该构件后续还需进行冷弯成形和焊接加工。(1)计算材料甲的冲击韧性。(2)比较两种材料的韧性,判断更适合承受冲击载荷的材料。(3)说明在选择该构件材料时,除韧性外还应考查哪类性能,并说明原因。
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