山东省（春季高考）机械制造类 《金属加工基础》项目一任务一 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机械制造类《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，共220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机械制造类理论知识，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机械制造类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《机械基础》《钳工加工技术》《极限配合与技术测量》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机械制造类 《金属加工基础》 项目一：金属材料的力学性能 任务一：金属材料的力学性能 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20小题，每题2分，共40分） 1. 金属材料抵抗外力作用而不发生屈服或破坏的性能称为（ ） A. 强度 B. 塑性 C. 硬度 D. 韧性 【答案】A 【解析】强度是金属材料抵抗永久变形和断裂破坏的能力。 2. 金属材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为（ ） A. 硬度 B. 强度 C. 韧性 D. 塑性 【答案】B 【解析】强度是金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。 3. 拉伸试样断裂后，断后伸长率较大的材料通常具有较好的（ ） A. 强度 B. 硬度 C. 塑性 D. 韧性 【答案】C 【解析】断后伸长率反映材料断裂前产生永久变形的能力，是衡量塑性的指标。 4. 某低碳钢试样拉伸后卸载，仍保留明显伸长量，说明该材料具有较好的（ ） A. 硬度 B. 韧性 C. 强度 D. 塑性 【答案】D 【解析】塑性是材料在外力作用下产生永久变形而不断裂的能力。 5. 布氏硬度试验中，通常通过测量压痕直径来确定材料的硬度值，其试验方法是（ ） A. 测量压痕直径确定硬度值 B. 测量断后伸长确定塑性值 C. 测量冲击功确定韧性值 D. 测量屈服载荷确定强度值 【答案】A 【解析】布氏硬度试验根据压头在试样表面形成的压痕直径计算硬度值。 6. 测定铸铁等硬度较低、组织不均匀的材料的硬度时，通常采用（ ） A. 布氏硬度试验 B. 洛氏硬度试验 C. 维氏硬度试验 D. 肖氏硬度试验 【答案】A 【解析】布氏硬度试验压痕面积较大，适用于铸铁等组织不均匀、硬度较低的材料。 7. 摆锤冲断带缺口试样后，试验所得冲击功主要反映材料的（ ） A. 抗拉强度 B. 冲击韧性 C. 布氏硬度 D. 断后伸长率 【答案】B 【解析】冲击试验测得的冲击功反映材料在冲击载荷下吸收能量而不破坏的能力。 8. 金属材料在冲击载荷作用下吸收能量而不发生脆断的能力称为（ ） A. 疲劳强度 B. 屈服强度 C. 冲击韧性 D. 抗拉强度 【答案】C 【解析】冲击韧性反映材料在冲击载荷下吸收能量并抵抗断裂的能力。 9. 将弹簧钢片弯曲后，在未超过其弹性极限的条件下卸载，钢片能恢复原来形状，这主要反映材料具有（ ） A. 较好的硬度 B. 较好的韧性 C. 较好的弹性 D. 较高的强度 【答案】C 【解析】材料在外力撤除后能够恢复原来形状和尺寸的性能称为弹性。 10. 一根传动轴旋转时持续承受方向交替变化的弯曲力矩，该轴主要承受（ ） A. 静载荷 B. 交变载荷 C. 冲击载荷 D. 恒定载荷 【答案】B 【解析】旋转轴受弯时，材料同一部位的应力方向周期性改变，属于交变载荷。 11. 某齿轮齿根在低于屈服强度的交变应力长期作用后突然断裂，这种失效属于（ ） A. 塑性断裂 B. 疲劳断裂 C. 脆性断裂 D. 蠕变断裂 【答案】B 【解析】材料在交变应力反复作用下，即使应力较低也可能产生裂纹并发生疲劳断裂。 12. 某零件在远低于屈服强度的重复载荷作用下，经过较长时间突然断裂，该现象称为（ ） A. 塑性断裂 B. 脆性断裂 C. 蠕变断裂 D. 疲劳断裂 【答案】D 【解析】疲劳断裂是在交变载荷长期作用下，裂纹逐渐扩展后发生的断裂。 13. 洛氏硬度试验确定硬度值时，主要依据压头压入试样表面的（ ） A. 压痕面积 B. 压痕直径 C. 压痕深度 D. 试样伸长 【答案】C 【解析】洛氏硬度试验以压头压入试样表面的深度差作为硬度测量依据。 14. 为提高高速旋转轴的疲劳极限，较有效的表面处理方法是（ ） A. 表面滚压强化 B. 表面粗化处理 C. 表面划伤处理 D. 表面退火处理 【答案】A 【解析】表面滚压可提高表面硬度并形成残余压应力，有利于提高疲劳极限。 15. 常温拉伸时，铸铁与低碳钢的力学性能差异通常表现为（ ） A. 铸铁塑性较大，低碳钢塑性较小 B. 铸铁韧性较高，低碳钢韧性较低 C. 铸铁断前塑性变形小，低碳钢较大 D. 铸铁硬度较低，低碳钢硬度较高 【答案】C 【解析】铸铁属于典型脆性材料，断裂前塑性变形较小；低碳钢具有较好的塑性。 16. 对低碳钢进行拉伸试验时，试样断裂前通常会出现明显缩颈现象，说明低碳钢属于（ ） A. 高硬度材料 B. 高脆性材料 C. 塑性材料 D. 弹性材料 【答案】C 【解析】低碳钢断裂前能产生较大的永久变形和缩颈，表现出良好的塑性。 17. 某圆截面拉伸试样的原始直径为10 mm，断裂后最小直径为8 mm，则其断面收缩率约为（ ） A. 24％ B. 32％ C. 34％ D. 36％ 【答案】D 【解析】原始截面积。断裂后最小截面积。断面收缩率，故选D。 18. 甲、乙两根同种材料试样的原始标距分别为50 mm和80 mm，拉断后标距分别为60 mm和104 mm。塑性较好的是（ ） A. 甲试样，延伸率为15% B. 乙试样，延伸率为30% C. 甲试样，延伸率为20% D. 乙试样，延伸率为25% 【答案】B 【解析】延伸率。甲试样的延伸率为；乙试样的延伸率为。乙试样延伸率较大，塑性较好，故选B。 19. 某传动轴键槽根部反复发生断裂。检查发现键槽过渡处尖锐、表面有明显刀痕，且轴承受交变弯曲载荷。提高该轴抗疲劳能力的合理措施是（ ） A. 增大过渡圆角、降低表面粗糙度、进行喷丸强化 B. 减小过渡圆角、提高表面粗糙度、进行退火软化 C. 增大轴径尺寸、保留尖锐键槽、进行表面脱碳 D. 减小轴径尺寸、加深键槽深度、进行表面划伤 【答案】A 【解析】增大圆角可减小应力集中，改善表面质量和喷丸强化均有利于提高疲劳极限。 20. 某传动轴直径为20 mm，承受完全对称循环弯矩100 N·m。已知抗弯截面系数，光滑试样疲劳极限为160 MPa，键槽使疲劳极限降低25%。忽略其他影响，正确判断是（ ） A. 应判定强度足够并维持键槽结构 B. 应判定强度不足并增大弯矩数值 C. 应判定强度足够并减小轴径尺寸 D. 应判定强度不足并改善键槽圆角 【答案】D 【解析】弯矩。抗弯截面系数。完全对称循环弯曲的应力幅为。键槽后的疲劳极限为。由于，该轴抗疲劳强度不足；改善键槽圆角可减小应力集中，故选D。 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 简述金属材料强度和塑性的含义，并写出拉伸试验中表征二者的常用指标。 【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）塑性是金属材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。（3）强度常用屈服强度和抗拉强度表征，塑性常用伸长率和断面收缩率表征。 【解析】拉伸试验可获得材料受力变形直至断裂的性能数据。强度反映承载能力，塑性反映断裂前的永久变形能力。 22. 简述硬度试验的主要目的，并说明布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验在压痕测量方式上的区别。 【答案】（1）硬度试验用于测定材料抵抗局部塑性变形、压入或划伤的能力，可作为评定耐磨性和热处理质量的依据。（2）布氏硬度试验通过测量压痕直径确定硬度值。（3）洛氏硬度试验通过测量压痕深度确定硬度值。（4）维氏硬度试验通过测量金刚石棱锥压痕对角线长度确定硬度值。 【解析】硬度表示材料抵抗局部塑性变形、压入或划伤的能力，可用于评价材料的耐磨性以及热处理质量。三种常用硬度试验的压痕测量方式不同：布氏硬度试验测量球形压痕的直径；洛氏硬度试验测量在规定载荷下压头压入试样表面的深度；维氏硬度试验测量金刚石正四棱锥压痕两条对角线的长度，并取其平均值计算硬度。 23. 某零件分别采用低碳钢和灰铸铁制造，并进行拉伸试验。试验发现，低碳钢断裂前出现明显颈缩和较大伸长，灰铸铁断裂前变形很小且断口较平整。说明两种材料在力学性能上的主要差异。 【答案】（1）低碳钢属于塑性材料，断裂前能产生较大的永久变形，伸长率和断面收缩率较大。（2）灰铸铁属于脆性材料，断裂前塑性变形较小，伸长率和断面收缩率较低。（3）低碳钢通常具有较好的韧性，能吸收较多变形能量；灰铸铁抗冲击能力较弱，受冲击载荷时较易发生脆性断裂。 【解析】低碳钢拉伸时在断裂前出现明显颈缩和较大伸长，表明其能够产生较大的永久变形，伸长率和断面收缩率较大，属于塑性较好的材料。灰铸铁断裂前变形很小、断口较平整，表明其塑性较差，属于脆性材料。低碳钢在断裂前能够吸收较多变形能量，韧性通常较好；灰铸铁抗冲击能力相对较弱，在冲击载荷下更容易发生脆性断裂。 24. 某传动轴在长期运转后，轴肩圆角附近出现裂纹，裂纹逐渐扩展，最终在未达到材料抗拉强度时突然断裂。该轴工作中同时承受交变弯曲载荷和一定的扭转载荷。（1）说明该传动轴的主要失效形式及其形成原因。（2）分析轴肩圆角附近容易产生裂纹的原因。（3）提出提高该传动轴疲劳强度的三项措施。 【答案】（1）该传动轴发生了弯扭复合疲劳断裂。交变弯曲载荷和扭转载荷长期反复作用，使轴肩圆角附近的局部应力反复变化，疲劳裂纹逐渐萌生并扩展；当剩余有效截面不足以承载时，即使名义应力未达到材料抗拉强度，仍会发生突然断裂。（2）轴肩圆角处截面尺寸发生变化，存在应力集中；弯曲正应力和扭转剪应力在该处叠加，容易形成疲劳裂纹源。若表面粗糙、存在划痕、刀痕或加工缺陷，则更容易促使裂纹萌生。（3）①采用较大的轴肩过渡圆角，减小截面突变和应力集中。②提高轴肩处表面质量，避免划痕、刀痕和其他表面缺陷。③采用喷丸、滚压或表面淬火等表面强化处理，提高表面疲劳强度。 【解析】该轴在交变弯曲和扭转载荷作用下发生弯扭复合疲劳断裂。轴肩圆角因截面突变产生应力集中，表面缺陷会促使裂纹萌生并扩展。可增大过渡圆角、改善表面质量、采用喷丸或滚压等表面强化。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 某机械厂对一根圆形钢材试样进行拉伸试验。试样原始直径为 12 mm，标距长度为 60 mm；试验中测得最大拉力为 45.24 kN，断后标距长度为 75 mm。（1）计算试样的原始横截面积。（2）计算该材料的抗拉强度。（3）计算断后伸长率，并判断该材料表现出较好的塑性还是较差的塑性。 【答案】（1）原始横截面积为 。（2）抗拉强度为 。（3）断后伸长率为 。该材料塑性较好。 【解析】S0=πd02/4=113.04 mm2。Rm=45.24×103/113.04=400 MPa。A=(75-60)/60×100%=25%。断后伸长率较大，说明试样断裂前塑性变形较明显，塑性较好。 26. 某车间对一批钢材进行摆锤冲击试验。摆锤质量为 20 kg，摆锤冲击前相对于最低位置的高度为 0.80 m，冲断试样后摆锤上升到 0.35 m。试样缺口处横截面宽度为 10 mm，剩余高度为 8 mm，取重力加速度 。（1）计算试样冲断时吸收的冲击功。（2）计算该材料的冲击韧性值，单位为 。（3）若该材料规定的冲击韧性最低值为 ，判断该批钢材是否合格。 【答案】（1）吸收的冲击功为 。（2）缺口处横截面积为 。冲击韧性为 。（3）该材料合格。 【解析】①摆锤冲断试样时吸收的冲击功等于摆锤冲击前后重力势能的减少量：＝mg(－)＝20×9.8×(0.80－0.35)＝88.20 J。②试样缺口处横截面积＝10×8＝80 mm2，冲击韧性αk＝／＝88.20／80＝1.10 J/mm2。③规定的冲击韧性最低值为0.80 J/mm2，1.10 J/mm2＞0.80 J/mm2，因此该批钢材合格。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某机械制造企业对一批直径为10 mm的圆钢进行拉伸试验。试样原始标距为50 mm，拉断后标距为62.5 mm，试验中测得最大拉力为42 kN。该圆钢用于制造支架，技术要求为抗拉强度不低于500 MPa，断后伸长率不低于20%。（1）计算该圆钢的抗拉强度和断后伸长率。（2）判断该圆钢是否满足支架材料的技术要求。（3）说明该圆钢在拉伸试验中表现出的塑性，并指出塑性材料受拉断裂前的典型现象。 【答案】（1）原始横截面积为：。抗拉强度为：。断后伸长率为：。（2）抗拉强度为535.0 MPa，断后伸长率为25%，均满足技术要求。（3）该圆钢具有较好的塑性。塑性材料受拉时，断裂前通常会产生较明显的塑性变形和缩颈现象。 【解析】S0=π/4=78.5 mm2，Rm=42000/78.5=535.0 MPa；A=(62.5-50)/50×100%=25%。抗拉强度和伸长率均高于500 MPa、20%的要求，材料合格。伸长率25%表明塑性较好，拉断前常出现明显塑性变形和缩颈。 28.（5分）某机械厂生产的45钢传动轴在交变弯曲载荷下工作。已知该轴危险截面直径为30 mm，工作时最大弯矩为500 N·m，最小弯矩为－300 N·m。该材料经表面处理后的许用交变弯曲应力为140 MPa。圆轴抗弯截面系数为 ，弯曲正应力为 。（1）计算该轴危险截面的最大弯曲应力、最小弯曲应力和应力幅。（2）根据许用交变弯曲应力，判断该轴在此工况下是否满足抗疲劳强度要求。（3）若该轴不能满足抗疲劳强度要求，写出3项提高其疲劳强度的措施。 【答案】（1），，。。。。 。（2）该轴不满足抗疲劳强度要求。因为应力幅为150.91 MPa，大于许用交变弯曲应力140 MPa。（3）①适当增大危险截面直径，降低交变应力幅。②减小轴肩、键槽等部位的应力集中，并采用较大的圆角过渡。③改善表面质量，采用磨削、滚压、喷丸等表面强化处理。 【解析】W=π×303/32≈2650.72 mm3，σmax=500000/W≈188.63 MPa，σmin=-300000/W≈-113.18 MPa，σa=(σmax-σmin)/2≈150.91 MPa。应力幅大于140 MPa，不满足疲劳强度要求。可增大截面、减小应力集中、改善并强化表面。 29.（10分）某设备制造厂对低温环境下使用的连接件材料进行夏比冲击试验。试样缺口处剩余截面积为80 mm2，试验温度为－20 ℃，摆锤冲断试样吸收的冲击功为48 J。该材料在－20 ℃时的冲击韧性要求不低于45 J/cm2。（1）计算该材料的冲击韧性。（2）判断该材料是否满足低温连接件的冲击韧性要求。（3）若材料不满足要求，分析其在低温冲击载荷下可能出现的断裂特征，并提出两项提高韧性的措施。 【答案】（1）缺口处剩余截面积为：。冲击韧性为：。（2）该材料的冲击韧性为60 J/cm2，高于45 J/cm2，满足要求。（3）若冲击韧性不足，材料易发生塑性变形较小的脆性断裂，断口较平整且裂纹扩展较快。可采用细化晶粒的热处理方法，并选用低温韧性较好的材料。 【解析】80 mm2=0.8 cm2，冲击韧性ak=48/0.8=60 J/cm2，高于45 J/cm2，满足要求。若韧性不足，低温冲击下易发生塑性变形小、断口较平整且裂纹扩展快的脆性断裂；可细化晶粒或选用低温韧性更好的材料。 30.（10分）某传动轴在设备运行中承受周期变化的轴向拉力。轴的危险截面直径为12 mm，运行时最大拉力为36 kN，最小拉力为12 kN。经材料疲劳试验确定，在该平均应力条件下，轴材料允许的应力幅为95 MPa。（1）计算该传动轴危险截面处的最大应力、最小应力、应力幅和平均应力。（2）判断该传动轴在现有载荷条件下是否存在疲劳断裂风险。（3）针对该传动轴的结构和工作特点，提出两项提高疲劳强度的措施。 【答案】（1）危险截面面积为：。最大应力为：。最小应力为：。应力幅为： 。平均应力为： 。（2）应力幅为106.2 MPa，大于允许应力幅95 MPa，存在疲劳断裂风险。（3）可增大轴肩圆角半径、避免尖锐过渡，以减小应力集中；可采用喷丸强化、表面滚压等方法提高表面疲劳强度。 【解析】S=π×122/4=113.0 mm2；σmax=36000/113.0=318.6 MPa，σmin=12000/113.0=106.2 MPa。σa=106.2 MPa，σm=212.4 MPa。实际应力幅大于允许值95 MPa，存在疲劳断裂风险。可增大圆角减小应力集中，并进行喷丸或滚压强化。 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 $ 山东省（春季高考）机械制造类《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，共220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机械制造类理论知识，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机械制造类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《机械基础》《钳工加工技术》《极限配合与技术测量》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机械制造类 《金属加工基础》 项目一：金属材料的力学性能 任务一：金属材料的力学性能 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20小题，每题2分，共40分） 1. 金属材料抵抗外力作用而不发生屈服或破坏的性能称为（ ） A. 强度 B. 塑性 C. 硬度 D. 韧性 2. 金属材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为（ ） A. 硬度 B. 强度 C. 韧性 D. 塑性 3. 拉伸试样断裂后，断后伸长率较大的材料通常具有较好的（ ） A. 强度 B. 硬度 C. 塑性 D. 韧性 4. 某低碳钢试样拉伸后卸载，仍保留明显伸长量，说明该材料具有较好的（ ） A. 硬度 B. 韧性 C. 强度 D. 塑性 5. 布氏硬度试验中，通常通过测量压痕直径来确定材料的硬度值，其试验方法是（ ） A. 测量压痕直径确定硬度值 B. 测量断后伸长确定塑性值 C. 测量冲击功确定韧性值 D. 测量屈服载荷确定强度值 6. 测定铸铁等硬度较低、组织不均匀的材料的硬度时，通常采用（ ） A. 布氏硬度试验 B. 洛氏硬度试验 C. 维氏硬度试验 D. 肖氏硬度试验 7. 摆锤冲断带缺口试样后，试验所得冲击功主要反映材料的（ ） A. 抗拉强度 B. 冲击韧性 C. 布氏硬度 D. 断后伸长率 8. 金属材料在冲击载荷作用下吸收能量而不发生脆断的能力称为（ ） A. 疲劳强度 B. 屈服强度 C. 冲击韧性 D. 抗拉强度 9. 将弹簧钢片弯曲后，在未超过其弹性极限的条件下卸载，钢片能恢复原来形状，这主要反映材料具有（ ） A. 较好的硬度 B. 较好的韧性 C. 较好的弹性 D. 较高的强度 10. 一根传动轴旋转时持续承受方向交替变化的弯曲力矩，该轴主要承受（ ） A. 静载荷 B. 交变载荷 C. 冲击载荷 D. 恒定载荷 11. 某齿轮齿根在低于屈服强度的交变应力长期作用后突然断裂，这种失效属于（ ） A. 塑性断裂 B. 疲劳断裂 C. 脆性断裂 D. 蠕变断裂 12. 某零件在远低于屈服强度的重复载荷作用下，经过较长时间突然断裂，该现象称为（ ） A. 塑性断裂 B. 脆性断裂 C. 蠕变断裂 D. 疲劳断裂 13. 洛氏硬度试验确定硬度值时，主要依据压头压入试样表面的（ ） A. 压痕面积 B. 压痕直径 C. 压痕深度 D. 试样伸长 14. 为提高高速旋转轴的疲劳极限，较有效的表面处理方法是（ ） A. 表面滚压强化 B. 表面粗化处理 C. 表面划伤处理 D. 表面退火处理 15. 常温拉伸时，铸铁与低碳钢的力学性能差异通常表现为（ ） A. 铸铁塑性较大，低碳钢塑性较小 B. 铸铁韧性较高，低碳钢韧性较低 C. 铸铁断前塑性变形小，低碳钢较大 D. 铸铁硬度较低，低碳钢硬度较高 16. 对低碳钢进行拉伸试验时，试样断裂前通常会出现明显缩颈现象，说明低碳钢属于（ ） A. 高硬度材料 B. 高脆性材料 C. 塑性材料 D. 弹性材料 17. 某圆截面拉伸试样的原始直径为10 mm，断裂后最小直径为8 mm，则其断面收缩率约为（ ） A. 24％ B. 32％ C. 34％ D. 36％ 18. 甲、乙两根同种材料试样的原始标距分别为50 mm和80 mm，拉断后标距分别为60 mm和104 mm。塑性较好的是（ ） A. 甲试样，延伸率为15% B. 乙试样，延伸率为30% C. 甲试样，延伸率为20% D. 乙试样，延伸率为25% 19. 某传动轴键槽根部反复发生断裂。检查发现键槽过渡处尖锐、表面有明显刀痕，且轴承受交变弯曲载荷。提高该轴抗疲劳能力的合理措施是（ ） A. 增大过渡圆角、降低表面粗糙度、进行喷丸强化 B. 减小过渡圆角、提高表面粗糙度、进行退火软化 C. 增大轴径尺寸、保留尖锐键槽、进行表面脱碳 D. 减小轴径尺寸、加深键槽深度、进行表面划伤 20. 某传动轴直径为20 mm，承受完全对称循环弯矩100 N·m。已知抗弯截面系数，光滑试样疲劳极限为160 MPa，键槽使疲劳极限降低25%。忽略其他影响，正确判断是（ ） A. 应判定强度足够并维持键槽结构 B. 应判定强度不足并增大弯矩数值 C. 应判定强度足够并减小轴径尺寸 D. 应判定强度不足并改善键槽圆角 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 简述金属材料强度和塑性的含义，并写出拉伸试验中表征二者的常用指标。 22. 简述硬度试验的主要目的，并说明布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验在压痕测量方式上的区别。 23. 某零件分别采用低碳钢和灰铸铁制造，并进行拉伸试验。试验发现，低碳钢断裂前出现明显颈缩和较大伸长，灰铸铁断裂前变形很小且断口较平整。说明两种材料在力学性能上的主要差异。 24. 某传动轴在长期运转后，轴肩圆角附近出现裂纹，裂纹逐渐扩展，最终在未达到材料抗拉强度时突然断裂。该轴工作中同时承受交变弯曲载荷和一定的扭转载荷。（1）说明该传动轴的主要失效形式及其形成原因。（2）分析轴肩圆角附近容易产生裂纹的原因。（3）提出提高该传动轴疲劳强度的三项措施。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 某机械厂对一根圆形钢材试样进行拉伸试验。试样原始直径为 12 mm，标距长度为 60 mm；试验中测得最大拉力为 45.24 kN，断后标距长度为 75 mm。（1）计算试样的原始横截面积。（2）计算该材料的抗拉强度。（3）计算断后伸长率，并判断该材料表现出较好的塑性还是较差的塑性。 26. 某车间对一批钢材进行摆锤冲击试验。摆锤质量为 20 kg，摆锤冲击前相对于最低位置的高度为 0.80 m，冲断试样后摆锤上升到 0.35 m。试样缺口处横截面宽度为 10 mm，剩余高度为 8 mm，取重力加速度 。（1）计算试样冲断时吸收的冲击功。（2）计算该材料的冲击韧性值，单位为 。（3）若该材料规定的冲击韧性最低值为 ，判断该批钢材是否合格。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某机械制造企业对一批直径为10 mm的圆钢进行拉伸试验。试样原始标距为50 mm，拉断后标距为62.5 mm，试验中测得最大拉力为42 kN。该圆钢用于制造支架，技术要求为抗拉强度不低于500 MPa，断后伸长率不低于20%。（1）计算该圆钢的抗拉强度和断后伸长率。（2）判断该圆钢是否满足支架材料的技术要求。（3）说明该圆钢在拉伸试验中表现出的塑性，并指出塑性材料受拉断裂前的典型现象。 28.（5分）某机械厂生产的45钢传动轴在交变弯曲载荷下工作。已知该轴危险截面直径为30 mm，工作时最大弯矩为500 N·m，最小弯矩为－300 N·m。该材料经表面处理后的许用交变弯曲应力为140 MPa。圆轴抗弯截面系数为 ，弯曲正应力为 。（1）计算该轴危险截面的最大弯曲应力、最小弯曲应力和应力幅。（2）根据许用交变弯曲应力，判断该轴在此工况下是否满足抗疲劳强度要求。（3）若该轴不能满足抗疲劳强度要求，写出3项提高其疲劳强度的措施。 29.（10分）某设备制造厂对低温环境下使用的连接件材料进行夏比冲击试验。试样缺口处剩余截面积为80 mm2，试验温度为－20 ℃，摆锤冲断试样吸收的冲击功为48 J。该材料在－20 ℃时的冲击韧性要求不低于45 J/cm2。（1）计算该材料的冲击韧性。（2）判断该材料是否满足低温连接件的冲击韧性要求。（3）若材料不满足要求，分析其在低温冲击载荷下可能出现的断裂特征，并提出两项提高韧性的措施。 30.（10分）某传动轴在设备运行中承受周期变化的轴向拉力。轴的危险截面直径为12 mm，运行时最大拉力为36 kN，最小拉力为12 kN。经材料疲劳试验确定，在该平均应力条件下，轴材料允许的应力幅为95 MPa。（1）计算该传动轴危险截面处的最大应力、最小应力、应力幅和平均应力。（2）判断该传动轴在现有载荷条件下是否存在疲劳断裂风险。（3）针对该传动轴的结构和工作特点，提出两项提高疲劳强度的措施。 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 $