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2025年金属钢管压缩试题及答案

金属钢管压缩性能测试试题（2025年）

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.金属钢管轴向压缩试验中，当载荷超过材料屈服强度后，钢管变形的典型阶段顺序为（）。

A.弹性变形→颈缩失稳→塑性变形

B.弹性变形→塑性变形→颈缩失稳

C.塑性变形→弹性变形→颈缩失稳

D.塑性变形→颈缩失稳→弹性变形

2.某Q355B钢管（屈服强度355MPa，弹性模量206GPa）进行轴向压缩试验，当应变达到0.002时，其应力值为（）。

A.355MPa（已屈服）

B.412MPa（加工硬化后）

C.206×0.002=412MPa（弹性阶段）

D.355×0.002=0.71MPa（计算错误）

3.钢管压缩试验中，若试样两端与压头间摩擦系数过大，会导致（）。

A.试样中部优先鼓胀

B.试样两端出现“鼓形”变形

C.压缩力测量值偏小

D.材料真实屈服强度被低估

4.对于厚壁钢管（径厚比≤10），轴向压缩时的主要失效模式是（）。

A.局部屈曲（欧拉失稳）

B.整体塑性压溃

C.周向裂纹扩展

D.剪切滑移

5.采用数字图像相关（DIC）技术测量钢管压缩变形时，需在试样表面制备（）。

A.光滑镜面

B.随机散斑图案

C.轴向刻度线

D.周向沟槽

6.某高强钢管（σ_b=800MPa，n=0.15）压缩至真应变为0.1时，其真应力为（）（注：真应力σ=Kε^n，K=σ_b/(ε_f^n)，ε_f=1.0）。

A.800×0.1^0.15≈612MPa

B.800×(0.1+1)^0.15≈825MPa

C.800×0.1^(-0.15)≈1036MPa

D.800×(1-0.1)^0.15≈743MPa

7.钢管压缩试验中，若试样长度与外径比（L/D）小于2，主要变形特征为（）。

A.整体均匀缩短

B.两端约束导致鼓形变形

C.弹性失稳

D.剪切带形成

8.低温环境（-40℃）下，钢管压缩屈服强度与室温相比通常（）。

A.显著降低（低温软化）

B.基本不变

C.略有升高（低温强化）

D.先降后升（相变影响）

9.钢管压缩时，三向应力状态中径向应力σ_r、周向应力σ_θ、轴向应力σ_z的关系为（）（假设轴向为加载方向）。

A.σ_zσ_θσ_r（拉应力为主）

B.σ_zσ_θσ_r（压应力为主）

C.σ_z（压）σ_θ（压）σ_r（压）

D.σ_z（压）σ_θ（拉）σ_r（压）

10.评价钢管抗压缩失稳能力的关键指标是（）。

A.断后伸长率

B.屈强比（σ_s/σ_b）

C.长细比（L/√(I/A)）

D.布氏硬度

二、填空题（每空2分，共20分）

1.金属钢管压缩试验中，体积不变条件的数学表达式为______（ε1、ε2、ε3为三向主应变）。

2.钢管压缩时，若发生“barreling”（鼓形）变形，主要原因是______。

3.真实应力-应变曲线与工程应力-应变曲线的关键区别在于______。

4.钢管压缩失稳的临界载荷计算公式为______（欧拉公式，弹性模量E，截面惯性矩I，长度L，端部约束系数μ）。

5.测定钢管压缩屈服强度时，通常采用______法（如0.2%残余应变法）。

6.厚壁钢管压缩时，周向应变与轴向应变的关系可近似为______（假设体积不变）。

7.钢管压缩试验中，若试样两端涂抹润滑剂，可减小______对变形均匀性的影响。

8.对于各向同性材料，压缩屈服准则（如米塞斯准则）的表达式为______。

9.钢管压缩至塑性变形阶段后，其加工硬化率（dσ/dε）随应变增加而______。

10.低温压缩试验中，需控制试样温度波动范围不超过______℃（通常要求）。

三、简答题（每题8分，共40分）

1.简述金属钢管轴向压缩试验与拉伸试验的主要差异（从应力状态、变形特点、失效模式三方面分析）。

2.解释“压缩真应变”与“工程应变”的定义及转换关系，为何大变形时需采用真应变？

3.分析径厚比（D/t）对钢管压缩失效模式的影响：当D/t20时易发生何种失效？D/t10时失效模式有何变化？

4.某钢管压缩试验中，测得工程应力-应变曲线在屈服后出现“锯齿形”波动，可能的原因是什么？如何验证？

5.说明数字图像相关（DIC）技术在钢管压缩变形测量中的优势，与传统引伸计相比有哪些改进？