2025年力学性疲劳测试题及答案.docxVIP

2025年力学性疲劳测试题及答案

力学性疲劳测试题（2025年）

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.以下关于材料疲劳破坏的描述中，错误的是（）。

A.破坏前无明显塑性变形，呈脆性断裂特征

B.断裂面存在“贝纹线”或“疲劳条带”微观特征

C.破坏应力远高于材料的抗拉强度

D.需经历一定循环次数后才会发生

2.某金属材料在对称循环应力（应力比R=-1）下的疲劳极限为σ-1=300MPa，当应力比R=0（脉动循环）时，其疲劳极限σ0的合理取值范围是（）。

A.150-200MPa

B.300-350MPa

C.400-450MPa

D.500-600MPa

3.采用应变控制法进行低周疲劳测试时，关键测量参数是（）。

A.循环应力幅值与平均应力

B.总应变幅值与塑性应变幅值

C.频率与环境温度

D.试样表面粗糙度与几何尺寸

4.下列因素中，对材料疲劳强度影响最小的是（）。

A.表面加工质量

B.加载频率（1-100Hz范围内）

C.材料内部夹杂物尺寸

D.试样截面形状（圆形/矩形）

5.某零件承受随机载荷谱，若用雨流计数法统计应力循环，其核心目的是（）。

A.简化载荷谱为等幅循环载荷

B.计算最大应力与最小应力的差值

C.识别载荷循环的起止点与幅值

D.确定载荷谱中的平均应力分布

6.高熵合金（HEA）的疲劳性能优于传统合金的主要原因是（）。

A.晶格畸变引起的位错运动阻力增大

B.密度低导致惯性载荷减小

C.热膨胀系数与环境更匹配

D.表面氧化膜更致密

7.在疲劳裂纹扩展速率（da/dN）测试中，当应力强度因子幅值ΔK低于阈值ΔKth时，裂纹（）。

A.以恒定速率缓慢扩展

B.停止扩展或扩展速率极低

C.加速扩展直至断裂

D.发生闭合效应导致扩展方向改变

8.数字孪生技术应用于疲劳测试的核心优势是（）。

A.降低试样加工成本

B.实时模拟多物理场耦合下的疲劳行为

C.提高测试设备的加载精度

D.减少测试所需的循环次数

9.某铝合金试样在10Hz正弦载荷下的疲劳寿命为10^5次，若将加载频率提高至100Hz（其他条件不变），其寿命最可能（）。

A.增加至10^6次以上

B.基本不变

C.减少至10^4次以下

D.先增加后减少

10.评定零件疲劳可靠性时，若需考虑表面残余压应力的影响，应重点修正（）。

A.应力集中系数

B.尺寸系数

C.表面状态系数

D.加载方式系数

二、填空题（每空1分，共15分）

1.疲劳破坏的三个典型阶段是：__________、__________、__________。

2.描述材料应力循环特性的参数包括应力幅值σa、平均应力σm和__________（用符号表示）。

3.低周疲劳的寿命范围通常为__________次循环，其失效机制以__________为主。

4.基于Paris公式da/dN=C(ΔK)^m，当ΔK增大时，裂纹扩展速率__________（填“增大”“减小”或“不变”）；若材料韧性提高，C值会__________（填“增大”或“减小”）。

5.超声疲劳测试（频率20kHz）主要用于研究__________（填“高周”或“低周”）疲劳行为，其试样需满足__________条件以避免共振失稳。

6.残余拉应力会__________（填“提高”或“降低”）材料的疲劳强度，常用__________工艺引入残余压应力以改善疲劳性能。

7.对于随机载荷下的疲劳寿命预测，Miner线性累积损伤理论的基本假设是__________，其表达式为__________。

三、简答题（每题6分，共30分）

1.解释“疲劳极限”与“条件疲劳极限”的区别，并说明为何大多数有色金属不存在明确的疲劳极限。

2.对比分析应力控制疲劳测试与应变控制疲劳测试的适用场景及关键输出参数。

3.简述表面粗糙度影响疲劳强度的机理，并列举3种改善表面粗糙度以提高疲劳性能的工艺方法。

4.说明疲劳裂纹扩展曲线（da/dN-ΔK曲线）的三个阶段特征，并指出各阶段对应的ΔK范围。

5.为什么高温环境下材料的疲劳寿命会显著降低？列举2种高温疲劳测试中需额外控制的环境参数。

四、计算题（每题10分，共20分）

1.某钢试样的S-N曲线方程为σ^3·N=10^15（σ单位为MPa，N为循环次数）。若试样承受对称循环应力（R=