金属力学性能复习

金属力学性能复习

一、填空题

1.静载荷下边的力学性能试验方法主要有拉伸试验、弯曲试验、扭转试验和压缩试验等。

2. 一般的拉伸曲线可以分为四个阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、均匀塑性变形阶段和非均匀塑性变形阶段。

3. 屈服现象标志着金属材料屈服阶段的开始，屈服强度则标志着金属材料对开始塑性变形或小量塑性变形能力的抵抗。

4. 屈强比：是指屈服强度和抗拉强度的比值，提高屈强比可提高金属材料抵抗开始塑性变形的能力，有利于减轻机件和重量，但是屈强比过高又极易导致脆性断裂。

5. 一般常用的的塑性指标有屈服点延伸率、最大力下的总延伸率、最大力下的非比例延伸率、断后伸长率、断面收缩率等，其中最为常用的是断后伸长率和断面收缩率 。

6. 金属材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力称为金属材料的韧性。一般来说，韧性包括静力韧性、冲击韧性和断裂韧性。

7. 硬度测试的方法很多，最常用的有三种方法：布氏硬度测试方法、络氏硬度的试验方法和维氏硬度实验法。

8. 金属材料制成机件后，机件对弹性变形的抗力称为刚度。它的大小和机件的截面积及其弹性模量成正比，机件刚度=E 〃S.

9. 金属强化的方式主要有：单晶体强化、晶界强化、固溶强化、以及有序强化、位错强化、分散强化等（写出任意3种强化方式即可）。

10. 于光滑的圆柱试样，在静拉伸下的韧性端口的典型断口，它由三个区域组成：纤维区、放射区、剪切唇区。

11. 变形速率可以分为位移速度和应变速度。

二、判断题

1.在弹性变形阶段，拉力F 与绝对变形量之间成正比例线性关系;（√）

若不成比例原因，写虎克定律。

2.在有屈服现象的金属材料中，其试样在拉伸试验过程中力不断增加（保持恒定）仍能继续伸长的应力，也称为抗服强度。（×）

不增加，称为屈服强度。

3.一般来讲，随着温度升高，强度降低，塑性减小。（×）

金属内部原子间结合力减小，所以强度降低塑性增大。

4.络氏硬度试验采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后卸除主实验力，以测量压痕的深度来计算络氏硬度。压入深度越深，硬度越大，反之，硬度越小。（×）

络氏硬度公式

5.金属抗拉强度b σ与布氏硬度HB 之间有以下关系式：b σ＝K •HB ，这说明布氏硬度越大，其抗拉强度也越大。（√）

6.弹性模量E 是一个比例常数，对于某种金属来说，它是一种固有的特性。（√）

7.使用含碳量高（含碳量为0.5-0.7％）的钢，不能提高机件吸收弹性变形功。（×）

8.脆性断裂前不产生明显的塑性变形，即断裂产生在弹性变形阶段，吸收的能量很小，这种断裂是可预见的。（×）

是不可预见的。

9.如果一种金属材料在断口处有韧窝存在，则该材料的断裂肯定是韧性断裂;如果一种材料

是韧性断裂，则其断口处肯定有韧窝存在。（×）

有韧窝不一定是脆性断裂，但脆性断裂一定是有韧窝存在。

10.对于不同金属材料，其冲击功AK 可能相同，而弹性功、塑性功、裂纹扩展功三这各占的

比例可能相差很大，从而表现为韧脆情况差别很大。所以，AK 相同的材料其韧性不一定相同（√）

三、名词解释

1.应力状态塑性系数：应力软性系数等于最大切应力（τmax ）和最大正应力（Smax ）的比

值，用符号“α”表示。max max /S τα=

2.包申格效应：金属预先经过少量塑性变形（1-4%）后，如果再次同向加载，则条件弹性极

限与屈服强度提高，反向加载，则条件弹性极限与屈服强度降低的现象。

3.应力集中：由于缺口存在而造成的局部应力增大现象，称为应力集中。

4.沿晶断裂：裂纹沿着晶界扩展，也可以称为晶界断裂。

5.冷脆：对于工程上常用的中低强度钢，当温度降低到某一温度时，均会出现冲击吸收功显

著下降的现象，此类现象称为低温脆性。

四、影响弹性模量的主要因素是什么？

（1） 原子本身的性质：金属原子间结合力越大，弹性模量越大；

（2） 温度的影响：温度越高，金属原子间结合力减小，弹性模量减小；

（3） 组织结构的影响：一般来说，弹性模量不会由于热处理的工艺改变而发生明显变化。

（4） 合金化的影响：少量的合金化不会影响弹性模量，只有加入大量的合金元素时，才会使E 值发生明显变化。

（5）冷变形的影响：

2.冲击脆性材料和冲击韧性材料的区别是什么？

其韧性因塑性变形的抗力的增加而有显著提高，因而称这种材料为冲击韧性材料。

另一种材料，塑性比较差，断裂方式为正断，这类材料在形变速度提高时，断裂抗力变化很

少，又由于应变跟不上应力的变化，在达到断裂时的应变相当小的，这时材料的韧性比较低。因此这类材料为冲击脆性材料。

五、计算题：

有一10倍的圆形试样（长试样）其原始标距长为100mm ，原始横截面直径为10mm ，其拉伸

试样的拉伸曲线如图所示，从O 点开始，到B 点达到最大值，其绝对伸长量为△L 1，此时的拉伸常数β为0.38，到达T 点后试样被拉断，其绝对伸长量为△L 2，此时的拉伸常数γ为2.5，求这根试样的断裂伸长率是多少？

00001L S L L L L L γβδ+=∆=-= • 5倍试样（短试样）5δ 0565.5F L =

• 和10倍试样（长试样）10δ 0103.11F L =

• 式中δ——表示断后伸长率

• L1——试样拉断后的标距

• L0——试样原始标距

%1.60%1001004105.238.0%100200=⨯⎥⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+=πγβδL S

OA:比例弹性阶段 AD:屈服阶段 DE ：均匀塑性变形阶段 ET ：非均匀塑性变形阶段

1、写出： R eh (上屈服点) A ，σ1; R el (下屈服点) C ，σ3; R m (抗拉强度点) E ，σ5;

2、作 最大延伸率E ，δ5; 均匀延伸率A →D ，δ4-δ1; 断后伸长率T ，δ6;

3、在图中标出R p0.2; R t0.5; (σ0.2, σ0.5)

•名词解释：

△断裂韧性-断裂前有明显宏观塑性变形叫断裂韧性。

△应力场强度因子-K I 表示了裂纹尖端附近应力场的强弱程度，即K I 的大小决定了裂纹

尖端各点的应力大小，所以，把K I 称为应力场强度因子。

△K IC -当K I 增大到临界值时，应力场强度因子K I 就是临界的应力场强度因子，用符号

K IC 或K C 表示。

△c δ-裂纹尖端张开位移δ达到临界值，用c δ表示。

△疲劳极限-是材料经受无限次应力循环而不发生断裂的最大应力值。

△过载持久值-是指在高于疲劳断裂时的应力下工作机件，发生疲劳断裂时应力循环周

次。疲劳曲线上的倾斜部分即为过载持久值。 A(δ1σ1)

B(δ2σ2) C(δ3σ3) D(δ4σ4)

E(δ5σ5) T(δ6σ6)

0 L(0.2) L(0.5) δ(%) σ

(MPa)

R P 0.2

R t 0.5