材料力学习题与答案

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材料力学习题及答案

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材料力学习题及答案材料力学习题一一、计算题1.(12分)图示水平放置圆截面直角钢杆(2ABC π=∠),直径mm 100d =,m l 2=,m N k 1q =,[]MPa 160=σ,试校核该杆的强度。

2.(12分)悬臂梁受力如图,试作出其剪力图与弯矩图。

3.(10分)图示三角架受力P 作用,杆的截面积为A ,弹性模量为E ,试求杆的内力和A 点的铅垂位移Ay δ。

4.(15分)图示结构中CD 为刚性杆,C ,D 处为铰接,AB 与DE 梁的EI 相同,试求E 端约束反力。

5. (15分) 作用于图示矩形截面悬臂木梁上的载荷为:在水平平面内P 1=800N ,在垂直平面内P 2=1650N 。

木材的许用应力[σ]=10MPa 。

若矩形截面h/b=2,试确定其尺寸。

三.填空题(23分)1.(4分)设单元体的主应力为321σσσ、、,则单元体只有体积改变而无形状改变的条件是__________;单元体只有形状改变而无体积改变的条件是__________________________。

2.(6分)杆件的基本变形一般有______、________、_________、________四种;而应变只有________、________两种。

3.(6分)影响实际构件持久极限的因素通常有_________、_________、_________,它们分别用__________、_____________、______________来加以修正。

4.(5分)平面弯曲的定义为______________________________________。

5.(2分)低碳钢圆截面试件受扭时,沿____________截面破坏;铸铁圆截面试件受扭时,沿____________面破坏。

四、选择题(共2题,9分)2.(5分)图示四根压杆的材料与横截面均相同,试判断哪一根最容易失稳。

答案:()材料力学习题二二、选择题:(每小题3分,共24分)1、危险截面是______所在的截面。

材料力学试题及答案

材料力学试题及答案

材料力学试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 材料力学中,下列哪一项不是材料的基本力学性质?A. 弹性B. 塑性C. 韧性D. 导电性答案:D2. 根据胡克定律,当材料受到正应力时,其应变与应力成正比,比例系数称为:A. 杨氏模量B. 剪切模量C. 泊松比D. 屈服强度答案:A3. 在材料力学中,材料的屈服强度是指:A. 材料开始发生塑性变形的应力B. 材料发生断裂的应力C. 材料发生弹性变形的应力D. 材料发生脆性断裂的应力答案:A4. 材料的疲劳寿命与下列哪一项无关?A. 材料的疲劳极限B. 应力循环次数C. 材料的弹性模量D. 应力循环的幅度答案:C5. 在材料力学中,下列哪一项不是材料的力学性能指标?A. 硬度B. 韧性C. 密度D. 冲击韧性答案:C二、简答题(每题5分,共10分)6. 简述材料力学中弹性模量和剪切模量的区别。

答:弹性模量,也称为杨氏模量,是描述材料在受到正应力作用时,材料的纵向应变与应力成正比的比例系数。

剪切模量,也称为刚度模量,是描述材料在受到剪切应力作用时,材料的剪切应变与剪切应力成正比的比例系数。

7. 什么是材料的疲劳寿命,它与哪些因素有关?答:材料的疲劳寿命是指材料在反复加载和卸载过程中,从开始加载到发生疲劳断裂所需的循环次数。

它与材料的疲劳极限、应力循环的幅度、材料的微观结构和环境因素等有关。

三、计算题(每题15分,共30分)8. 一根直径为20mm的圆杆,材料的杨氏模量为200GPa,当受到100N的拉力时,求圆杆的伸长量。

答:首先计算圆杆的截面积A = π * (d/2)^2 = π * (0.02/2)^2m^2 = 3.14 * 0.01 m^2。

然后根据胡克定律ΔL = F * L / (A * E),其中 L 为杆长,假设 L = 1m,代入数值得ΔL = 100 * 1 / (3.14* 0.01 * 200 * 10^9) m = 7.96 * 10^-6 m。

材料力学考试题及答案

材料力学考试题及答案

材料力学考试题及答案一、选择题(每题2分,共10分)1. 材料力学中,下列哪项不是应力的分类?A. 正应力B. 剪应力C. 拉应力D. 扭应力答案:C2. 材料力学中,下列哪项不是材料的基本力学性质?A. 弹性B. 塑性C. 韧性D. 硬度答案:D3. 在拉伸试验中,下列哪项是正确的?A. 弹性模量是应力与应变的比值B. 屈服强度是材料开始发生塑性变形的应力C. 抗拉强度是材料在拉伸过程中的最大应力D. 所有选项都是正确的答案:D4. 根据胡克定律,下列哪项描述是错误的?A. 弹性范围内,应力与应变成正比B. 弹性模量是比例极限C. 应力是单位面积上的力D. 应变是单位长度的变形量答案:B5. 材料力学中,下列哪项不是材料的失效形式?A. 屈服B. 断裂C. 疲劳D. 腐蚀答案:D二、填空题(每空1分,共10分)1. 材料在受到拉伸力作用时,其内部产生的应力称为________。

答案:正应力2. 材料在受到剪切力作用时,其内部产生的应力称为________。

答案:剪应力3. 材料力学中,材料在外力作用下发生形变,当外力去除后,材料能够恢复原状的性质称为________。

答案:弹性4. 材料力学中,材料在外力作用下发生形变,当外力去除后,材料不能恢复原状的性质称为________。

答案:塑性5. 材料力学中,材料在外力作用下发生形变,当外力去除后,材料部分恢复原状的性质称为________。

答案:韧性三、简答题(每题5分,共20分)1. 简述材料力学中应力和应变的关系。

答案:材料力学中,应力和应变的关系可以通过胡克定律来描述,即在弹性范围内,应力与应变成正比,比例系数即为弹性模量。

2. 描述材料力学中材料的屈服现象。

答案:材料力学中,屈服现象指的是材料在受到外力作用时,从弹性变形过渡到塑性变形的临界点,此时材料的应力不再随着应变的增加而增加。

3. 解释材料力学中的疲劳破坏。

答案:材料力学中的疲劳破坏是指材料在循环加载下,即使应力水平低于材料的静态强度极限,也会在经过一定循环次数后发生破坏的现象。

材料力学试题及答案

材料力学试题及答案

材料力学试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 材料力学中,下列哪一项不是基本力学性质?A. 弹性B. 塑性C. 硬度D. 韧性2. 材料在拉伸过程中,当应力达到屈服点后,材料将:A. 断裂B. 产生永久变形C. 恢复原状D. 保持不变3. 材料的弹性模量是指:A. 材料的密度B. 材料的硬度C. 材料的抗拉强度D. 材料在弹性范围内应力与应变的比值4. 根据材料力学的胡克定律,下列说法正确的是:A. 应力与应变成正比B. 应力与应变成反比C. 应力与应变无关D. 应力与应变成线性关系5. 材料的疲劳寿命是指:A. 材料的总寿命B. 材料在循环加载下达到破坏的周期数C. 材料的断裂寿命D. 材料的磨损寿命6. 材料的屈服强度是指:A. 材料在弹性范围内的最大应力B. 材料在塑性变形开始时的应力C. 材料的抗拉强度D. 材料的极限强度7. 材料的断裂韧性是指:A. 材料的硬度B. 材料的抗拉强度C. 材料抵抗裂纹扩展的能力D. 材料的屈服强度8. 材料力学中的泊松比是指:A. 材料的弹性模量B. 材料的屈服强度C. 材料在拉伸时横向应变与纵向应变的比值D. 材料的断裂韧性9. 在材料力学中,下列哪一项是衡量材料脆性程度的指标?A. 弹性模量B. 屈服强度C. 断裂韧性D. 泊松比10. 材料在受力过程中,当应力超过其极限强度时,将:A. 发生弹性变形B. 发生塑性变形C. 发生断裂D. 恢复原状答案1. C2. B3. D4. A5. B6. B7. C8. C9. C10. C试题二、简答题(每题10分,共30分)1. 简述材料力学中材料的三种基本力学性质。

2. 解释什么是材料的疲劳现象,并简述其对工程结构的影响。

3. 描述材料在拉伸过程中的四个主要阶段。

答案1. 材料的三种基本力学性质包括弹性、塑性和韧性。

弹性指的是材料在受到外力作用时发生变形,当外力移除后能够恢复原状的性质。

塑性是指材料在达到一定应力水平后,即使外力移除也无法完全恢复原状的性质。

材料力学的试题及答案

材料力学的试题及答案

材料力学的试题及答案一、选择题1. 材料力学中,下列哪个选项不是材料的基本力学性质?A. 弹性B. 塑性C. 韧性D. 硬度答案:D2. 根据材料力学的理论,下列哪个选项是正确的?A. 材料在弹性范围内,应力与应变成正比B. 材料在塑性变形后可以完全恢复原状C. 材料的屈服强度总是高于其抗拉强度D. 材料的硬度与弹性模量无关答案:A二、填空题1. 材料力学中,应力是指_______与_______的比值。

答案:单位面积上的压力;受力面积2. 在材料力学中,材料的弹性模量E与_______成正比,与_______成反比。

答案:杨氏模量;泊松比三、简答题1. 简述材料力学中材料的三种基本变形类型。

答案:材料力学中材料的三种基本变形类型包括拉伸、压缩和剪切。

2. 描述材料的弹性模量和屈服强度的区别。

答案:弹性模量是指材料在弹性范围内应力与应变的比值,反映了材料的刚性;屈服强度是指材料开始发生永久变形时的应力值,反映了材料的韧性。

四、计算题1. 已知一材料的弹性模量E=200 GPa,杨氏模量E=210 GPa,泊松比ν=0.3,试计算该材料的剪切模量G。

答案:G = E / (2(1+ν)) = 200 / (2(1+0.3)) = 200 / 2.6 ≈ 76.92 GPa2. 某材料的抗拉强度为σt=300 MPa,若该材料承受的应力为σ=200 MPa,试判断材料是否发生永久变形。

答案:由于σ < σt,材料不会发生永久变形。

五、论述题1. 论述材料力学在工程设计中的重要性。

答案:材料力学是工程设计中的基础学科,它提供了对材料在力作用下行为的深入理解。

通过材料力学的分析,工程师可以预测材料在各种载荷下的响应,设计出既安全又经济的结构。

此外,材料力学还有助于新材料的开发和现有材料性能的优化。

2. 讨论材料的疲劳寿命与其力学性能之间的关系。

答案:材料的疲劳寿命与其力学性能密切相关。

材料的疲劳寿命是指在循环载荷作用下材料能够承受的循环次数。

材料力学试题及答案

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材料力学试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 材料力学中,弹性模量E的单位是()。

A. N/mB. N·mC. PaD. m/N答案:C2. 材料力学中,材料的屈服强度通常用()表示。

A. σyB. σsC. σbD. E答案:A3. 根据胡克定律,当应力超过材料的弹性极限时,材料将()。

A. 保持弹性B. 发生塑性变形C. 发生断裂D. 无法预测答案:B4. 材料力学中,第一强度理论认为材料破坏的原因是()。

A. 最大正应力B. 最大剪应力C. 最大正应变D. 最大剪应变答案:A5. 下列哪种材料不属于脆性材料()。

A. 玻璃B. 铸铁C. 混凝土D. 铝答案:D6. 材料力学中,梁的弯曲应力公式为()。

A. σ = Mc/IB. σ = Mc/IbC. σ = Mc/ID. σ = Mc/Ib答案:C7. 在材料力学中,梁的剪应力公式为()。

A. τ = VQ/IB. τ = VQ/ItC. τ = VQ/ID. τ = VQ/It答案:B8. 材料力学中,梁的挠度公式为()。

A. δ = (5PL^3)/(384EI)B. δ = (5PL^3)/(384EI)C. δ = (PL^3)/(48EI)D. δ = (PL^3)/(48EI)答案:C9. 材料力学中,影响材料屈服强度的因素不包括()。

A. 材料的微观结构B. 加载速度C. 温度D. 材料的密度答案:D10. 材料力学中,影响材料疲劳强度的因素不包括()。

A. 应力集中B. 表面粗糙度C. 材料的硬度D. 材料的导热性答案:D二、填空题(每题2分,共20分)1. 材料力学中,材料在外力作用下,其形状和尺寸发生的变化称为______。

答案:变形2. 材料力学中,材料在外力作用下,其内部产生的相互作用力称为______。

答案:应力3. 材料力学中,材料在外力作用下,其内部产生的相对位移称为______。

答案:应变4. 材料力学中,材料在外力作用下,其内部产生的单位面积上的力称为______。

材料力学试题及答案

材料力学试题及答案

材料力学试题及答案一、选择题(每题5分,共25分)1. 下列哪个选项是材料力学的基本假设之一?A. 材料是各向同性的B. 材料是各向异性的C. 材料是均匀的D. 材料是线弹性的答案:A2. 在材料力学中,下列哪个公式表示杆件的正应力?A. σ = F/AB. τ = F/AC. σ = F/LD. τ = F/L答案:A3. 当材料受到轴向拉伸时,下列哪个选项是正确的?A. 拉伸变形越大,材料的强度越高B. 拉伸变形越小,材料的强度越高C. 拉伸变形与材料的强度无关D. 拉伸变形与材料的强度成正比答案:B4. 下列哪种材料在拉伸过程中容易发生断裂?A. 钢材B. 铸铁C. 铝合金D. 塑料答案:B5. 下列哪个选项表示材料的泊松比?A. μ = E/GB. μ = G/EC. μ = σ/εD. μ = ε/σ答案:C二、填空题(每题10分,共30分)6. 材料力学研究的是材料在______作用下的力学性能。

答案:外力7. 材料的强度分为______强度和______强度。

答案:屈服强度、断裂强度8. 材料在受到轴向拉伸时,横截面上的正应力公式为______。

答案:σ = F/A三、计算题(每题25分,共50分)9. 一根直径为10mm的圆钢杆,受到轴向拉伸力F=20kN 的作用,求杆件横截面上的正应力。

解:已知:d = 10mm,F = 20kNA = π(d/2)^2 = π(10/2)^2 = 78.5mm^2σ = F/A = 20kN / 78.5mm^2 = 255.8N/mm^2答案:杆件横截面上的正应力为255.8N/mm^2。

10. 一根长度为1m的杆件,受到轴向拉伸力F=10kN的作用,已知材料的弹性模量E=200GPa,泊松比μ=0.3,求杆件的伸长量。

解:已知:L = 1m,F = 10kN,E = 200GPa,μ = 0.3ε = F/(EA) = 10kN / (200GPa × π(10mm)^2) =0.025δ = εL = 0.025 × 1000mm = 25mm答案:杆件的伸长量为25mm。

《材料力学》习题册附答案

《材料力学》习题册附答案

F12312练习 1 绪论及基本概念1-1 是非题(1) 材料力学是研究构件承载能力的一门学科。

( 是 )(2)可变形固体的变形必须满足几何相容条件,即变形后的固体既不可以引起“空隙”,也不产生“挤入”现象。

(是)(3) 构件在载荷作用下发生的变形,包括构件尺寸的改变和形状的改变。

( 是 ) (4) 应力是内力分布集度。

(是 )(5) 材料力学主要研究构件弹性范围内的小变形问题。

(是 ) (6) 若物体产生位移,则必定同时产生变形。

(非 ) (7) 各向同性假设认为,材料沿各个方向具有相同的变形。

(F ) (8) 均匀性假设认为,材料内部各点的力学性质是相同的。

(是)(9) 根据连续性假设,杆件截面上的内力是连续分布的,分布内力系的合力必定是一个力。

(非) (10)因为构件是变形固体,在研究构件的平衡时,应按变形后的尺寸进行计算。

(非 )1-2 填空题(1) 根据材料的主要性质对材料作如下三个基本假设:连续性假设、均匀性假设 、各向同性假设 。

(2) 工程中的强度 ,是指构件抵抗破坏的能力; 刚度 ,是指构件抵抗变形的能力。

(3) 保证构件正常或安全工作的基本要求包括 强度 , 刚度 ,和 稳定性三个方面。

3(4) 图示构件中,杆 1 发生 拉伸 变形,杆 2 发生 压缩 变形,杆 3 发生 弯曲 变形。

(5) 认为固体在其整个几何空间内无间隙地充满了物质,这样的假设称为 连续性假设。

根据这一假设构件的应力,应变和位移就可以用坐标的 连续 函数来表示。

(6) 图示结构中,杆 1 发生 弯曲变形,构件 2发生 剪切 变形,杆件 3 发生 弯曲与轴向压缩组合。

变形。

(7) 解除外力后,能完全消失的变形称为 弹性变形,不能消失而残余的的那部分变形称为 塑性变形 。

(8) 根据 小变形 条件,可以认为构件的变形远 小于 其原始尺寸。

1-3选择题(1)材料力学中对构件的受力和变形等问题可用连续函数来描述;通过试件所测得的材料的力学性能,可用于构件内部的任何部位。

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第一章包申格效应:指原先经过少量塑性变形,卸载后同向加载,弹性极限(σP)或屈服强度(σS)增加;反向加载时弹性极限(σP)或屈服强度(σS)降低的现象。

解理断裂:沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。

晶体学平面--解理面,一般是低指数,表面能低的晶面。

解理面:在解理断裂中具有低指数,表面能低的晶体学平面。

韧脆转变:材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象(冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂,断口特征由纤维状转变为结晶状)。

静力韧度:材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。

是一个强度与塑性的综合指标,是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。

可以从河流花样的反“河流”方向去寻找裂纹源。

解理断裂是典型的脆性断裂的代表,微孔聚集断裂是典型的塑性断裂。

5.影响屈服强度的因素与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度位错增值和运动晶粒、晶界、第二相等外界影响位错运动的因素主要从内因和外因两个方面考虑(一)影响屈服强度的内因素1.金属本性和晶格类型(结合键、晶体结构)单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力,其值与位错运动所受到的阻力(晶格阻力--派拉力、位错运动交互作用产生的阻力)决定。

派拉力:位错交互作用力(a是与晶体本性、位错结构分布相关的比例系数,L是位错间距。

)2.晶粒大小和亚结构晶粒小→晶界多(阻碍位错运动)→位错塞积→提供应力→位错开动→产生宏观塑性变形。

晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目,减小晶粒内位错塞积群的长度,使屈服强度降低(细晶强化)。

屈服强度与晶粒大小的关系:霍尔-派奇(Hall-Petch)σs= σi+kyd-1/23.溶质元素加入溶质原子→(间隙或置换型)固溶体→(溶质原子与溶剂原子半径不一样)产生晶格畸变→产生畸变应力场→与位错应力场交互运动→使位错受阻→提高屈服强度(固溶强化)。

4.第二相(弥散强化,沉淀强化)不可变形第二相提高位错线张力→绕过第二相→留下位错环→两质点间距变小→流变应力增大。

不可变形第二相位错切过(产生界面能),使之与机体一起产生变形,提高了屈服强度。

弥散强化:第二相质点弥散分布在基体中起到的强化作用。

沉淀强化:第二相质点经过固溶后沉淀析出起到的强化作用。

(二)影响屈服强度的外因素1.温度一般的规律是温度升高,屈服强度降低。

原因:派拉力属于短程力,对温度十分敏感。

2.应变速率应变速率大,强度增加。

σε,t= C1(ε)m3.应力状态切应力分量越大,越有利于塑性变形,屈服强度越低。

缺口效应:试样中“缺口”的存在,使得试样的应力状态发生变化,从而影响材料的力学性能的现象。

9.细晶强化能强化金属又不降低塑性。

10.韧性断裂与脆性断裂的区别。

为什么脆性断裂更加危险?韧性断裂:是断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂特征:断裂面一般平行于最大切应力与主应力成45度角。

断口成纤维状(塑变中微裂纹扩展和连接),灰暗色(反光能力弱)。

断口三要素:纤维区、放射区、剪切唇这三个区域的比例关系与材料韧断性能有关。

塑性好,放射线粗大塑性差,放射线变细乃至消失。

脆性断裂:断裂前基本不发生塑性变形的,突发的断裂。

特征:断裂面与正应力垂直,断口平齐而光滑,呈放射状或结晶状。

注意:脆性断裂也产生微量塑性变形。

断面收缩率小于5%为脆性断裂,大于5%为韧性断裂。

23.断裂发生的必要和充分条件之间的联系和区别。

格雷菲斯裂纹理论是根据热力学原理,用能量平衡(弹性能的降低与表面能的增加相平衡)的方法推到出了裂纹失稳扩展的临界条件。

该条件是是断裂发生的必要条件,但并不意味着一定会断裂。

该断裂判据为:裂纹扩展的充分条件是其尖端应力要大于等于理论断裂强度。

(是通过力学该应力断裂判据为:对比这两个判据可知:当ρ=3a0时,必要条件和充分条件相当ρ<3a0时,满足必要条件就可行(同时也满足充分条件)ρ> 3a0时,满足充分条件就可行(同时也满足必要条件)25.材料成分:rs—有效表面能,主要是塑性变形功,与有效滑移系数目和可动位错有关具有fcc结构的金属有效滑移系和可动位错的数目都比较多,易于塑性变形,不易脆断。

凡加入合金元素引起滑移系减少、孪生、位错钉扎的都增加脆性;若合金中形成粗大第二相也使脆性增加。

杂质:聚集在晶界上的杂质会降低材料的塑性,发生脆断。

温度:σi---位错运动摩擦阻力。

其值高,材料易于脆断。

Bcc金属具有低温脆断现象,因为σi随着温度的减低而急剧增加,同时在低温下,塑性变形一孪生为主,也易于产生裂纹。

故低温脆性大。

晶粒大小:d值小位错塞积的数目少,而且晶界多。

故裂纹不易产生,也不易扩展。

所以细晶组织有抗脆断性能。

应力状态:减小切应力与正应力比值的应力状态都将增加金属的脆性加载速度加载速度大,金属会发生韧脆转变。

第二章应力状态软化系数:为了表示应力状态对材料塑性变形的影响,引入了应力状态柔度系数a应力状态柔度系数a表示材料塑性变形的难易程度。

缺口效应:试样中“缺口”的存在,使得试样的应力状态发生变化,从而影响材料的力学性能的现象。

缺口敏感度:为是有缺口试样的抗拉强度与无缺口试样的抗拉强度的比值。

表示缺口的存在对试样抗拉强度的影响程度或材料对缺口的敏感程度。

布氏硬度:洛氏硬度:维氏硬度:努氏硬度:肖氏硬度:里氏硬度:7.说明布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度的实验原理和优缺点。

1、氏硬度试验的基本原理在直径D的钢珠(淬火钢或硬质合金球)上,加一定负荷F,压入被试金属的表面,保持规定时间卸除压力,根据金属表面压痕的陷凹面积计算出应力值,以此值作为硬度值大小的计量指标。

优点:代表性全面,因为其压痕面积较大,能反映金属表面较大体积范围内各组成相综合平均的性能数据,故特别适宜于测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或粗大组成相的金属材料。

试验数据稳定。

试验数据从小到大都可以统一起来。

缺点:钢球本身变形问题。

对HB>450以上的太硬材料,因钢球变形已很显著,影响所测数据的正确性,因此不能使用。

由于压痕较大,不宜于某些表面不允许有较大压痕的成品检验,也不宜于薄件试验。

不同材料需更换压头直径和改变试验力,压痕直径的测量也较麻烦。

2、洛氏硬度的测量原理洛氏硬度是以压痕陷凹深度作为计量硬度值的指标。

洛氏硬度试验的优缺点洛氏硬度试验避免了布氏硬度试验所存在的缺点。

它的优点是:1)因有硬质、软质两种压头,故适于各种不同硬质材料的检验,不存在压头变形问题;2)压痕小,不伤工件,适用于成品检验;3)操作迅速,立即得出数据,测试效率高。

缺点是:代表性差,用不同硬度级测得的硬度值无法统一起来,无法进行比较。

3、维氏硬度的测定原理维氏硬度的测定原理和布氏硬度相同,也是根据单位压痕陷凹面积上承受的负荷,即应力值作为硬度值的计量指标。

维氏硬度的优缺点1、不存在布氏那种负荷F和压头直径D的规定条件的约束,以及压头变形问题;2、也不存在洛氏那种硬度值无法统一的问题;3、它和洛氏一样可以试验任何软硬的材料,并且比洛氏能更好地测试极薄件(或薄层)的硬度,压痕测量的精确度高,硬度值较为精确。

4、负荷大小可任意选择。

(维氏显微硬度)唯一缺点是硬度值需通过测量对角线后才能计算(或查表)出来,因此生产效率没有洛氏硬度高。

8.今有如下零件和材料需要测定硬度,试说明选择何种硬度实验方法为宜。

(1)渗碳层的硬度分布;(2)淬火钢;(3)灰铸铁;(4)鉴别钢中的隐晶马氏体和残余奥氏体;(5)仪表小黄铜齿轮;(6)龙门刨床导轨;(7)渗氮层;(8)高速钢刀具;(9)退火态低碳钢;(10)硬质合金。

(1)渗碳层的硬度分布---- HK或-显微HV(2)淬火钢-----HRC(3)灰铸铁-----HB(4)鉴别钢中的隐晶马氏体和残余奥氏体-----显微HV或者HK(5)仪表小黄铜齿轮-----HV(6)龙门刨床导轨-----HS(肖氏硬度)或HL(里氏硬度)(7)渗氮层-----HV(8)高速钢刀具-----HRA(9)退火态低碳钢-----HRB(10)硬质合金----- HRA第三章冲击韧度:材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的大小,也即冲击吸收功Ak。

低温脆性:在试验温度低于某一温度tk时,会由韧性状态转变未脆性状态,冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂,断口特征由纤维状转变为结晶状,这就是低温脆性。

韧脆转变温度:材料在低于某一温度tk时,会由韧性状态转变未脆性状态,tk称为韧脆转变温度。

什么是低温脆性、韧脆转变温度t k?产生低温脆性的原因是什么?体心立方和面心立方金属的低温脆性有和差异?为什么?答:在试验温度低于某一温度tk时,会由韧性状态转变未脆性状态,冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂,断口特征由纤维状转变为结晶状,这就是低温脆性。

tk称为韧脆转变温度。

低温脆性的原因:低温脆性是材料屈服强度随温度降低而急剧增加,而解理断裂强度随温度变化很小的结果。

如图所示:当温度高于韧脆转变温度时,断裂强度大于屈服强度,材料先屈服再断裂(表现为塑韧性);当温度低于韧脆转变温度时,断裂强度小于屈服强度,材料无屈服直接断裂(表现为脆性)。

心立方和面心立方金属低温脆性的差异:体心立方金属的低温脆性比面心立方金属的低温脆性显著。

原因:这是因为派拉力对其屈服强度的影响占有很大比重,而派拉力是短程力,对温度很敏感,温度降低时,派拉力大幅增加,则其强度急剧增加而变脆。

6.拉伸冲击弯曲缺口试样拉伸第四章KI 称为I 型裂纹的应力场强度因子,它是衡量裂纹顶端应力场强烈程度的函数,决定于应力水平、裂纹尺寸和形状。

塑性区尺寸较裂纹尺寸a 及静截面尺寸为小时(小一个数量级以上),即在所谓的小范围屈服裂纹的应力场强度因子与其断裂韧度相比较,若裂纹要失稳扩展脆断,则应有: 这就是断裂K 判据。

应力强度因子K1是描写裂纹尖端应力场强弱程度的复合力学参量,可将它看作推动裂纹扩展的动力。

对于受载的裂纹体,当K1增大到某一临界值时,裂纹尖端足够大的范围内应力达到了材料的断裂强度,裂纹便失稳扩展而导致断裂。

这一临界值便称为断裂韧度Kc 或K1c 。

意义:KC 平面应力断裂韧度(薄板受力状态) KIC 平面应变断裂韧度(厚板受力状态)16.有一大型板件,材料的σ0.2=1200MPa ,K Ic =115MPa*m1/2,探伤发现有20mm 长的横向穿透裂纹,若在平均轴向拉应力900MPa 下工作,试计算KI 及塑性区宽度R 0,并判断该件是否安全? 解:由题意知穿透裂纹受到的应力为σ=900MPa 根据σ/σ0.2的值,确定裂纹断裂韧度K IC 是否休要修正因为σ/σ0.2=900/1200=0.75>0.7,所以裂纹断裂韧度K I 需要修正 对于无限板的中心穿透裂纹,修正后的K I 为:= ICI K K ≥13168750177010109001770122.).(..)/(.=-=-=πσσπσs I a K(MPa*m 1/2)塑性区宽度为: =0.004417937(m)= 2.21(mm)比较K1与KIc :因为K1=168.13(MPa*m 1/2) KIc=115(MPa*m 1/2)所以:K1>KIc ,裂纹会失稳扩展 , 所以该件不安全。

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