材料力学性能课后习题答案DOC
金属材料力学性能课后答案哈工大刘瑞堂
金属材料力学性能课后答案哈工大刘瑞堂
1.下列关于韧性的说法,不正确的是(D)
A.韧性是金属材料在断裂前吸收变形能量的能力
B.金属材料韧性的大小通常采用吸收能量K 指标来衡量
C.冲床的冲头要求具有足够的强度、塑形、硬度外,还要有足够的韧性
D.韧性好的材料塑性一般不好
2.下列零件可用布氏硬度HBW来测定硬度值的是(C)
A.淬火轴
B.硬质合金刀片
C.铸铁底座
D.渗碳淬火齿轮
3.低碳钢拉伸实验时,首先经历的阶段是(A)
A.弹性变形阶段
B.屈服阶段
C.强化阶段
D.缩颈阶段
4.拉伸试验中,拉伸试样拉断前所能承受的最大标称应力是(B)A.屈服强度
B.抗拉强度
C.抗压强度
D.弯曲强度
5.压入法测定成品或半成品的零件硬度,应采用的测定方法是( B )A.维氏硬度
B.洛氏硬度
C.布氏硬度
D.莫氏硬度
6.某金属的耐磨性好,说明该金属的哪项力学性能较好(C)A.强度
B.塑性
C.硬度
D.韧性
7.压入法检验成品或半成品的零件硬度,应采用的测定方法是(B)A.维氏硬度
B.洛氏硬度
C.布氏硬度
D.莫氏硬度
8.低碳钢棒料拉伸试验过程中,最大拉伸力出现在(C)
A.弹性变形阶段
B.屈服阶段
C.变形强化阶段
D.缩颈与断裂阶段
9.下列符号中,用来表示塑性力学性能指标的是(C)
A.RL
B.K
C.Z(正确答案)
D.Rm
10.按照国家规定,从2013年起,小汽车行使60万公里后会引导报废,这主要是考虑材料的(B)
A.强度
B.疲劳强度
C.硬度
D.韧性。
工程材料力学性能 第三版课后题答案(束德林)
工程材料力学性能课后题答案第三版(束德林)第一章单向静拉伸力学性能1、解释下列名词。
(1)弹性比功:金属材料吸收弹性变形功的能力,一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
(2)滞弹性:金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象。
(3)循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
(4)包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。
(5)解理刻面:这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
(6)塑性:金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。
脆性:指材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏的性质。
韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
(7)解理台阶:当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成一个高度为b的台阶。
(8)河流花样:解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。
(9)解理面:是金属材料在一定条件下,当外加正应力达到一定数值后,以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,因与大理石断裂类似,故称此种晶体学平面为解理面。
(10)穿晶断裂:穿晶断裂的裂纹穿过晶内,可以是韧性断裂,也可以是脆性断裂。
沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,多数是脆性断裂。
(11)韧脆转变:具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时,冲击吸收功明显下降,断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂,这种现象称为韧脆转变。
2、说明下列力学性能指标的意义。
答:(1)E(G)分别为拉伸杨氏模量和切边模量,统称为弹性模量表示产生100%弹性变所需的应力。
σ规定残余伸长应力,试样卸除拉伸力后,其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
(2)rσ名义屈服强度(点),对没有明显屈服阶段的塑性材料通常以产生0.2%的塑性形变对应的应力作为屈2.0服强度或屈服极限。
材料力学性能学习题与解答[教材课后答案]
度越高。
3、计算: 某低碳钢的摆锤系列冲击实验列于下表, 温度(℃) 60 40 35 25 试计算: a. 绘制冲击功-温度关系曲线; 冲击功(J) 75 75 70 60 温度(℃) 10 0 -20 -50 冲击功(J) 40 20 5 1
冲击吸收功—温度曲线 80 70 60 50
Ak
40 30 20 10 0 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 10 20 30 40 50 60 70 0 0 0 0 0 0 t/℃
第三章 冲击韧性和低温脆性 1、名词解释: 冲击韧度 冲击吸收功 低温脆性
解: 冲击韧度:一次冲断时,冲击功与缺口处截面积的比值。 冲击吸收功:冲击弯曲试验中,试样变形和断裂所吸收的功。 低温脆性:当试验温度低于某一温度时,材料由韧性状态转变为脆性状态。 韧脆转变温度:材料在某一温度 t 下由韧变脆,冲击功明显下降。该温度即韧脆转 变温度。 迟屈服:用高于材料屈服极限的载荷以高加载速度作用于体心立方结构材料时,瞬 间并不屈服,需在该应力下保持一段时间后才屈服的现象。
2) 简述扭转实验、弯曲实验的特点?渗碳淬火钢、陶瓷玻璃试样研究其力学 性能常用的方法是什么? 1 扭转实验的应力状态软性系数较拉伸的应力状态软性系数高。可 解: 扭转实验的特点是○
2 扭转实验 对表面强化处理工艺进行研究和对机件的热处理表面质量进行检验。 ○ 3 圆柱试样在扭转时,不产生缩颈现象,塑 时试样截面的应力分布为表面最大。○
韧脆转变温度 迟屈服
2、简答 1) 缺口冲击韧性实验能评定哪些材料的低温脆性?哪些材料不能用此方法 检验和评定?[提示:低中强度的体心立方金属、Zn 等对温度敏感的材料,高强 度钢、铝合金以及面心立方金属、陶瓷材料等不能]
解:缺口冲击韧性实验能评定中、低强度机构钢的低温脆性。面心立方金属及合金如氏 体钢和铝合金不能用此方法检验和评定。
材料力学性能课后习题 (1)
材料力学性能课后习题第一章1.解释下列名词①滞弹性:金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象。
②弹性比功:金属材料吸收弹性变形功的能力,一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
③循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
④包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。
⑤塑性:金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。
⑥韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
⑦加工硬化:金属材料在再结晶温度以下塑性变形时,由于晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,使金属的强度和硬度升高,塑性和韧性降低的现象。
⑧解理断裂:解理断裂是在正应力达到一定的数值后沿一定的晶体学平面产生的晶体学断裂。
2.解释下列力学性能指标的意义(1)E( 弹性模量);(2)σp(规定非比例伸长应力)、σe(弹性极限)、σs(屈服强度)、σ0.2(规定残余伸长率为0.2%的应力);(3)σb(抗拉强度);(4)n(加工硬化指数);(5)δ(断后伸长率)、ψ(断面收缩率)3.金属的弹性模量取决于什么?为什么说他是一个对结构不敏感的力学性能?取决于金属原子本性和晶格类型。
因为合金化、热处理、冷塑性变形对弹性模量的影响较小。
4.常用的标准试样有5倍和10倍,其延伸率分别用δ5和δ10表示,说明为什么δ5>δ10。
答:对于韧性金属材料,它的塑性变形量大于均匀塑性变形量,所以对于它的式样的比例,尺寸越短,它的断后伸长率越大。
5.某汽车弹簧,在未装满时已变形到最大位置,卸载后可完全恢复到原来状态;另一汽车弹簧,使用一段时间后,发现弹簧弓形越来越小,即产生了塑性变形,而且塑性变形量越来越大。
试分析这两种故障的本质及改变措施。
完整版材料力学性能课后习题答案整理
完整版材料⼒学性能课后习题答案整理材料⼒学性能课后习题答案第⼀章单向静拉伸⼒学性能1、解释下列名词。
1弹性⽐功:⾦属材料吸收弹性变形功的能⼒,⼀般⽤⾦属开始塑性变形前单位体积吸收的最⼤弹性变形功表⽰。
2.滞弹性:⾦属材料在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产⽣附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就是应变落后于应⼒的现象。
3.循环韧性:⾦属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能⼒称为循环韧性。
4.包申格效应:⾦属材料经过预先加载产⽣少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应⼒增加;反向加载,规定残余伸长应⼒降低的现象。
5.解理刻⾯:这种⼤致以晶粒⼤⼩为单位的解理⾯称为解理刻⾯。
6.塑性:⾦属材料断裂前发⽣不可逆永久(塑性)变形的能⼒。
脆性:指⾦属材料受⼒时没有发⽣塑性变形⽽直接断裂的能⼒韧性:指⾦属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能⼒。
7.解理台阶:当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成⼀个⾼度为b的台阶。
8.河流花样:解理台阶沿裂纹前端滑动⽽相互汇合,同号台阶相互汇合长⼤,当汇合台阶⾼度⾜够⼤时,便成为河流花样。
是解理台阶的⼀种标志。
9.解理⾯:是⾦属材料在⼀定条件下,当外加正应⼒达到⼀定数值后,以极快速率沿⼀定晶体学平⾯产⽣的穿晶断裂,因与⼤理⽯断裂类似,故称此种晶体学平⾯为解理⾯。
10.穿晶断裂:穿晶断裂的裂纹穿过晶内,可以是韧性断裂,也可以是脆性断裂。
沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,多数是脆性断裂。
11.韧脆转变:具有⼀定韧性的⾦属材料当低于某⼀温度点时,冲击吸收功明显下降,断裂⽅式由原来的韧性断裂变为脆性断裂,这种现象称为韧脆转变2、说明下列⼒学性能指标的意义。
答:E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应⼒ 2.0σ屈服强度 gt δ⾦属材料拉伸时最⼤应⼒下的总伸长率 n 应变硬化指数P153、⾦属的弹性模量主要取决于什么因素?为什么说它是⼀个对组织不敏感的⼒学性能指标?答:主要决定于原⼦本性和晶格类型。
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16
13、断裂韧度KIC与强度、塑性之间的关系
总的来说,断裂韧度随强度的升高而降低。
()
1/2
*IC y f c K E X σε∝14、试述K IC 和A KV 的异同及其相互之间的关系。
相同点:都可以表示材料抵抗裂纹扩展的能力不同点:K IC 是裂纹失稳而导致材料断裂的临界强度因子。
而A KV 是V 型试样的冲击吸收功。
试样的速率不同。
相互关系:一般K IC 大的材料其A KV 较大
KIC 配合比较合适?构件材料参数如表
解:1000/0.7≈1429, 即材料的屈服强度在1429MPa 以下时K I
需要修正
24
从题中可知,只有1500MPa 时不需要修正,但是此时K I =61.6值大于K IC =55,材料不可用其它都需要修正:
σ0.2=1100时代入可得K I
=67.8<110σ0.2=1200时代入可得K I =66.7<95σ0.2=1300时代入可得K I =65.8<75σ0.2=1400时代入可得K I =65.2>60
因为只要保证材料能够使用时,材料的屈服强度高点好,所以最合适的为σ0.2=1300 MPa ,K IC =75时的状态。
工程材料力学性能习题答案
《工程材料力学性能》课后答案机械工业出版社 2008第2版第一章 单向静拉伸力学性能1、 解释下列名词。
1弹性比功:金属材料吸收弹性变形功的能力,一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
2.滞弹性:金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象。
3.循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
4.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。
5.解理刻面:这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6.塑性:金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。
韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
7.解理台阶:当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成一个高度为b 的台阶。
8.河流花样:解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。
9.解理面:是金属材料在一定条件下,当外加正应力达到一定数值后,以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,因与大理石断裂类似,故称此种晶体学平面为解理面。
10.穿晶断裂:穿晶断裂的裂纹穿过晶内,可以是韧性断裂,也可以是脆性断裂。
沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,多数是脆性断裂。
11.韧脆转变:具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时,冲击吸收功明显下降,断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂,这种现象称为韧脆转变12.弹性不完整性:理想的弹性体是不存在的,多数工程材料弹性变形时,可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。
弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等2、 说明下列力学性能指标的意义。
答:E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素?为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标?答:主要决定于原子本性和晶格类型。
工程材料力学性能 第二版 课后习题答案
《工程材料力学性能》(第二版)课后答案第一章材料单向静拉伸载荷下的力学性能一、解释下列名词滞弹性:在外加载荷作用下,应变落后于应力现象。
静力韧度:材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。
弹性极限:试样加载后再卸裁,以不出现残留的永久变形为标准,材料能够完全弹性恢复的最高应力。
比例极限:应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。
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(ζP)或屈服强度(ζS)增加;反向加载时弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)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。
二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学姓能?答案:金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力,而材料的成分和组织对它的影响不大,所以说它是一个对组织不敏感的性能指标,这是弹性模量在性能上的主要特点。
改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响,但对材料的刚度影响不大。
三、什么是包辛格效应,如何解释,它有什么实际意义?答案:包辛格效应就是指原先经过变形,然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。
特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零,这说明在反向加载时塑性变形立即开始了。
包辛格效应可以用位错理论解释。
第一,在原先加载变形时,位错源在滑移面上产生的位错遇到障碍,塞积后便产生了背应力,这背应力反作用于位错源,当背应力(取决于塞积时产生的应力集中)足够大时,可使位错源停止开动。
材料力学性能试题及答案
材料力学性能试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 材料在拉伸过程中,当应力达到某一点时,应力不再增加而应变继续增加,这种现象称为()。
A. 弹性变形B. 塑性变形C. 蠕变D. 断裂答案:B2. 材料的屈服强度是指()。
A. 材料开始发生塑性变形时的应力B. 材料发生断裂时的应力C. 材料发生弹性变形时的应力D. 材料发生蠕变时的应力答案:A3. 材料的硬度是指()。
A. 材料抵抗外力作用的能力B. 材料抵抗塑性变形的能力C. 材料抵抗弹性变形的能力D. 材料抵抗断裂的能力答案:B4. 材料的疲劳是指()。
A. 材料在循环应力作用下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象B. 材料在恒定应力作用下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象C. 材料在高温下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象D. 材料在低温下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象答案:A5. 材料的冲击韧性是指()。
A. 材料在冲击载荷作用下吸收能量的能力B. 材料在拉伸载荷作用下吸收能量的能力C. 材料在压缩载荷作用下吸收能量的能力D. 材料在剪切载荷作用下吸收能量的能力答案:A6. 材料的断裂韧性是指()。
A. 材料在拉伸载荷作用下吸收能量的能力B. 材料在压缩载荷作用下吸收能量的能力C. 材料在冲击载荷作用下吸收能量的能力D. 材料在断裂过程中吸收能量的能力答案:D7. 材料的疲劳强度是指()。
A. 材料在循环应力作用下发生断裂时的应力B. 材料在拉伸载荷作用下发生断裂时的应力C. 材料在压缩载荷作用下发生断裂时的应力D. 材料在冲击载荷作用下发生断裂时的应力答案:A8. 材料的蠕变是指()。
A. 材料在循环应力作用下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象B. 材料在恒定应力作用下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象C. 材料在高温下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象D. 材料在低温下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象答案:B9. 材料的弹性模量是指()。
A. 材料在拉伸载荷作用下吸收能量的能力B. 材料在压缩载荷作用下吸收能量的能力C. 材料在拉伸或压缩载荷作用下应力与应变的比值D. 材料在剪切载荷作用下吸收能量的能力答案:C10. 材料的泊松比是指()。
材料力学性能参考答案
填空:1.影响材料弹性模数的因素有键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件和负荷持续时间等。
2.提供材料弹性比功的途径有二,提高材料的弹性极限,或降低弹性模量。
3.退火态和高温回火态的金属都有包申格效应,因此包申格效应是具有的普遍现象。
4.金属材料常见的塑性变形机理为晶体的滑移和孪生两种。
5.多晶体金属材料由于各晶粒位向不同和晶界的存在,其塑性变形更加复杂,主要有各晶粒变形的不同时性和不均匀性及各晶粒变形的相互协调性的特点。
6.影响金属材料屈服强度的因素主要有晶体结构、晶界与亚结构、溶质元素、第二相、温度等。
7.产生超塑性的条件是(1)超细晶粒;(2)合适的条件,变形温度≥0.4Tm,应变速率ε≤ 10-3s-1 ;(3)应变速率敏感指数较高0.3≤m≤1 。
8.材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段,根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程,可以将断裂分为韧性断裂与脆性断裂;按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径,分为穿晶断裂和沿晶断裂;按照微观断裂机理分为剪切断裂和解理断裂;按作用力的性质可分为正断和切断。
9.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量的塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力增加;卸载时降低的的现象。
10.剪切断裂的两种主要形式为滑断(纯剪切断裂)和微孔聚集性断裂。
11.解理断口的基本微观特征为解理台阶、河流花样和舌状花样。
12.韧性断裂的断口一般呈杯锥状,由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成。
13.韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标,其中又分为静力韧度、断裂韧度和冲击韧度。
14. 材料在受到三向等拉伸应力作用时压力状态最硬,其最大切应力分量分量为零,材料最易发生脆性断裂,适用于揭示塑性较好的金属材料的脆性倾向。
单向拉伸时,正应力分量较大,切应力分量较小,应力状态较硬。
一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验;弯曲、扭转时应力状态较软,材料易产生塑性变形,适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料;材料的硬度试验属于三向压缩状态,应力状态非常软,可在各种材料上进行。
工程材料力学性能-第2版课后习题答案
《工程材料力学性能》课后答案机械工业 2008第2版第一章 单向静拉伸力学性能1、 解释下列名词。
1弹性比功:金属材料吸收弹性变形功的能力,一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
2.滞弹性:金属材料在弹性围快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象。
3.循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
4.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。
5.解理刻面:这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6.塑性:金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。
韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
7.解理台阶:当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成一个高度为b 的台阶。
8.河流花样:解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。
9.解理面:是金属材料在一定条件下,当外加正应力达到一定数值后,以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,因与石断裂类似,故称此种晶体学平面为解理面。
10.穿晶断裂:穿晶断裂的裂纹穿过晶,可以是韧性断裂,也可以是脆性断裂。
沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,多数是脆性断裂。
11.韧脆转变:具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时,冲击吸收功明显下降,断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂,这种现象称为韧脆转变2、 说明下列力学性能指标的意义。
答:E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素?为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标?答:主要决定于原子本性和晶格类型。
合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小,但是不改变金属原子的本性和晶格类型。
工程材料力学性能答案
111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111.7决定金属屈服强度的因素有哪些?12内在因素:金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。
外在因素:温度、应变速率和应力状态。
1.9试举出几种能显著强化金属而又不降低其塑性的方法。
固溶强化、形变硬化、细晶强化1.10试述韧性断裂与脆性断裂的区别。
为什么脆性断裂最危险?21韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂,这种断裂有一个缓慢的撕裂过程,在裂纹扩展过程中不断地消耗能量;而脆性断裂是突然发生的断裂,断裂前基本上不发生塑性变形,没有明显征兆,因而危害性很大。
1.13何谓拉伸断口三要素?影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些?答:宏观断口呈杯锥形,由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成,即所谓的断口特征三要素。
上述断口三区域的形态、大小和相对位置,因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化1.20断裂强度与抗拉强度有何区别?抗拉强度是试样断裂前所承受的最大工程应力,记为σb;拉伸断裂时的真应力称为断裂强度记为σf; 两者之间有经验关系:σf = σb (1+ψ);脆性材料的抗拉强度就是断裂强度;对于塑性材料,由于出现颈缩两者并不相等。
1.22裂纹扩展受哪些因素支配?答:裂纹形核前均需有塑性变形;位错运动受阻,在一定条件下便会形成裂纹。
2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222.3试综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点和应用范围。
答:单向拉伸试验的特点及应用:单向拉伸的应力状态较硬,一般用于塑性变形抗力与切断强度较低得所谓塑性材料试验。
压缩试验的特点及应用:(1)单向压缩的应力状态软性系数a=2,因此,压缩试验主要用于脆性材料,以显示其在静拉伸时缩不能反映的材料在韧性状态下的力学行为。
材料力学性能课后题,参考看下
第七章1、磨损:机件表面相接处并作相对运动时,表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑,使表面材料逐渐流失、造成表面损伤的现象。
2、粘着:摩擦副实际表面上总存在局部凸起,当摩擦副双方接触时,即使施加较小载荷,在真实接触面上的局部应力就足以引起塑性变形。
倘若接触面上洁净而未受到腐蚀,则局部塑性变形会使两个接触面的原子彼此十分接近而产生强烈粘着。
(实际上就是原子间的键合作用)3、磨屑:松散的尺寸与形状均不相同的碎屑????4、跑合:摩擦表面逐渐被磨平,实际接触面积增大,磨损速率迅速减小。
5、咬死:当接触压应力超过材料硬度H的1/3时,粘着磨损量急剧增加,增加到一定程度就出现咬死现象。
6、犁皱:指表面材料沿硬粒子运动方向被横推而形成沟槽。
7、耐磨性:材料在一定摩擦条件下抵抗磨损的能力8、冲蚀:流体或固体以松散的小颗粒按一定的速度和角度对材料表面进行冲击。
9、接触疲劳:机件两接触面作滚动或滚动加滑动摩擦时,在交变接触压应力长期作用下,材料表面因疲劳损伤,导致局部区域产生小片或小块状金属剥落而是材料流失的现象。
10、是比较三类磨粒磨损的异同,并讨论加工硬化对它们的影响?⑴凿削式磨粒磨损:从表面上凿削下大颗粒金属,摩擦面有较深沟槽。
韧性材料——连续屑,脆性材料——断屑。
⑵高应力碾碎性磨粒磨损:磨粒与摩擦面接触处的最大压应力超过磨粒的破坏强度,磨粒不断被碾碎,使材料被拉伤,韧性金属产生塑性变形或疲劳,脆性金属则形成碎裂式剥落。
⑶低应力擦伤性磨粒磨损:作用于磨粒上的应力不超过其破坏强度,摩擦表面仅产生轻微擦伤。
11、试述粘着磨损产生的条件、机理及其防止措施?条件:在滑动摩擦条件下,当摩擦副相对滑动速度较小时发生的。
机理:摩擦副实际表面上总存在局部凸起,当摩擦副双方接触时,即使施加较小载荷,在真实接触面上的局部应力就足以引起塑性变形。
倘若接触面上洁净而未受到腐蚀,则局部塑性变形会使两个接触面的原子彼此十分接近而产生强烈粘着。
材料力学性能 习题解答
第6章 热学性能 习题解答名词解释:格波:晶格振动波。
声子:晶格振动波的量子化,严格意义上是晶格简谐振动的量子化。
光子:光波的量子化。
声频支振动:晶格振动波的振动频率在声频范围。
光频支振动:晶格振动波的振动频率在声频范围。
热容: “当一系统由于加给一微小的热量dQ 而温度升高dT 时,dQ/dT 这个量即是该系统的热容。
”(GB3102.4-93)即单位温度升高时所需要的热量。
杜隆—珀替定律:无论晶体属于何种类型,其比热容(单位焦耳/(开尔文·千克))均为3R/MM ,其中R 为普适气体常数(单位焦耳/(开尔文·摩尔))MM 为摩尔质量(单位千克/摩尔)。
热膨胀系数:实际应用中,有两种主要的热膨胀系数,分别是:线性热膨胀系数(CLTE):体积热膨胀系数:热导率:单位温度梯度下,单位时间内通过单位垂直面积的热量。
热应力:温度改变时,物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束,使其不能完全自由胀缩而产生的应力。
又称变温应力。
综合题:1. 热容的本质是什么?dT dx Q t S λ∆⨯∆⨯∆=-答案:物体分子对热量的敏感程度和反应强度。
敏感程度决定吸收多少热;反应强度决定升高多少温度。
这些与分子结构,分子间距离有关。
2. 阐述晶态固体的热容随温度的变化规律。
用经典理论解释热容的经验理论。
❖答案:高温下: C V =3N A K B=3R;低温下: C V正比于 T3。
能量均分3.德拜热容理论取得了什么成功?讨论德拜热容理论在实际应用中的优点及不足。
❖答案:高温下: C V =3N A K B=3R;低温下: C V正比于 T3。
理论与实验数据符合得比较好。
计算复杂。
4.影响热容的因素有哪些?答案:过程,等温过程,等压过程。
5.什么是非简谐振动?由于非简谐振动,引起声子发生怎样的变化?答案:非简谐振动,引起声子导热。
6.阐述固体材料的热膨胀机理。
答案:固体材料中原子受力不对称,导致热膨胀。
材料力学性能-课后答案-(时海芳-任鑫)
第一章1.解释下列名词①滞弹性:金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象。
②弹性比功:金属材料吸收弹性变形功的能力,一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
③循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
④包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。
⑤塑性:金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。
⑥韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
脆性:指金属材料受力时没有发生塑性变形而直接断裂的能力⑦加工硬化:金属材料在再结晶温度以下塑性变形时,由于晶粒发生滑移, 出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,使金属的强度和硬度升高,塑性和韧性降低的现象。
⑧解理断裂:解理断裂是在正应力作用产生的一种穿晶断裂,即断裂面沿一定的晶面(即解理面)分离。
2.解释下列力学性能指标的意义弹性模量);(2)ζ p(规定非比例伸长应力)、ζ e (弹性极限)、ζ s(屈服强度)、ζ 0.2(屈服强度);(3)ζ b(抗拉强度);(4)n(加工硬化指数); (5)δ (断后伸长率)、ψ (断面收缩率)4.常用的标准试样有5 倍和10倍,其延伸率分别用δ 5 和δ 10 表示,说明为什么δ 5>δ 10。
答:对于韧性金属材料,它的塑性变形量大于均匀塑性变形量,所以对于它的式样的比例,尺寸越短,它的断后伸长率越大。
5.某汽车弹簧,在未装满时已变形到最大位置,卸载后可完全恢复到原来状态;另一汽车弹簧,使用一段时间后,发现弹簧弓形越来越小,即产生了塑性变形,而且塑性变形量越来越大。
试分析这两种故障的本质及改变措施。
答:(1)未装满载时已变形到最大位置:弹簧弹性极限不够导致弹性比功小;(2)使用一段时间后,发现弹簧弓形越来越小,即产生了塑性变形,这是构件材料的弹性比功不足引起的故障,可以通过热处理或合金化提高材料的弹性极限(或屈服极限),或者更换屈服强度更高的材料。
工程材料力学性能课后习题答案
《工程材料力学性能》(第二版)课后答案第一章材料单向静拉伸载荷下的力学性能一、解释下列名词滞弹性:在外加载荷作用下,应变落后于应力现象。
静力韧度:材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。
弹性极限:试样加载后再卸裁,以不出现残留的永久变形为标准,材料能够完全弹性恢复的最高应力。
比例极限:应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。
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。
二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学性能?答案:金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力,而材料的成分和组织对它的影响不大,所以说它是一个对组织不敏感的性能指标,这是弹性模量在性能上的主要特点。
改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响,但对材料的刚度影响不大。
三、什么是包申格效应,如何解释,它有什么实际意义?答案:包申格效应就是指原先经过变形,然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。
特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零,这说明在反向加载时塑性变形立即开始了。
包申格效应可以用位错理论解释。
第一,在原先加载变形时,位错源在滑移面上产生的位错遇到障碍,塞积后便产生了背应力,这背应力反作用于位错源,当背应力(取决于塞积时产生的应力集中)足够大时,可使位错源停止开动。
结构设计原理 第一章 材料的力学性能 习题及答案
第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类:有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋,通常分别称它们为____________和。
2、对无明显屈服点的钢筋,通常取相当于残余应变为时的应力作为假定的屈服点,即。
3、碳素钢可分为、和。
随着含碳量的增加,钢筋的强度、塑性。
在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素,变成为。
4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是、、、。
5、钢筋和混凝土是不同的材料,两者能够共同工作是因为、、6、光面钢筋的粘结力由、、三个部分组成。
7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度,钢筋的强度越、直径越、混凝土强度越,则钢筋的锚固长度就越长。
8、混凝土的极限压应变包括和两部分。
部分越大,表明变形能力越,越好。
9、混凝土的延性随强度等级的提高而。
同一强度等级的混凝土,随着加荷速度的减小,延性有所,最大压应力值随加荷速度的减小而。
10、钢筋混凝土轴心受压构件,混凝土收缩,则混凝土的应力,钢筋的应力。
11、混凝土轴心受拉构件,混凝土徐变,则混凝土的应力,钢筋的应力。
12、混凝土轴心受拉构件,混凝土收缩,则混凝土的应力,钢筋的应力。
二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。
2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时,其换算系数是0.95。
3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。
4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。
5、对无明显屈服点的钢筋,设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。
6、强度与应力的概念完全一样。
7、含碳量越高的钢筋,屈服台阶越短、伸长率越小、塑性性能越差。
8、钢筋应力应变曲线下降段的应力是此阶段拉力除以实际颈缩的断面积。
9、有明显流幅钢筋的屈服强度是以屈服下限为依据的。
10、钢筋极限应变值与屈服点所对应的应变值之差反映了钢筋的延性。
11、钢筋的弹性模量与钢筋级别、品种无关。
12、钢筋的弹性模量指的是应力应变曲线上任何一点切线倾角的正切。
精品 课后习题及参考答案-材料性能学课后习题与解答
材料性能学课后习题与解答绪论1、简答题什么是材料的性能?包括哪些方面?[提示] 材料的性能定量地反映了材料在给定外界条件下的行为;解:材料的性能是指材料在给定外界条件下所表现出的可定量测量的行为表现。
包括○1力学性能(拉、压、、扭、弯、硬、磨、韧、疲)○2物理性能(热、光、电、磁)○3化学性能(老化、腐蚀)。
第一章单向静载下力学性能1、名词解释:弹性变形塑性变形弹性极限弹性比功包申格效应弹性模量滞弹性内耗韧性超塑性韧窝解:弹性变形:材料受载后产生变形,卸载后这部分变形消逝,材料恢复到原来的状态的性质。
塑性变形:微观结构的相邻部分产生永久性位移,并不引起材料破裂的现象。
弹性极限:弹性变形过度到弹-塑性变形(屈服变形)时的应力。
弹性比功:弹性变形过程中吸收变形功的能力。
包申格效应:材料预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余应力(弹性极限或屈服强度)增加;反向加载,规定残余应力降低的现象。
弹性模量:工程上被称为材料的刚度,表征材料对弹性变形的抗力。
实质是产生100%弹性变形所需的应力。
滞弹性:快速加载或卸载后,材料随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。
内耗:加载时材料吸收的变形功大于卸载是材料释放的变形功,即有部分变形功倍材料吸收,这部分被吸收的功称为材料的内耗。
韧性:材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
超塑性:在一定条件下,呈现非常大的伸长率(约1000%)而不发生缩颈和断裂的现象。
韧窝:微孔聚集形断裂后的微观断口。
2、简答(1) 材料的弹性模量有那些影响因素?为什么说它是结构不敏感指标?解:○1键合方式和原子结构,共价键、金属键、离子键E高,分子键E低原子半径大,E小,反之亦然。
○2晶体结构,单晶材料在弹性模量在不同取向上呈各向异性,沿密排面E大,多晶材料为各晶粒的统计平均值;非晶材料各向E同性。
○3化学成分,○4微观组织○5温度,温度升高,E下降○6加载条件、负载时间。
对金属、陶瓷类材料的E没有影响。
材料力学性能学练习习题及答案
答:高分子材料的强度和模数强烈的依赖于温度和加载速率。加载速率一定时, 随温度的升高,高分子材料的会从玻璃态到高弹态再到粘流态变化,其强度和 模数降低;而在温度一定时,玻璃态的高聚物又会随着加载速率的降低,加载 时间的加长,同样出现从玻璃态到高弹态再到粘流态的变化,其强度和模数降 低。时间和温度对材料的强度和模数起着相同作用称为时=温等效原理。 四、计算题:
cos cos
( 1) [001]方向与[111]滑移方向的夹角 λ:
cos
12 12 12
2 2 2 12 12 12 2 2 2
0 1 0 1 1 1 1 1 111 3
[001]方向与 (110) 面法线方向夹角 υ:
0 1 0 1 1 1 1 1 111 3
cos cos 70
1 1 28.6MPa 2 3
在 (111)面上的 [101] 方向的分切应力应为 28.6Mpa。 [001]方向与 [110] 滑移方向的夹角 λ:
cos
12 12 12
1.金属单晶体的塑性变形方式。 答滑移和孪生 2.什么是滑移系?产生晶面滑移的条件是什么?写出面心立方金属在室温下所 有可能的滑移系。 答:滑移系是一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。产生晶面滑移 的条件是在这个面上的滑移方向的分切应力大于其临界分切应力。 3.试述Zn、 α -Fe、Cu等几种金属塑性不同的原因。 答:Zn、α -Fe、Cu这三种晶体的晶体结构分别是密排六方、体心立方和面心立 方结构。 密排六方结构的滑移系少,塑性变形困难,所以 Zn的塑性差。 面心立方结构滑移系多,滑移系容易开动,所以对面心立方结构的金属Cu塑性 好。 体心立方结构虽然滑移系多,但滑移面密排程度低于 fcc,滑移方向个数少,较 难开动,所以塑性低于面心立方结构材料,但优于密排六方结构晶体,所以α -Fe的塑性较 Cu差,优于Zn。 4.孪晶和滑移的变形机制有何不同? 答:主要的不同1)晶体位向在滑移前后不改变,而在孪生前后晶体位向改变, 形成镜面对称关系。2)滑移的变形量为滑移方向原子间距的整数倍,而孪生过 程中的位移量为孪生方向的原子间距的分数倍。3)滑移是全位错运动的结果而 孪生是分位错运动的结果。 5.什么是应变硬化?有何实际意义? 答:随着应变量的增加,让材料继续变形需要更大的应力,这种现象称为应变 硬化。随变形量的增加,材料的强度、硬度升高而塑性、韧性下降的
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《工程材料力学性能》课后答案机械工业出版社 2008第2版第一章 单向静拉伸力学性能1、 解释下列名词。
1弹性比功:金属材料吸收弹性变形功的能力,一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
2.滞弹性:金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象。
3.循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
4.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。
5.解理刻面:这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6.塑性:金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。
韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
7.解理台阶:当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成一个高度为b 的台阶。
8.河流花样:解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。
9.解理面:是金属材料在一定条件下,当外加正应力达到一定数值后,以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,因与大理石断裂类似,故称此种晶体学平面为解理面。
10.穿晶断裂:穿晶断裂的裂纹穿过晶内,可以是韧性断裂,也可以是脆性断裂。
沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,多数是脆性断裂。
11.韧脆转变:具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时,冲击吸收功明显下降,断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂,这种现象称为韧脆转变12.弹性不完整性:理想的弹性体是不存在的,多数工程材料弹性变形时,可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。
弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等2、 说明下列力学性能指标的意义。
答:E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素?为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标?答:主要决定于原子本性和晶格类型。
合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小,但是不改变金属原子的本性和晶格类型。
组织虽然改变了,原子的本性和晶格类型未发生改变,故弹性模量对组织不敏感。
【P4】4、 试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别?为什么?5、 决定金属屈服强度的因素有哪些?【P12】答:内在因素:金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。
外在因素:温度、应变速率和应力状态。
6、 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。
为什么脆性断裂最危险?【P21】答:韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂,这种断裂有一个缓慢的撕裂过程,在裂纹扩展过程中不断地消耗能量;而脆性断裂是突然发生的断裂,断裂前基本上不发生塑性变形,没有明显征兆,因而危害性很大。
7、 剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂,为什么断裂性质完全不同?【P23】答:剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离,一般是韧性断裂,而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,解理断裂通常是脆性断裂。
8、 何谓拉伸断口三要素?影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些?答:宏观断口呈杯锥形,由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成,即所谓的断口特征三要素。
上述断口三区域的形态、大小和相对位置,因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。
9、 论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路,推导格雷菲斯方程,并指出该理论的局限性。
【P32】答: 212⎪⎭⎫ ⎝⎛=a E s c πγσ,只适用于脆性固体,也就是只适用于那些裂纹尖端塑性变形可以忽略的情况。
第二章 金属在其他静载荷下的力学性能一、解释下列名词: (1)应力状态软性系数—— 材料或工件所承受的最大切应力τmax 和最大正应力σmax 比值,即:()32131max max 5.02σσσσσστα+--== 【新书P39 旧书P46】(2)缺口效应—— 绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体,往往存在截面的急剧变化,如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等,这种截面变化的部分可视为“缺口”,由于缺口的存在,在载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化,产生所谓的缺口效应。
【P44 P53】(3)缺口敏感度——缺口试样的抗拉强度σbn 的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σ b 的比值,称为缺口敏感度,即: 【P47 P55 】 (4)布氏硬度——用钢球或硬质合金球作为压头,采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。
【P49 P58】(5)洛氏硬度——采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头,以测量压痕深度所表示的硬度【P51 P60】。
(6)维氏硬度——以两相对面夹角为136。
的金刚石四棱锥作压头,采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。
【P53 P62】(7)努氏硬度——采用两个对面角不等的四棱锥金刚石压头,由试验力除以压痕投影面积得到的硬度。
(8)肖氏硬度——采动载荷试验法,根据重锤回跳高度表证的金属硬度。
(9)里氏硬度——采动载荷试验法,根据重锤回跳速度表证的金属硬度。
二、说明下列力学性能指标的意义(1)σbc——材料的抗压强度【P41 P48】(2)σbb——材料的抗弯强度【P42 P50】(3)τs——材料的扭转屈服点【P44 P52】(4)τb——材料的抗扭强度【P44 P52】(5)σbn——材料的抗拉强度【P47 P55】(6)NSR ——材料的缺口敏感度【P47 P55】(7)HBW ——压头为硬质合金球的材料的布氏硬度【P49 P58】(8)HRA ——材料的洛氏硬度【P52 P61】(9)HRB ——材料的洛氏硬度【P52 P61】(10)HRC ——材料的洛氏硬度【P52 P61】(11)HV ——材料的维氏硬度【P53 P62】三、试综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点和应用范围。
四.试述脆性材料弯曲试验的特点及其应用。
五、缺口试样拉伸时的应力分布有何特点?【P45 P53】在弹性状态下的应力分布:薄板:在缺口根部处于单向拉应力状态,在板中心部位处于两向拉伸平面应力状态。
厚板:在缺口根部处于两向拉应力状态,缺口内侧处三向拉伸平面应变状态。
无论脆性材料或塑性材料,都因机件上的缺口造成两向或三向应力状态和应力集中而产生脆性倾向,降低了机件的使用安全性。
为了评定不同金属材料的缺口变脆倾向,必须采用缺口试样进行静载力学性能试验。
六、试综合比较光滑试样轴向拉伸、缺口试样轴向拉伸和偏斜拉伸试验的特点。
偏斜拉伸试验:在拉伸试验时在试样与试验机夹头之间放一垫圈,使试样的轴线与拉伸力形成一定角度进行拉伸。
该试验用于检测螺栓一类机件的安全使用性能。
光滑试样轴向拉伸试验:截面上无应力集中现象,应力分布均匀,仅在颈缩时发生应力状态改变。
缺口试样轴向拉伸试验:缺口截面上出现应力集中现象,应力分布不均,应力状态发生变化,产生两向或三向拉应力状态,致使材料的应力状态软性系数降低,脆性增大。
偏斜拉伸试验:试样同时承受拉伸和弯曲载荷的复合作用,其应力状态更“硬”,缺口截面上的应力分布更不均匀,更能显示材料对缺口的敏感性。
七、试说明布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度的实验原理,并比较布氏、洛氏与维氏硬度试验方法的优缺点。
【P49 P57】原理布氏硬度:用钢球或硬质合金球作为压头,计算单位面积所承受的试验力。
洛氏硬度:采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头,以测量压痕深度。
维氏硬度:以两相对面夹角为136。
的金刚石四棱锥作压头,计算单位面积所承受的试验力。
布氏硬度优点:实验时一般采用直径较大的压头球,因而所得的压痕面积比较大。
压痕大的一个优点是其硬度值能反映金属在较大范围内各组成相得平均性能;另一个优点是实验数据稳定,重复性强。
缺点:对不同材料需更换不同直径的压头球和改变试验力,压痕直径的测量也较麻烦,因而用于自动检测时受到限制。
洛氏硬度优点:操作简便,迅捷,硬度值可直接读出;压痕较小,可在工件上进行试验;采用不同标尺可测量各种软硬不同的金属和厚薄不一的试样的硬度,因而广泛用于热处理质量检测。
缺点:压痕较小,代表性差;若材料中有偏析及组织不均匀等缺陷,则所测硬度值重复性差,分散度大;此外用不同标尺测得的硬度值彼此没有联系,不能直接比较。
维氏硬度优点:不存在布氏硬度试验时要求试验力F 与压头直径D 之间所规定条件的约束,也不存在洛氏硬度试验时不同标尺的硬度值无法统一的弊端;维氏硬度试验时不仅试验力可以任意取,而且压痕测量的精度较高,硬度值较为准确。
缺点是硬度值需要通过测量压痕对角线长度后才能进行计算或查表,因此,工作效率比洛氏硬度法低的多。
八.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-----HRC(9)退火态低碳钢-----HB(10)硬质合金----- HRA第三章 金属在冲击载荷下的力学性能冲击韧性:材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。
【P57】冲击韧度: :U 形缺口冲击吸收功 KU A 除以冲击试样缺口底部截面积所得之商,称为冲击韧度,αku=Aku/S (J/cm2), 反应了材料抵抗冲击载荷的能力,用KU a 表示。
P57注释/P67冲击吸收功: 缺口试样冲击弯曲试验中,摆锤冲断试样失去的位能为mgH1-mgH2。
此即为试样变形和断裂所消耗的功,称为冲击吸收功,以K A 表示,单位为J 。
P57/P67低温脆性: 体心立方晶体金属及合金或某些密排六方晶体金属及其合金,特别是工程上常用的中、低强度结构钢(铁素体-珠光体钢),在试验温度低于某一温度k t 时,会由韧性状态变为脆性状态,冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理型,断口特征由纤维状变为结晶状,这就是低温脆性。
韧性温度储备:材料使用温度和韧脆转变温度的差值,保证材料的低温服役行为。