金属力学性能总结

第一章 材料的拉伸性能

1、对拉伸试件有什么基本要求？为什么？

答：1、实验条件

光滑试件 室温大气介质 单向单调拉伸载荷

2、试件的形状和尺寸

圆柱试件：l 0=5d 0或l 0=10d 0

板状试件：l 0=5.650A 或11.30A

原因：为了比较不同尺寸试样所测得的延性,要求试样的几何相似，l 0／

0A 要为一常数。其中A 0为试件的初始横截面积。

2、为什么拉伸试验又称为静拉伸试验？拉伸试验可以测定哪些力学性能？

答：拉伸加载速率较低，s MPa dt d /10~1/=σ，故称静拉伸试验。

拉伸试验可以测定的力学性能为：

弹性模量E 屈服强度σs 抗拉强度σb 延伸率δ 断面收缩率ψ

3、试件的尺寸对测定材料的断面收缩率是否有影响？为什么？如何测定板材的断面收缩率? 答：断面收缩率是材料本身的性质，与试件的几何形状无关。

测定板材的断面收缩率的方法：

断面收缩率ψ＝(a 0b 0-a 1b 1)/ a 0b 0

4、试画出示意图说明：脆性材料与塑性材料的应力—应变曲线有何区别？高塑性材料与低塑性材料的应力—应变曲线又有何区别？

答：1、左图近似为一直线，只有弹性变形阶段，没有塑性变形阶段，在弹性变形阶段断裂，

说明是脆性材料。

右图为弯钩形曲线，既有弹性变形阶段，又有塑性变形阶段，在塑性变形阶段断裂，

说明是塑性材料。

2、左图曲线有弹性变形阶段与均匀塑性变形阶段，没有颈缩现象，曲线在最高点处中断，即在均匀塑性变形阶段断裂，且塑性变形量小，说明是低塑性材料。

右图曲线有弹性变形阶段，均匀塑性变形阶段，颈缩后的局集塑性变形阶段，曲线在经过最高点后向下延伸一段再中断，即在颈缩后的局集塑性变形阶段断裂，且塑性变形量大，说明是高塑性材料。

5、能否由材料的延伸率和断面收缩率的数值来判断材料的属性：脆性材料、低塑性材料、高塑性材料？

答：延伸率δ 断面收缩率ψ

δ>ψ，无局集塑性变形，为低塑性材料。

δ=ψ，只发生弹性变形，为脆性材料。

δ<ψ，有局集塑性变形，为高塑性材料。

6、工程应力—应变曲线上b 点的物理意义？试说明b 点前后试样变形和强化的特点？ 答：工程应力—应变曲线上b 点的纵坐标代表抗拉强度，定义为试件短裂前所能承受的最大

工程应力。

b 点之前，试样的塑性变形是均匀的：哪里有变形，哪里就强化，难于再继续变形，变形便转移到别处，如此反复交替进行，就达到均匀变形的效果。

b 点之后，试样的塑性变形集中在颈缩区附近：由于形变强化跟不上变形的发展，于是从均匀变形转为集中变形，导致形成颈缩。

7、脆性材料的力学性能用哪两个指标表征? 脆性材料在工程中的使用原则是什么？ 答：两个指标表征：弹性模量和脆性断裂强度。

使用原则：脆性材料抗拉断裂强度低，抗压断裂强度高，在工程中多被用于承受压缩载荷的构件。

8、试画出连续塑性变形强化和非连续塑性变形强化材料的应力—应变曲线?两种情况下如何根据应力—应变曲线确定材料的屈服强度？

答：左图为连续塑性变形强化材料，右图为非连续塑性变形强化材料。

对连续塑性变形强化材料，屈服强度为产生0.2%残余伸长率时的应力。

对非连续塑性变形强化材料，屈服强度为屈服平台的下屈服点（右图B 点）对应的应力。

9、 何谓工程应力和工程应变?何谓真应力和真应变?两者之间有什么定量关系?

答：工程应力是载荷除以试件的原始截面积（σ＝P/A 0）。

工程应变是总伸长量除以原始标距长度（e=(l-l 0）/l 0）。

真应力是载荷除以瞬时截面积（S ＝P/A ）。

真应变是瞬时伸长率的积分（⎰==l

l l l l dl 00ln ε）

在均匀塑性变形阶段，两者之间定量关系：

)1(100e A A A P A P S +=-=⋅==σψσ )1ln(ln 00e l l l dl l

l +===⎰ε 10、 拉伸图、工程应力—应变曲线和真应力—真应变曲线有什么区别？

答：拉伸图和工程应力—应变曲线具有相似的形状，但坐标物理含义不同，单位也不同。拉

伸图横坐标为伸长量（单位mm ），纵坐标为载荷（单位N ）；工程应力—应变曲线横坐标为工程应力（单位MPa ），纵坐标为工程应变（单位无）。

工程应力—应变曲线和真应力—真应变曲线坐标单位相同，但坐标物理含义不同。工程应力—应变曲线一般呈现先升后降的变化趋势。真应力—真应变曲线呈现一直增大的趋势。真应力—真应变曲线在工程应力—应变曲线的左上方。

11、现有do=10mm 的圆棒长试样和短试样各一根，测得其延伸率d10与d5均为25%，问长试件和短试件的塑性是否一样？

答：不一样。长试件塑性好。因为对同一材料105δδ>。

补充

1. 工程材料在使用过程中不可避免会产生（弹性变形）。

2. 工程构件在生产过程中要（降低）材料的塑性，（降低）材料的强度。

3. 工程构件在使用过程中要（提高）材料的塑性，（提高）材料的强度。

4. 拉伸试样的直径一定，标距越长，则测出的抗拉强度值会（不变 ），延伸率会（越低），断面收缩率会（不变）

ψ 通常满足关系：

第二章 金属的弹性变形与塑性变形

1、名词解释：弹性后效、弹性滞后环

答：弹性后效：加载卸载时应变落后于应力的现象。

弹性滞后环：加载和卸载时的应力应变曲线不重合形成一封闭回线

2、什么是条件比例极限和弹性极限，试画图并叙述两种力学性能的求解方法。

答：书16页