材料性能学第一章作业

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材料物理性能及测试-作业

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第一章无机材料的受力形变1 简述正应力与剪切应力的定义2 各向异性虎克定律的物理意义3 影响弹性模量的因素有哪些?4 试以两相串并联为模型推导复相材料弹性模量的上限与下限值。

5 什么是应力松弛与应变松弛?6 应力松弛时间与应变松弛时间的物理意义是什么?7 产生晶面滑移的条件是什么?并简述其原因。

8 什么是滑移系统?并举例说明。

9 比较金属与非金属晶体滑移的难易程度。

10 晶体塑性形变的机理是什么?11 试从晶体的势能曲线分析在外力作用下塑性形变的位错运动理论。

12 影响晶体应变速率的因素有哪些?13 玻璃是无序网络结构,不可能有滑移系统,呈脆性,但在高温时又能变形,为什么?14 影响塑性形变的因素有哪些?并对其进行说明。

15 为什么常温下大多数陶瓷材料不能产生塑性变形、而呈现脆性断裂?16 高温蠕变的机理有哪些?17 影响蠕变的因素有哪些?为什么?18 粘滞流动的模型有几种?19 影响粘度的因素有哪些?第二章无机材料的脆性断裂与强度1 试比较材料的理论强度、从应力集中观点出发和能量观点出发的微裂纹强度。

2 断裂能包括哪些内容?3 举例说明裂纹的形成?4 位错运动对材料有哪两方面的作用?5 影响强度的因素有哪些?6 Griffith关于裂纹扩展的能量判据是什么?7 试比较应力与应力强度因子。

8 有一构件,实际使用应力为1.30GPa,有下列两种钢供选:甲钢:sf =1.95GPa, K1c =45Mpa·m 1\2乙钢:sf =1.56GPa, K1c =75Mpa·m 1\2试根据经典强度理论与断裂强度理论进行选择,并对结果进行说明。

9 结构不连续区域有哪些特点?10 什么是亚临界裂纹扩展?其机理有哪几种?11 介质的作用(应力腐蚀)引起裂纹的扩展、塑性效应引起裂纹的扩展、扩散过程、热激活键撕裂作用引起裂纹扩展。

12 什么是裂纹的快速扩展?13 影响断裂韧性的因素有哪些?14 材料的脆性有哪些特点?通过哪些数据可以判断材料的脆性?15 克服材料脆性和改善其强度的关键是什么?16 克服材料的脆性途径有哪些?17 影响氧化锆相变的因素有哪些?18 氧化锆颗粒粒度大小及分布对增韧材料有哪些影响?19. 比较测定静抗折强度的三点弯曲法和四点弯曲法,哪一种方法更可靠,为什么?20. 有下列一组抗折强度测定结果,计算它的weibull模数,并对该测定数据的精度做出评价。

《材料性能学》第一章1

《材料性能学》第一章1

例如一个悬臂结构,在梁长度和截面尺 寸相同的情况下,选用钢、铝合金和聚 苯乙烯进行比较。设外加载荷98N 钢梁弹性挠曲变形为1cm 铝合金3cm 聚苯乙烯60cm
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弹性模量
构件刚度定义:EA
σ P EA = A = ε ε
刚度表征构件对弹性变形的抗力,值越大,相同应 力条件下变形越小。 要增加零件的刚度,选用弹性模量E较大的材料,或 者增加材料的横截面积A。
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拉伸曲线种类——塑性材料
(3)不出现缩颈的应力 应变曲线(低塑性): 不出现缩颈的应力-应变曲线 低塑性) 不出现缩颈的应力 应变曲线( 只有弹性变形Oa和均匀塑性变形ak阶段,图(c) 典型材料:铝青铜和高锰钢 (4)不稳定型材料的应力 应变曲线: 不稳定型材料的应力-应变曲线 不稳定型材料的应力 应变曲线: 锯齿状塑性变形,图(d) 某些低溶质固溶体铝合金及含杂质铁合金。 15
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2、比例极限和弹性极限
比例极限σ 比例极限 P:能保持应力与应变成正比关系的 最大应力,即在应力应变曲线上刚开始偏离直 线时的应力。
σP=PP / A0
PP——拉伸曲线上开始偏离直线时所对应的载荷; A0——试样原始截面积 对一些需要严格保持线性关系的零件,比例极限很重 要,如测力弹簧等。
3051.1Fra bibliotek1 单向静拉伸试验
在拉伸过程中,随着载荷的不断增加, 圆柱试样的长度将不断的增加,这些量 的变化可由试验机上安装的自动绘图机 构连续描绘出,拉伸力F和绝对伸长量 ∆L的关系曲线,直至试样断裂.如图1- 1所示。
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7
工程应力—工程应变 工程应力 工程应变
应力
σ =
F A0
单位:MPa(MN/m2)或Pa(N/m2) P——载荷 A0——试样的原始横截面积

《材料性能学》课后答案

《材料性能学》课后答案

《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。

《材料性能学》习题答案

《材料性能学》习题答案

(1)Al 为 fcc 结构,单晶体有三阶段:易滑移。线性硬化、抛物线硬化; (2)Mg 为 hcp 结构,只有三个基面滑移系,曲线上只有易滑移阶段; (3)工业纯铁:有明显的屈服现象,随后是应变硬化和颈缩。模量和强度比 Al、Mg 高, 但塑性略差于 Al; (4)T8 钢为高碳钢,无屈服,与工业纯铁相比, b 高,但 % 低; (5)过共晶白口铸铁,非常脆,几乎无宏观塑性,为低应力脆断, b 不高。 2.19 解:
(2)再根据经典强度设计条件来选取[ ]< 0.2 的状态,根据许用应力条件[ ]= 0.2 /1.4, 求出五种状态下的许用应力为: ①785.7;②857.1;③928.6;④1000;⑤1071.4 可见除状态①以外的其他状态,均能满足经典强度设计要求,综合两种设计准则,只 有热处理状态②同时满足。 3.16 解: 根据题意,可将裂纹简化为无限大平板穿透裂纹,则有: K I
P 2000 526.4MPa A (2.2 103 ) 2 4
l l0 258.3 0.256 ; 200
真应变: e ln( ) ln (3)工程应力:
P 2000 407.6MPa A0 (2.5 103 ) 2 4
l 258.3 200 0.292 l0 200
1.16 解: (1)40CrNiMo 调质钢:拉伸试验,该钢为中碳合金结构钢,且为调质处理状态,有一定强 度和塑性的配合,可由单向拉伸试验的 或 来表征塑性; (2)20Cr 渗碳淬火钢:拉伸、扭转、弯曲,该钢本身为低碳合金钢,有较好的塑性。经渗 碳后, 表面为高碳处于外硬内韧状态, 若需要确定整体塑性, 可采用拉伸试验的 或
da
3
a2

材料物理性能部分课后习题..

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材料物理性能部分课后习题..课后习题第⼀章1.德拜热容的成功之处是什么?答:德拜热容的成功之处是在低温下,德拜热容理论很好的描述了晶体热容,CV.M∝T的三次⽅2.何为德拜温度?有什么物理意义?答:HD=hνMAX/k 德拜温度是反映晶体点阵内原⼦间结合⼒的⼀个物理量德拜温度反映了原⼦间结合⼒,德拜温度越⾼,原⼦间结合⼒越强3.试⽤双原⼦模型说明固体热膨胀的物理本质答:如图,U1(T1)、U2(T2)、U3(T3)为不同温度时的能量,当原⼦热振动通过平衡位置r0时,全部能量转化为动能,偏离平衡位置时,动能⼜逐渐转化为势能;到达振幅最⼤值时动能降为零,势能打到最⼤。

由势能曲线的不对称可以看到,随温度升⾼,势能由U1(T1)、U2(T2)向U3(T3)变化,振幅增加,振动中⼼就由r0',r0''向r0'''右移,导致双原⼦间距增⼤,产⽣热膨胀第⼆章1.300K1×10-6Ω·m4000K时电阻率增加5%由于晶格缺陷和杂质引起的电阻率。

解:按题意:p(300k) = 10∧-6 则: p(400k) = (10∧-6)* (1+0.05) ----(1)在400K温度下马西森法则成⽴,则: p(400k) = p(镍400k) + p(杂400k) ----(2) ⼜: p(镍400k) = p(镍300k) * [1+ α* 100] ----(3) 其中参数: α为镍的温度系数约= 0.007 ; p(镍300k)(室温) = 7*10∧-6 Ω.cm) 将(1)和(3)代⼊(2)可算出杂质引起的电阻率p(杂400k)。

2.为什么⾦属的电阻因温度升⾼⽽增⼤,⽽半导体的电阻却因温度的升⾼⽽减⼩?对⾦属材料,尽管温度对有效电⼦数和电⼦平均速率⼏乎没有影响,然⽽温度升⾼会使离⼦振动加剧,热振动振幅加⼤,原⼦的⽆序度增加,周期势场的涨落也加⼤。

《材料性能学》第一章1

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工程设计时,弹性模量是重要力学性能指标
机械设计中,有时刚度是考虑第一位的。 精密机床如果不具有足够的刚度,就不 能保证零件的加工精度。 汽车拖拉机中的曲轴刚度不足,会影响 活塞、连杆及轴承等重要零件的正常工 作。

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弹性模量影响因素
弹性模量本质——从原子本质上来看 弹性模量代表着使原子离开平衡位置的 难易程度,是表征晶体中原子间结合力 强弱的物理量。 所以,弹性模量是组织不敏感参数。
2、材料弹性变形的微观本质 : 概括说来,都是构成材料的原子(离子)或分子 自平衡位置产生可逆位移的反映. 金属、陶瓷类晶体材料的弹性变形是处于晶格结 点的离子在力的作用下在其平衡位置附近产生的 微小位移; 橡胶类材料则是呈卷曲状的分子链在力的作用下 通过链段的运动沿受力方向产生的伸展.
S

真应力总是大于工程应力!

工程应变与真应变之间的关系
e
16
真实应变e 工程应变ε
0.01 0.01
0.10
0.20
0.50 0.65
1.0 1.72
4.0 53.6
0.105 0.22
真应变总是小于工程应变,且变形量越大,两者差距越大!
实际上在应力达到Sb (对应σb的真实应力) 滞后,应力增加直到断 裂
同样,当拉伸力F有一增量dF时,试样在瞬时长度 L的基 础上变为L+dL,于是应变的微分增量应是 de=dL/L, 则试棒自 L0伸长至L后, 真实应变量为 : e L

dL L e de ln 0 L) L L0
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真应力-真应变曲线(S-e曲线)

工程应力与真应力之间的关系是
P

?如何确定残余变形量多少? 如在B点卸载,一部分弹性变形会恢复,剩下不会恢复的则为残 余变形量。从卸载点出发沿平行于弹性变形阶段的方向画线(如图中 虚线部分),则与x轴相交点所表示的应变量即为残余变形量。

材料物理性能课后习题答案

材料物理性能课后习题答案

《材料物理性能》第一章材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力,若直径拉细至 2.4mm ,且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变,并比较讨论这些计算结果。

解:由计算结果可知:真应力大于名义应力,真应变小于名义应变。

1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa),试计算其上限和下限弹性模量。

若该陶瓷含有5 %的气孔,再估算其上限和下限弹性模量。

解:令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。

则有当该陶瓷含有5%的气孔时,将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得,其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。

1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图,并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。

0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=A A l l ε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量解:Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程:Voigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程:以上两种模型所描述的是最简单的情况,事实上由于材料力学性能的复杂性,我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。

如采用四元件模型来表示线性高聚物的蠕变过程等。

付华-材料性能学-部分习题答案1

付华-材料性能学-部分习题答案1

第一章材料的弹性变形一、填空题:1.金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗变形或断裂的能力。

2. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。

3. 线性无定形高聚物的三种力学状态是玻璃态、高弹态、粘流态,它们的基本运动单元相应是链节或侧基、链段、大分子链,它们相应是塑料、橡胶、流动树脂(胶粘剂的使用状态。

二、名词解释1.弹性变形:去除外力,物体恢复原形状。

弹性变形是可逆的2.弹性模量:拉伸时σ=EεE:弹性模量(杨氏模数)切变时τ=GγG:切变模量3.虎克定律:在弹性变形阶段,应力和应变间的关系为线性关系。

4.弹性比功定义:材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力,又称为弹性比能或应变比能,表示材料的弹性好坏。

三、简答:1.金属材料、陶瓷、高分子弹性变形的本质。

答:金属和陶瓷材料的弹性变形主要是指其中的原子偏离平衡位置所作的微小的位移,这部分位移在撤除外力后可以恢复为0。

对高分子材料弹性变形在玻璃态时主要是指键角键长的微小变化,而在高弹态则是由于分子链的构型发生变化,由链段移动引起,这时弹性变形可以很大。

2.非理想弹性的概念及种类。

答:非理想弹性是应力、应变不同时响应的弹性变形,是与时间有关的弹性变形。

表现为应力应变不同步,应力和应变的关系不是单值关系。

种类主要包括滞弹性,粘弹性,伪弹性和包申格效应。

3.什么是高分子材料强度和模数的时-温等效原理?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:气孔率对陶瓷弹性模量的影响用下式表示:E=E0 (1—1.9P+0.9P2)E0为无气孔时的弹性模量;P为气孔率,适用于P≤50 %。

材料性能学-部分习题答案

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第一章材料的弹性变形一、填空题:1.金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗变形或断裂的能力。

2. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。

3. 线性无定形高聚物的三种力学状态是玻璃态、高弹态、粘流态,它们的基本运动单元相应是链节或侧基、链段、大分子链,它们相应是塑料、橡胶、流动树脂(胶粘剂的使用状态。

二、名词解释1.弹性变形:去除外力,物体恢复原形状。

弹性变形是可逆的2.弹性模量:拉伸时σ=EεE:弹性模量(杨氏模数)切变时τ=GγG:切变模量3.虎克定律:在弹性变形阶段,应力和应变间的关系为线性关系。

4.弹性比功定义:材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力,又称为弹性比能或应变比能,表示材料的弹性好坏。

三、简答:1.金属材料、陶瓷、高分子弹性变形的本质。

答:金属和陶瓷材料的弹性变形主要是指其中的原子偏离平衡位置所作的微小的位移,这部分位移在撤除外力后可以恢复为0。

对高分子材料弹性变形在玻璃态时主要是指键角键长的微小变化,而在高弹态则是由于分子链的构型发生变化,由链段移动引起,这时弹性变形可以很大。

2.非理想弹性的概念及种类。

答:非理想弹性是应力、应变不同时响应的弹性变形,是与时间有关的弹性变形。

表现为应力应变不同步,应力和应变的关系不是单值关系。

种类主要包括滞弹性,粘弹性,伪弹性和包申格效应。

3.什么是高分子材料强度和模数的时-温等效原理?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:气孔率对陶瓷弹性模量的影响用下式表示:E=E0 (1—1.9P+0.9P2)E0为无气孔时的弹性模量;P为气孔率,适用于P50 。

材料性能学作业 (1)

材料性能学作业 (1)

1.简述硬度测试的类型、原理和优缺点?[至少回答三种](一)、布氏硬度优点:压痕面积较大,其硬度值能反应材料在较大区域内各组成相的平均性能,因此,布氏硬度检验最适合测定灰铸铁、轴承合金等材料的硬度(具有粗大晶粒或者粗大组成相)。

压痕大的另一优点是实验数据稳定,重复性高。

缺点:因压痕直径较大,一般不宜在成品件上直接进行检验,不宜于薄件试验;硬度不同的材料需要更换压头直径D和载荷F,同时压痕直径的测量也比较麻烦。

(二)、洛氏硬度优点:操作简便迅速,压痕小,可对工件直接进行检验;采用不用标尺,可测定各种软硬不用和薄厚不一试样的硬度。

缺点:因压痕较小,代表性差;尤其是材料中的偏析及组织不均匀等情况,使所测硬度值的重复性查、分散度大;用不同标尺测得的硬度值既不能直接进行比较,又不能彼此互换。

(三)、维氏硬度优点:由于角锥压痕清晰,采用对角线长度计量,精确可靠;压头为四棱锥体,当载荷改变时,压入角恒定不变,因此可以任意选择载荷,而不存在布氏硬度那种载荷F与压球直径D之间的关系约束,也不存在洛氏硬度那种不同标尺的硬度无法统一的问题,而且比洛氏硬度所测试件厚度更薄。

缺点:测定方法较麻烦,工作效率低,压痕面积小,代表性差,所以不宜用于成批生产的常规检验。

2.说明布氏硬度与维氏硬度测出的硬度值相差不大的原因。

布氏硬度是用钢球或硬质合金球作为压头,维氏硬度是用两相对面夹角为136°的金刚石四棱锥作为压头,两个硬度都是采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。

3.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?(一)、扭转试验特点扭转的应力状态软性系数(α=0.8)较拉伸的应力状态软性系数(α=0.5)高,故可τσ=的强度和塑性。

用来测定那些在拉伸时呈现脆性断裂的材料(/0.50.8)s c扭转试验时试样截面的应力分布为表面最大,愈往心部愈小,故此法对材料表面及表面缺陷的反应十分敏感。

材料性能学作业及答案

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材料性能学作业及答案本学期材料性能学作业及答案第一次作业P36-37第一章1名词解释4、打算金属屈服强度的因素有哪些?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。

10、将某材料制成长50mm,直径5mm的圆柱形拉伸试样,当进行拉伸试验时塑性变形阶段的外力F与长度增量ΔL的关系为:F/N 6000 8000 10000 12000 14000ΔL 1 2.5 4.5 7.5 11.5求该材料的硬化系数K及应变硬化指数n。

解:已知:L0=50mm,r=2.5mm,F与ΔL如上表所示,由公式(工程应力)σ=F/A0,(工程应变)ε=ΔL/L0,A0=πr2,可计算得:A0=19.6350mm2σ1= 305.5768,ε1=0.0200,σ2=407.4357 ,ε2=0.0500,σ3= 509.2946,ε3=0.0900,σ4= 611.1536,ε4=0.1500,σ5= 713.0125,ε5=0.2300,又由公式(真应变)e=ln(L/L0)=ln(1+ε),(真应力)S=σ(1+ε),计算得:e1=0.0199,S1=311.6883,e2=0.0489,S2=427.8075,e3=0.0864,S3=555.1311,e4=0.1402,S4=702.8266,e5=0.2076,S5=877.0053,又由公式S=Ke n,即lgS=lgK+nlge,可计算出K=1.2379×103,n=0.3521。

11、试述韧性断裂与脆性断裂的区分。

为什么脆性断裂最危急?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。

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。

材料性能学作业及答案

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本学期材料性能学作业及答案第一次作业P36-37第一章1名词解释4、决定金属屈服强度的因素有哪些?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。

10、将某材料制成长50mm,直径5mm的圆柱形拉伸试样,当进行拉伸试验时塑性变形阶段的外力F与长度增量ΔL的关系为:F/N 6000 8000 10000 12000 14000ΔL 1 2.5 4.5 7.5 11.5求该材料的硬化系数K及应变硬化指数n。

解:已知:L0=50mm,r=2.5mm,F与ΔL如上表所示,由公式(工程应力)σ=F/A0,(工程应变)ε=ΔL/L0,A0=πr2,可计算得:A0=19.6350mm2σ1= 305.5768,ε1=0.0200,σ2=407.4357 ,ε2=0.0500,σ3= 509.2946,ε3=0.0900,σ4= 611.1536,ε4=0.1500,σ5= 713.0125,ε5=0.2300,又由公式(真应变)e=ln(L/L0)=ln(1+ε),(真应力)S=σ(1+ε),计算得:e1=0.0199,S1=311.6883,e2=0.0489,S2=427.8075,e3=0.0864,S3=555.1311,e4=0.1402,S4=702.8266,e5=0.2076,S5=877.0053,又由公式S=Ke n,即lgS=lgK+nlge,可计算出K=1.2379×103,n=0.3521。

11、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。

为什么脆性断裂最危险?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。

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。

材料性能学课后习题与解答

材料性能学课后习题与解答

材料性能学课后习题与解答(总21页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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。

性能学总复习

性能学总复习

材料性能学总复习资料第一章 作业11.掌握以下物理概念:强度、屈服强度、抗拉强度、塑性、弹性、延伸率、断面收缩率、弹性模量、比例极限、弹性极限、弹性比功、包申格效应、弹性后效、弹性滞后环强度:指的是构件抵抗破坏的能力。

屈服强度:材料屈服时对应的应力值也就是材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力,这一应力值称为材料的屈服强度。

抗拉强度:材料最大均匀塑性变形的抗力。

塑性:是指在外力作用下,材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。

弹性:材料受载后产生一定的变形,而卸载后这部分变形消逝,材料恢复到原来的状态的性质称为材料的弹性。

延伸率:材料拉伸后的截面面积变化量与原始截面面积的比值。

断面收缩率:材料拉断后,缩颈处横截面积的最大减缩量与原始截面面积的百分比。

弹性模量:弹性模数是产生100%弹性变形所需的应力。

比例极限:是保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力。

弹性极限:是材料由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力。

弹性比功:又称为弹性必能,是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。

包申格效应:是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形,而后再同向加载,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。

弹性后效:又称滞弹性,是指材料在快速加载或卸载后,随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。

弹性滞后环:在非理想弹性的情况下,由于应力和应变不同步,是加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线,这个封闭回线称为弹性滞后环。

2、衡量弹性的高低用什么指标,为什么提高材料的弹性极限能够改善弹性? 衡量弹性的高低通常用弹性比功来衡量E a e e 22σ=,所以提高弹性极限可以提高弹性比功。

3、材料的弹性模数主要取决哪些因素?凡是影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模数。

主要有:键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度及加载方式和速度。

4、一直径2.5mm ,长度为200.0mm 的杆,在2000N 的载荷作用下,直径缩至2.2mm ,试求(1)杆的最终长度;(2)在该载荷作用下的真实应力和真实应变;(3)在该载荷作用下的工程应力和工程应变。

材料性能学实验智慧树知到课后章节答案2023年下桂林电子科技大学

材料性能学实验智慧树知到课后章节答案2023年下桂林电子科技大学

材料性能学实验智慧树知到课后章节答案2023年下桂林电子科技大学绪论单元测试1.航母甲板用钢要耐高温、高强度与高韧性。

A:错 B:对答案:错第一章测试1.20钢的常温拉伸应力-应变曲线跟Q235钢形状一样()。

A:对 B:错答案:对2.LY12常温拉伸应力-应变曲线有塑性阶段,因此,也有屈服点。

()A:对B:错答案:错3.HT150拉伸速率是5 mm/min ()。

A:错 B:对答案:错4.45钢板布氏硬度实验,硬质合金球直径是5 mm,实验力250 kgf ()A:错B:对答案:错5.可用洛氏硬度测试Q235钢HRC值()。

A:对 B:错答案:错6.维氏硬度实验原理跟布氏硬度相同()。

A:对 B:错答案:对7.摩擦实验陪试样是45钢调质处理加工而成的()。

A:错 B:对答案:对8.创新实验中要求Q235的抗拉强度提高到800MPa ()。

A:对 B:错答案:对9.材料的硬度越高耐磨性越好()。

A:对 B:错答案:错10.维氏硬度计几乎可以给任何材料打硬度()。

A:对 B:错答案:对第二章测试1.线性极化法测定金属腐蚀速度实验的教学视频中,金属电极的材质是()。

A:纯铜 B:镍合金 C:碳钢 D:纯铝答案:碳钢2.极化曲线的测定与分析实验中,参比电极连接CHI760E电化学工作站的哪个夹头?()A:红色夹头 B:绿色夹头 C:黄色夹头 D:白色夹头答案:白色夹头3.在极化曲线的测定与分析实验中,可钝化金属阳极极化曲线的BC区域是()。

A:活化区 B:过渡区 C:稳定钝化区 D:过钝化区答案:过渡区4.线性极化法测定金属腐蚀速度实验中,测定开路电位时,parameters的值设置为()。

A:300 seconds B:60 seconds C:仪器默认值 D:600 seconds 答案:300 seconds ;仪器默认值5.影响金属钝化过程的因素有()。

A:金属电极的结构 B:金属电极的化学组成 C:温度 D:溶液的组成。

精品 课后习题及参考答案-材料性能学课后习题与解答

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。

材料物理性能课件-第一章作业题

材料物理性能课件-第一章作业题

1、金刚石的爱因斯坦温度K Θ1320E =,德拜温度K Θ1860D =。

试分别用爱因斯
坦热容公式和德拜热容公式计算在温度T 1=2000K 和T 2=0.2K 时金刚石的摩尔热容。

提示:f D (0.93)≈0.9606.
2、NaCl 和KCl 具有相同的晶体结构,它们在低温下Debye 温度ΘD 分别为310K
和230K ,KCl 在5K 的定容摩尔热容为3.8×10-2/J(K.mol),试计算NaCl 在5K 和KCl 在2K 的定容摩尔热容。

3、试计算一条合成刚玉晶体(Al 2O 3)棒在1K 的热导率。

它的分子量为102,
直径为4mm ,声速υ为480 m /s ,密度为4000 kg /m 3,德拜温度为1000K 。

提示:l c υλ31=;34512)(D
V T Nk C Θ≈π . 4、将一根铁棒两端固定住之后,开始加热,请计算温度升高500℃时,铁棒中
的热应力。

假设弹性模量E 保持190Gpa ,而铁棒保持弹性状态不变。

提示:铁的热膨胀系数为11⨯10-6/K.。

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1.名词解释
弹性模量,抗拉强度,弹性极限,屈服强度,硬度;
银纹;应力状态软性系数
弹性模量是单位应变所需应力的大小,是材料刚性的表征。

抗拉强度指材料在拉断前承受最大应力值,即试样所能承受的最大载荷与其原始载面积的比值。

弹性极限是材料发生可逆的弹性变形的上限应力值,应力超过此值,则材料发生塑性形变。

屈服强度是材料在卸载荷后基本上不产生永久变形的最大应力,超过屈服点材料便开始屈服同时发生塑性形变。

硬度是指材料表面不大体积内抵抗变形或破坏的能力。

银纹是一些高聚物在较低的应力或环境因素的影响下,其表面或内部出现许多肉眼可见的有序或无序的微裂纹,当光线以某一角度入射到材料上,可以反射可见光,使微裂纹所处的材料表面呈银白色闪光。

应力状态软性系数是最大正切力与最大正应力的比值。

2.什么是强迫高弹形变,它与橡胶高弹形变有何区别?
高弹形变是指Tg-Tf的时的形变。

有链锻运动
而强迫高弹形变是指Tb-Tg 时的高聚物的形变这时为玻璃态高聚物,其在大外力作用下发生形变。

相同点:本质都相同,都是大分子链锻的运动引起的
不同点:
高弹形变:Tg或Tm以上的小应力大形变,去除外力,形变能立即回复
强迫高弹形变:Tg或Tm一下的大应力大形变,去除外力,形变不能回复,但加热至Tg或Tm以上,形变大部分能恢复。

玻璃态聚合物发生强迫高弹形变的原因是由于在大应力作用下链段运动的松弛时间缩短,当链段运动的松弛时间缩短到与拉伸速度相适应时,链段的运动即可发生,材料表现出高弹形变,即强迫高弹形变。

相同点:由于链段运动所导致的高弹形变。

不同点:
(1)高弹态聚合物的高弹形变发生在T g温度以上,链段本身已具备运动能力,在小应力下就可以发生大形变;而且外力去除后可以自动回复。

(2)玻璃态聚合物大形变发生在T g温度以下,链段本身不具备运动能力,只是在应力活化
下使链段运动才发生大形变;这种大形变当加热到T g温度附近时才可以回复。

链柔性与强迫高弹形变的关系:刚性链聚合物相对容易发生强迫高弹形变,T b较低;柔性链聚合物发生强迫高弹形变比较困难,T b较高。

温度与强迫高弹形变的关系:温度太低(低于脆化温度)时,断裂强度低于屈服强度.不会发生强迫高弹形变;温度太高(高于玻璃化温度)时,链段运动不需要外力活化,也不会发生强迫高弹形变;强迫高弹形变发生的温度区间是T b<T<T g。

拉伸速度与强迫高弹形变的关系:拉伸速度太快时,断裂强度低于屈服强度,不会发生强迫高弹形变;拉伸速度低于某一临界值时才可能会发生强迫高弹形变。

3.高分子材料塑性变形机理是什么?
结晶体高分子材料的塑性形变是由薄晶转变为沿外力方向排列的微纤维束的过程;非晶态高分子材料的塑性变形有两种形式,在正应力作用下形成银纹或在切应力下无取向的分子链局部转变为排列的微纤维束。

4.一直径为3.0mm,长度为180.0mm的杆,在3000N的
载荷作用下直径缩至2.7 mm,试求:
(1)在该载荷下的工程应力与工程应变。

(2)在该载荷下的真实应力与真实应变
A0=2.25πmm^2
A=1.8225πmm^2
πd02∗l0
4=
πd2∗l
4
l=222.22mm
ε=l−l0
l0
=0.235
σ=F
A0
=424.63MPa
ε

=ln(1+ε)=0.211
σ

=σ(1+ε)=524.23MPa
5.一个典型拉伸试样的标距为50mm,直径为13mm
,试验后将试样对接起来以重现断裂时的外形,试问:(1)若对接后的标距为81mm,伸长率是多少?(2)若缩颈处最小直径为6.9mm,则断面收缩率是
多少?
δ=l k−l0
l0
∗100%=62%
ψ=A−A k
A0
∗100%=71.83%。

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