材料性能學課后習題與解答(已修改)
2025-08-17 08:25 本頁面
【正文】 免費共享緒論簡答題什么是材料的性能？包括哪些方面？ [提示] 材料的性能定量地反映了材料在給定外界條件下的行為；解：材料的性能是指材料在給定外界條件下所表現(xiàn)出的可定量測量的行為表現(xiàn)。包括力學性能（拉、壓、扭、彎、硬、磨、韌、疲）物理性能（熱、光、電、磁）化學性能（老化、腐蝕）。第一章 單向靜載下力學性能名詞解釋：彈性變形 塑性變形 彈性極限 彈性比功 包申格效應 彈性模量 滯彈性 內(nèi)耗 韌性 超塑性 韌窩 解：彈性變形：材料受載后產(chǎn)生變形，卸載后這部分變形消逝，材料恢復到原來的狀態(tài)的性質(zhì)。塑性變形：微觀結構的相鄰部分產(chǎn)生永久性位移，并不引起材料破裂的現(xiàn)象。彈性極限：彈性變形過度到彈塑性變形(屈服變形)時的應力。彈性比功：彈性變形過程中吸收變形功的能力。包申格效應：材料預先加載產(chǎn)生少量塑性變形，卸載后再同向加載，規(guī)定殘余應力（彈性極限或屈服強度）增加；反向加載，規(guī)定殘余應力降低的現(xiàn)象。彈性模量：工程上被稱為材料的剛度，表征材料對彈性變形的抗力。實質(zhì)是產(chǎn)生100%彈性變形所需的應力。滯彈性：快速加載或卸載后，材料隨時間的延長而產(chǎn)生的附加彈性應變的性能。內(nèi)耗：加載時材料吸收的變形功大于卸載是材料釋放的變形功，即有部分變形功倍材料吸收，這部分被吸收的功稱為材料的內(nèi)耗。韌性：材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。超塑性：在一定條件下，呈現(xiàn)非常大的伸長率（約1000%）而不發(fā)生縮頸和斷裂的現(xiàn)象。韌窩：微孔聚集形斷裂后的微觀斷口。 簡答 (1) 材料的彈性模量有那些影響因素？為什么說它是結構不敏感指標？解：鍵合方式和原子結構，共價鍵、金屬鍵、離子鍵E高，分子鍵E低原子半徑大，E小，反之亦然。晶體結構，單晶材料在彈性模量在不同取向上呈各向異性，沿密排面E大，多晶材料為各晶粒的統(tǒng)計平均值；非晶材料各向E同性。化學成分，微觀組織溫度，溫度升高，E下降加載條件、負載時間。對金屬、陶瓷類材料的E沒有影響。高聚物的E隨負載時間延長而降低，發(fā)生松弛。(2) 金屬材料應變硬化的概念和實際意義。解：材料進入塑性變形階段后，隨著變形量增大，形變應力不斷提高的現(xiàn)象稱為應變硬化。意義加工方面，是金屬進行均勻的塑性變形，保證冷變形工藝的順利實施。應用方面，是金屬機件具有一定的抗偶然過載能力，保證機件使用安全。對不能進行熱處理強化的金屬材料進行強化的重要手段。(3) 高分子材料的塑性變形機理。解：結晶高分子的塑性變形是由薄晶轉(zhuǎn)變?yōu)檠貞Ψ较蚺帕械奈⒗w維束的過程；非晶高分子材料則是在正應力下形成銀紋或在切應力下無取向的分子鏈局部轉(zhuǎn)變?yōu)榕帕械睦w維束的過程。(4) 拉伸斷裂包括幾種類型？什么是拉伸斷口三要素？如何具體分析實際構件的斷裂[提示：參考課件的具體分析實例簡單作答]？解：按宏觀塑性變形分為脆性斷裂和韌性斷裂。按裂紋擴展可分為穿晶斷裂和沿晶斷裂。按微觀斷裂機理分為解理斷裂和剪切斷裂。按作用力分為正斷和切斷。拉升斷口的三要素：纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇。對實際構件進行斷裂分析首先進行宏觀檢測：目測構件表面外觀；低倍酸洗觀察；宏觀斷面分析。掃描電鏡分析X射線能譜分析金相分析硬度及有效硬化層測定。計算：1) 已知鋼的楊氏模量為210GPa，,長度120mm的線材承受450N載荷時變形量是多少? 若采用同樣長度的鋁材來承受同樣的載荷，并且變形量要求也相同，問鋁絲直徑應為多少？(EAl=70GPa) 若用W(E=388 GPa)、鋼化玻璃(E=345MPa)和尼龍線(E=)呢？解：已知：E=210GPa , d= , =120mm , F=450N 。 =E 2) 一個拉伸試樣，標距50mm，直徑13mm，實驗后將試樣對接起來后測量標距81mm，伸長率多少？, 斷面收縮率是多少？解：已知： ∴斷后伸長率∴斷面收縮率第二章 其它靜載下力學性能名詞解釋：應力狀態(tài)軟性系數(shù) 剪切彈性模量 抗彎強度 缺口敏感度 硬度解：應力狀態(tài)軟性系數(shù)：不同加載條件下材料中最大切應力與正應力的比值。剪切彈性模量：材料在扭轉(zhuǎn)過程中，扭矩與切應變的比值。缺口敏感度：常用試樣的抗拉強度與缺口試樣的抗拉強度的比值。NSR硬度：表征材料軟硬程度的一種性能。一般認為一定體積內(nèi)材料表面抵抗變形或破裂的能力。簡答 1) 簡述硬度測試的類型、原理和優(yōu)缺點？[至少回答三種]解：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度。 布氏硬度：原理是用一定大小的載荷，把直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入試樣表面，保持規(guī)定時間后卸載載荷，測量試樣表面的殘留壓痕直徑d，求壓痕的表面積。將單位壓痕面積承受的平均壓力規(guī)定為布氏硬度。優(yōu)點是壓痕面積大反映較大區(qū)域內(nèi)各組成相的平均性能，適合灰鑄鐵、軸承合金測量，實驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復性高。缺點是不宜在成品上直接檢驗，硬度不同要更換壓頭直徑D和載荷F，壓痕直徑測量較麻煩。 洛氏硬度：原理是通過測量壓痕深度值來表示硬度。優(yōu)點是采用不同的標尺，可以測量各種軟硬不同和厚薄不一樣的材料的硬度，壓痕小，可對工件直接進行檢驗，操作簡便迅速。缺點是壓痕小，代表性差，重復性差、分散度大，不同標尺的硬度值不能直接
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