性能学总复习

材料性能学总复习资料整理(Tylor) All rights reserved.

材料性能学总复习资料

第一章 作业1

1.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。

- 1 -

材料性能学总复习资料整理(Tylor) All rights reserved.

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ae?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。

2πd12πd2?l1??l2 解：（1）根据体积不变原理可得： 44?e22E，所以提高弹性极限可以提高弹

解得：l2?258.4mm

πd23.14?2.52??4.91mm2 （2）A?44 S?F2000??407.3MPa A4.91?10?6 e?lnL2?0.26 L1(3) e?lnL2?ln(1??) L1??L2?1?0.292 L1S?315.25MPa 1??- 2 -

S??(1??)???材料性能学总复习资料整理(Tylor) All rights reserved.

5、试区别刚度与弹性两个概念，一个弹簧由于刚度不足或弹性较差产生的失效现象有何不同？如何克服？

答：刚度表征的是材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形就越小。而弹性则是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。一个弹簧刚度不足说明其抵抗变形能力不足，那么很容易就失去弹性，弹性较差说明其伸长率不足，很容易断裂。提高弹簧刚度可以减少工作圈数，提高弹簧弹性可以将两个弹簧并联。

第一章作业2

1.与单晶体相比，多晶体变形有哪些特点？

金属材料常见的塑性变形有晶体的滑移和孪生两种。单晶体产生塑性变形只与其内部位错的滑移和孪生有关，而多晶体变形，由于各晶粒的位向不同和晶界的存在，使其塑性变形更为复杂，主要有如下特点： （1）各晶粒变形的不同时性和不均匀性 （2）各晶粒变形的相互协调性 2.金属材料的应变硬化有何实际意义？

材料在应力作用下进入塑性变形阶段后，随着变形量的增大，形变应力不断提高的现象称为应变硬化或形变强化。 其实际意义有：

（1）利用应变硬化和塑性变形的合理配合，可使金属进行均匀的塑性变形，获得合格的冷变形加工制品。 （2）降低塑性，改善机械加工性能

- 3 -

材料性能学总复习资料整理(Tylor) All rights reserved.

（3）可使机件具有一定的抗偶然过载能力，保证机件的安全 （4）强化金属的手段

3.一个典型拉伸试样的标距为50mm，直径为13mm，实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？ 解：（1）???LK81?50?100%??100%?62% L050(A0?A1)132?6.92(2)???100%??100%?71.8% 2A0134.有一材料E=2×1011N/m2，γ=8N/m。试计算在7×107N/m2的拉应力作用下，该材料中能扩展的裂纹之最小长度是多少？

解：根据格里菲斯公式ac?E?s?c22?1011?8??0.327mm 72(7?10) 所以裂纹最小长度为2?c?0.654mm 5.推导颈缩条件、颈缩时的工程应力 解： F?KAen

对上式全微分，得：

dF?FnFdA?de?0 Ae根据真应变的定义LA?(L?dL)(A?dA)可得到：

dLdA?? LAFnF 代入 dF?dA?de?0 中可得缩颈条件

Ae de?n?e

- 4 -