拉伸試驗(yàn)的作用及試樣的形狀及尺寸

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1、1.拉伸試驗(yàn)的作用及試樣的形狀及尺寸答:作用：測(cè)定材料的彈性，強(qiáng)度，塑性，應(yīng)變硬化和韌性等許多重要力學(xué)性能指標(biāo)；形狀:光滑圓柱試件，板狀試件；尺寸：①圓柱形拉伸試件：試件的標(biāo)距長(zhǎng)度Lo應(yīng)比Do要大得多，通常Lo＞5Do；板狀拉伸試件：標(biāo)距長(zhǎng)度Lo應(yīng)滿足下列關(guān)系式：Lo﹦5.65或11.3；其中Ao為試件的初始面積。2.應(yīng)力狀態(tài)柔度系數(shù)的物理意義及應(yīng)用？答：應(yīng)力狀態(tài)柔度系數(shù)：在各種加載條件下，最大切應(yīng)力τmax與最大正應(yīng)力σmax之比，記為α，α=τmax/σmax.。α（拉伸）﹤α（扭轉(zhuǎn)）﹤α(壓縮)3.金屬材料的彈性不完善性包括那幾個(gè)方面?答：彈性不完善性是指收到應(yīng)力作用是

2、，沒(méi)有立即發(fā)生相應(yīng)的彈性應(yīng)變?nèi)コ龖?yīng)力時(shí)應(yīng)變也不是隨即消失，包括彈性后效，彈性滯后，包申效應(yīng)三個(gè)方面。4.金屬材料使用過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程對(duì)材料有什么要求？（強(qiáng)度和塑性）答：在進(jìn)行材料選擇時(shí)，設(shè)計(jì)師必須首先考慮強(qiáng)度，導(dǎo)電性或?qū)嵝?，密度及其他性能。然后，在考慮材料的加工性能和使用行為（其中材料的可成塑性，機(jī)械加工性，電穩(wěn)定性，化學(xué)持久性及輻照行為是重要的。）以及成本和材料來(lái)源。所謂強(qiáng)度是指金屬材料在靜載荷作用下，材料抵抗變形和破壞（斷裂）的能力成為強(qiáng)度。根據(jù)外力的作用方式，有多種強(qiáng)度指標(biāo)，如抗拉強(qiáng)度，抗彎強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度等。一般情況下多以抗拉強(qiáng)度作為判別金屬?gòu)?qiáng)度高低的招標(biāo)。機(jī)械零件在使

3、用時(shí)，一般不允許發(fā)生塑性變形，所以屈服強(qiáng)度是大多數(shù)機(jī)械零件設(shè)計(jì)時(shí)選材的主要依據(jù)也是評(píng)定金屬材料承載能力的重要機(jī)械性能指標(biāo)。材料的屈服強(qiáng)度越高，允許的工作應(yīng)力越高，零件所需的截面尺寸和自身重量就可以較小。材料發(fā)生屈服后，到最高點(diǎn)應(yīng)力達(dá)最大值σb。在這以后，試樣產(chǎn)生“縮頸”，迅速伸長(zhǎng)，應(yīng)力明顯下降，最后斷裂。試樣裂前能夠承受的最大應(yīng)力值σb稱為抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限。如果單從保證零件不產(chǎn)生斷裂的安全角度考慮，可用作為設(shè)計(jì)依據(jù)，但所取的安全系數(shù)應(yīng)該大一些。材料在外力作用下，產(chǎn)生永久殘余變形而不被斷裂的能力，稱為塑性。塑性指標(biāo)也主要是通過(guò)拉伸試驗(yàn)測(cè)得的。工程上常用延伸率和斷面收縮率作為材

4、料的塑性指標(biāo)。屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值σs/σb稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)小，工程構(gòu)件的可靠性高，說(shuō)明即使外載或某些意義外因素使金屬變形，也不至于立即斷裂。但屈強(qiáng)比過(guò)小，則材料強(qiáng)度有效利用率太低。延伸率和斷面收縮率的值越大，表示材料的塑性越好。塑性對(duì)材料進(jìn)行冷塑變形有重要的意義。此外，工件的偶然過(guò)載，可因塑性變形而防止突然斷裂，工件的應(yīng)力集中處，也可因塑性變形使應(yīng)力松弛，從而使工件不至于過(guò)早斷裂。這就是大多數(shù)機(jī)械零件除要求一定強(qiáng)度指標(biāo)外，還要求一定塑性指標(biāo)的道理。材料的δ和ψ值越大，塑性越好。兩者相比，用ψ表示塑性更接近于材料真實(shí)應(yīng)變。5.表示脆性材料的力學(xué)性能的參量有哪些？答：彈性模

5、量和脆性斷裂強(qiáng)度。6.工程中測(cè)定材料的硬度最常用的方法？答：測(cè)定硬度方法有很多，有壓入法，回跳法和刻劃法三大類。最常用的是壓入法，根據(jù)加載速率的不同分為動(dòng)載入壓入法和靜載壓入法。超聲波硬度，肖氏硬度和錘擊式布氏硬度屬于動(dòng)載實(shí)驗(yàn)法。布氏硬度，洛氏硬度，維氏硬度和顯微硬度同于靜載壓入發(fā)。7.彈性模量的影響因素？材料彈性常數(shù)有哪些？答：1）純金屬的彈性模量：除了過(guò)度族金屬除外，一般地講彈性模量E與原子半徑r之間存在下列關(guān)系：E=k/rm，式中K與m均為常數(shù)，m>1。這表明E隨原子半徑增大而減小，亦即隨原子間距離增大而減小。過(guò)度族金屬的彈性模量較大，并且d層電子數(shù)等于6時(shí)彈性模量具有

6、最大值；2）合金元素的影響：化學(xué)成分的重大改變和具有高彈性模量的第二相質(zhì)點(diǎn)可以使彈性模量發(fā)生顯著的變化。3）溫度，通常溫度升高是原子間距離增大，原子間結(jié)合力減弱。因此彈性模量總是隨溫度升高而降低。4）加載速率。金屬的彈性變形速度很快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般的加載速率，因此，一般工程技術(shù)中的加載速率不會(huì)影響金屬的彈性模量。5）冷變形。冷變形稍稍降低金屬的彈性模量。材料的彈性常數(shù)有：正彈性模量E和切變模量G，泊松比υ也是彈性常數(shù)，但他與E,G有下列關(guān)系E=2(1+υ)G1.斷裂按照斷裂機(jī)制分為哪幾大類？答：解理斷裂，沿晶斷裂，微孔聚合型的延性斷裂。2.理論斷裂強(qiáng)度的應(yīng)用范圍？答：晶體結(jié)構(gòu)比

7、較完整的晶體3.斷裂力學(xué)主要用來(lái)處理哪方面的問(wèn)題?答：斷裂力學(xué)市是研究裂紋體強(qiáng)度與壽命特別是裂紋擴(kuò)展規(guī)律的科學(xué)，是固體力學(xué)的一門新分支，又稱裂紋力學(xué)，與損傷力學(xué)成為姊妹學(xué)科，共成為破壞力學(xué)。研究對(duì)象：裂紋體。研究目標(biāo)：主要預(yù)防控制低應(yīng)力脆性斷裂。研究?jī)?nèi)容：裂紋的萌生機(jī)制，擴(kuò)展規(guī)律，閉合理論以及動(dòng)態(tài)起始與傳播-止裂等。研究任務(wù)：求的各類材料的斷裂韌度，建立物體的斷裂判據(jù)，研究裂紋的擴(kuò)展規(guī)律，研究載荷與腐蝕共同作用下的斷裂問(wèn)題。4.多晶體金屬塑性變形的特點(diǎn)？答：多晶體金屬塑性具有如下一些特點(diǎn)：1）各晶體變形