材料力学性能 课后答案 (时海芳 任鑫).
17页1、第一章 1.解释下列名词 滞弹性:金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象。 弹性比功:金属材料吸收弹性变形功的能力,一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的 最大弹性变形功表示。循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为 循环韧性。 包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,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。 塑性:金属材料断 裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。 韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。脆性:指金属材料受力时没有发生塑性变形而直接断裂的能力 加工硬化:金属材料在再结晶温度以下塑性变形时 ,由于晶粒发生滑移 , 出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,使金属的强度和硬度升高,塑性和韧性降低的现 象。 解理断裂:解理断裂是在正应力作用产生的一种穿晶断裂,即断裂面沿一定的晶面 (即解理面)分离。 2.解释下列力学性能指标的意义弹性模量) ; (2) p(规定非比例伸长应力) 、 e(弹性极限) 、 s(屈服强度) 、 0.2(
2、屈服强度) ;(3) b(抗拉强度) ; (4)n(加工硬化指数); (5) (断后伸长率) 、 (断面收缩率) 4.常用的标准试样有 5 倍和10倍,其延伸率分别用 5 和 10 表示,说明为什么 5 10。 答:对于韧性金属材料,它的塑性变形量大于均匀塑性变形量,所以对于它的式样的 比例,尺寸越短,它的断后伸长率越大。 5.某汽车弹簧,在未装满时已变形到最大位置,卸载后可完全恢复到原来状态;另一汽车弹簧,使用一段时间后,发现弹簧弓形越来越小,即产生了塑性变形,而且塑性变形量越来越大。试分析这两种故障的本质及改变措施。答:(1)未装满载时已变形到最大位置:弹簧弹性极限不够导致弹性比功小;(2)使用一段时间后,发现弹簧弓形越来越小,即产生了塑性变形,这是构件材料的弹性比功不足引起的故障,可以通过热处理或合金化提高材料的弹性极限(或屈服极限),或者更换屈服强度更高的材料。 6.今有 45、40Cr、35CrMo 钢和灰铸铁几种材料,应选择哪种材料作为机床机身?为什么? 答:应选择灰铸铁。因为灰铸铁循环韧性大,也是很好的消振材料,所以常用它做机床和动力机器的底座、支架,以达到机器稳定运转的
3、目的。刚性好不容易变形加工工艺朱造型好易 成型抗压性好耐磨损好成本低 7.什么是包申格效应?如何解释?它有什么实际意义? 答: (1) 金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,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,称为包申格效应。 (2)理论解释:首先,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,背应力反作用于位错源,当背应力足够大 时,可使位错源停止开动。预变形时位错运动的方向和背应力方向相反,而当反向加载时位 错运动方向和背应力方向一致,背应力帮助位错运动,塑性变形容易了,于是,经过预变形 再反向加载,其屈服强度就降低了。(3)实际意义:在工程应用上,首先,材料加工成型工 艺需要考虑包申格效应。例如,大型精油输气管道管线的 UOE 制造工艺:U 阶段是将原始 板材冲压弯曲成 U 形,O 阶段是将 U 形板材径向压缩成 O 形,再进行周边焊接,最后将管 子内径进行扩展,达到给定大小,即 E 阶段。按 UOE 工艺制造的管子,希望材料具有非常小的或者几乎没有包申格效应,以免管子成型后强度的损失。其次,包申格效应大的
4、材料, 内应力大。例如,铁素体+马氏体的双相钢对氢脆就比较敏感,而普通低碳钢或低合金高强度钢对氢脆不敏感,这是因为双相钢中铁素体周围有高密度位错和内应力, 氢原子与长程内应力交互作用导致氢脆。 包申格效应和材料的疲劳强度也有密切关系。8.产生颈缩的应力条件是什么?要抑制颈缩的发生有哪些方法? 答:当加工硬化速率等于该处的真应力时就开始颈缩。措施:提高加工硬化指数。10.试用位错理论解释:粗晶粒不仅屈服强度低,断裂塑性野地;而细晶粒不仅使材料的屈 服强度提高,断裂塑性也提高。 答:主要是因为晶粒细化之后,与粗晶粒相比,晶粒取向更为均匀,从而避免了过早出现应 力集中引起的开裂,提高了韧性。 11.韧性断口由几部分组成?其形成过程如何 答:由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成。第二章 1.解释下列名词:应力状态软性系数:材料最大切应力与最大正应力的比值,记为 。 布氏硬度:用钢球或硬质合金球作为压头,采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。 洛氏硬度:采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头,以测量压痕深度所表示的硬度。维氏硬度:以两相对面夹角为 136的金刚石四棱锥作压头,采用单位面积所承受的
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