工程材料力学性能
8页1、第一章1、弹性变形的实质是什么?答:金属品格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。2、弹性模量E的物理意义? E是一个特殊的力性指标,表现在哪里?答:材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律),其 比例系数称为弹性模量。E= /。弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易 程度的指标,其值越大,使材料发生一定弹性变形的应力也越大,即材料刚度越 大,亦即在一定应力作用下,发生弹性变形越小。弹性模量E是指材料在外力作 用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标, 相当于普通弹簧中的刚度。特殊表现:金属材料的E是一个对组织不敏感的力 学性能指标,温度、加载速率等外在因素对其影响不大,E主要决定于金属原子 本性和晶格类型。3、比例极限、弹性极限、屈服极限有何异同?答:比例极限:应力应变曲线符合线性关系的最高应力(应力与应变成正比关系 的最大应力); 弹性极限:试样由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力;屈 服极限:开始发生均匀塑性变形时的应力。4、什么是滞弹性?举例说明滞弹性的应用?答:滞弹性: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
2、象。应用:精密传感元件选择滞弹性低的材料。5、内耗、循环韧性、包申格效应?答:内耗:金属材料在在弹性区内加载交变载荷(振动)时吸收不可逆变形功的 能力;循环韧性: 塑性区内-;包申格效应:金属材料经过预先加 载产生少量塑性变形(残余应变为1%4%),卸载后再同向加载,规定残余伸 长应力(弹性极限或屈服极限)增加,反向加载,规定残余伸长应力(特别是弹 性极限在反向加载时几乎降低到零)的现象。6、什么是屈服强度?如何确定屈服强度?答:屈服强度s :开始产生塑性变形时的应力。对于屈服现象明显的材料,以 下屈服点对应的应力为屈服强度;对于屈服现象不明显的材料,以产生0.2%残 余变形的应力为其屈服强度。7、屈服强度的影响因素有哪些?答:内因:金属本性及品格类型(位错密度增加,品格阻力增加,屈服强度随 之提高)晶粒大小和亚结构(细品强化)溶质元素(固溶强化)第二相(弥 散强化和沉淀强化);外因:温度(一般,升高温度,金属材料的屈服强度降 低)应变速率(应变速率硬化)应力状态(切应力分量越大,越有利于塑性 变形,屈服强度则越低)。8、屈服强度的实际意义?答:屈服强度是金属材料重要的力学性能,它是工
3、程上从静强度角度选择韧性材 料的基本依据,是建立屈服判据的重要指标,钢的屈服强度对工艺性能也有重要 影响,降低屈服强度有利于材料冷成形加工和改善焊接性能。9、静力韧度的物理意义。答:金属材料在静拉伸时单位体积材料断裂前所吸收的功定义为静力韧度,它是 强度和塑性的综合指标。10、真实应力应变曲线与工程应力应变曲线有何不同?有何意义?真实应力应 变曲线的关键点是哪个点?答:工程应力应变曲线上的应力和应变是用试样标距部分原始截面积和原始标距 长度来度量的,往往不能真实反映或度量应变;真实应力应变曲线则代表瞬时的 应力和应变,更为合理,可以叠加,可以不记中间加载历史,只需知道试样的初 始长度和最终长度。工程真实。关键点是B点,B点前是均匀塑性变形,后是 颈缩阶段,对应应力是抗拉强度。11、什么是应变硬化指数n?有何特殊的物理意义?有何实际意义?答:应变硬化指数:材料开始屈服以后,继续变形时的应变硬化情况,决定了材 料开始颈缩时的最大应力b反映了金属材料抵抗均匀塑性变形的能力,是表征 金属材料应变硬化行为的性能指标。n= =最大均匀变形量。 实际意义:金属 材料的n值较大,则加工成的机件在服役时
4、承受偶然过载的能力也就较大,可以 阻止机件某些薄弱部位继续塑性变形,从而保证机件安全服役。n大的材料,冲 压性能好,应变硬化效果突出。不能热处理强化的材料都可以用应变硬化方法强 化。12、什么是颈缩?颈缩条件、颈缩点意义?答:颈缩是韧性金属材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象,它是应 变硬化和截面减小共同作用的结果。颈缩条件:S=dS/d当真实应力应变曲线 上的某点的斜率(应变硬化速率)等于该点的真实应力时,缩颈产生; =n当 金属材料的应变硬化指数等于最大真实均匀塑性变形量时,缩颈产生。缩颈点B 是最大应力点,也是局部不均匀塑性变形开始点,亦称拉伸时稳点或塑性失稳点。13、抗拉强度bb和实际意义。答:抗拉强度b=Fb/A0,韧性金属材料拉断过程中最大力所对应的应力。实际 意义:b标志韧性金属材料的实际承载能力b是脆性材料的断裂强度, 用于产品设计,其许用应力便以b为判据b的高低决定于屈服强度和应变 硬化指数b与布氏硬度HBW、疲劳极限1之间有一定的经验关系。14、塑性及其表示和实际意义;答:塑性是指金属材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。表示:断后伸长率 6和断面收缩率甲。实
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