机械性能实验(练习题-3简答题

111BCBCOBAOLBCOBAOL21第三部分：简答题1、如图，测量某材料的断后伸长率时，在标距L0=100mm的工作段内每10mm刻一条线，试样受轴向拉伸拉断后，原刻线间距离分别为10.1；10.3；10.5；11.0；11.8；13.4；15.0；16.7；14.9；13.5；则该材料的断后伸长率为（29.6%）。【提示】断后伸长率100100%LLLL0=100L1=AB+BC+BC1=73.5+22.8+33.3=129.6%6.29%1001001006.129⑴若断口到邻近标距端点的距离大于L0/3，则测量断裂后两端刻线之间的标距即为L1；⑵若断口到邻近标距端点的距离小于或等于L0/3，则用断口移中法计算L1以断口O为起点，在长段上量取基本等于短段的格数得B点。当长段所余格数为偶数时，则由所余格数的一半得C点，将BC段长度移到标距的左端，则；如果在长段取B点后所余下的格数为奇数，则取所余格数加1之半得C1点，减1之半得C点，则移中（即将BC1或BC移到试件左侧）后的22、矩形截面的拉伸试样，截面尺寸为15×8.1mm，问：试样的平行段长度Lc和短试样的原始标距长度L0各等于多少？【提示】：S0=15×8.1=121.5mm2，L0=5.655.121=62.28mm，修约后L0=65mm，Lc=L0+2×15=95mm。3、铸铁试样在拉伸、压缩、扭转试验中，试样的断面形貌特征、引起断裂的原因各是什么？【提示】：铸铁试样拉伸试验时沿横截面断裂，断口粗糙；压缩试验时沿大约与轴线成50°的斜截面断裂，与拉伸破坏时的断口比较，相对平整；扭转试验时，断口与轴线成45°螺旋面断裂，断口粗糙。拉伸和扭转试验断裂的原因都是断口所在截面上的应力达到了材料的抗拉强度极限。压缩破坏则是因为断口所在截面的剪应力达到了材料的极限应力值。4、对于没有明显屈服阶段的塑性材料，规定以产生0.2%的塑性应变所对应的应力，作为该材料的屈服极限，以示区别称为名义屈服极限，并用2.0表示。试问此规定的依据是什么？【提示】：依据典型塑性材料3A钢屈服时对应0.2%的塑性应变。5、从理论上讲，对理想脆性材料压缩试件断裂时其断裂面应沿45度方向，而在实验时却近似沿45度方向，试定性解释其原因。【提示】：在试件受压轴向缩短的同时要伴随横向的膨胀，压头与试件在接触面间产生相对运动，从而产生摩擦力，由于压缩试件较小，严格意义上讲，实验时试件上并非只受轴向压力。36、当拉伸试件断口不在标距长度1/3的中间区段内时，应采用断口移中办法。试问若不采用断口移中办法，测得的延伸率较实际值有什么不同，为什么？【提示】：测得的延伸率较实际值偏小。因为由于颈缩的原因，距断裂截面愈远，轴向伸长程度愈小，故若不采用断口移中办法，标距长度内的伸常量偏小，从而导致测得的延伸率偏小。7、图示为一材料的F-ΔL曲线，试样的直径d=10.08mm，引伸计标距Le=50.0mm请用图解法求出E，Rp0.2。【提示】画直线O’C，使O’C与F-ΔL曲线弹性段的大部分重合，O’C交横轴于O’点，以O’点为新的坐标原点。作O’C的平行线AB，使O’A的横坐标值=Le×0.02=0.1mm。线AB与F-ΔL曲线交于B点。经测量，C点对应的F=30627N，ΔL=0.268mm，B点对应的F=30620N，则6.7180.79268.05030627EGPa，Rp0.2=30620/81.71=374.7MPa，修约后得Rp0.2=375MPa48、某塑性材料拉伸试验采用的圆截面试样，直径10mm，标距100mm。在线弹性阶段，10kN载荷作用下，测得试样50mm(引伸计夹角间距离)伸长0.0318mm。继续拉伸时测得下屈服极限载荷为22.8kN，最大载荷为34.0kN，破坏后的标距长131.24mm，破坏部分的最小直径为6.46mm。试求解及回答：1)这种材料的E、、、、bs、。另外该材料是什么方式失效？导致失效的是什么应力？2)当载荷达到22kN时产生0.04的应变，此时对应的弹性应变和塑性应变各为多少？【提示】1)GPa3.200lAFlE，MPa290ssAF，MPa435bbAF%0.31%100101lll，%5.58%100110AAA屈服失效，与轴线成45o面上的最大切应力。2)00127.0eEAF，03873.0ep9、简述低碳钢拉伸的冷作硬化现象，其对材料的力学性能有何影响？【提示】：低碳钢拉伸强化阶段卸载时，应力——应变关系保持与线弹性阶段平行。它提高了材料的比例极限(提高了弹性范围)，降低了塑性变形。510、某材料采进行扭转试验，圆截面试样表面抛光，直径10mm，在开始阶段，每隔10N.m，标距100mm内测得相对扭转角分别为21026.1o/m、21028.1o/m、21025.1和21024.1。发现在43.0N.m处，试样表面出现轴向线与横向线网格，且扭转图曲线出现平台，继续加载，在98.4N.m处试样断裂。试回答及求解：1)该材料扭转失效方式是什么？试样表面网格是如何产生的？最后的断面应该如何？2)根据给定试验数据求出其相关力学参量。【提示】1)该材料扭转失效方式是屈服，表面的网格是横截面和纵截面上的最大切应力产生。最后的断面是横截面。2)GPa0.81pITlG，MPa219pssWT，MPa500pbbWT11、低碳钢和灰铸铁扭转断裂时横截面真实切应力分布是否有区别，为什么？【提示】低碳钢是塑性材料，有屈服现象，在屈服阶段之后，其扭转角增加很快，承担的扭矩增加很小，即扭转图近似一直线，因此整个横截面切应力趋向于相同大小。铸铁扭转破坏之前塑性变形很小，所以近似按线弹性假设，认为横截面切应力与点到圆心距离呈正比。12、扭转试验计算极惯性矩和抗扭截面系数对测量圆轴直径要求是否一样？【提示】不一样，极惯性矩是取标距和中间三个截面平均直径的平均值计算，抗扭截面系数是取标距和中间三个截面平均直径的最小值计算。