浙大10-材料力学性能121219
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浙江大学力学实验教学中心理论力学和材料力学自制设备情况简介多年来,浙江大学力学实验教学中心一直注重自制设备的研发和使用。
到目前为止,自制设备也已经形成了规模化和系列化和层次化,在实验教学中自制设备及其实验装置的数量已达到250台套,自制设备在各个课程的实验教学中均得到广泛的使用,并在实验教学中起到了挑起大梁的作用,自制设备承担的实验项目超过总实验项目的60%以上。
利用自制的实验设备和装置不仅可以开设出各种实验项目,而且,开设出的实验内容具有一定的有挑战性和理论和实际相结合的特点。
同时,利用自制设备还可以创造出优良的实验教学环境,有利于提高实验教学质量和效率。
通过这些实验,能进一步提高学生的动手能力、创新意识、分析和解决问题的能力。
已完成的自制设备及实验装置一览基础实验教学中大规模使用自制的设备和实验装置的意义先进的、有创新、有特色的力学实验教学资源是保证实现实验教学改革、培养大批高素质创新人材的基本保证。
力学实验中心不断开发自制设备和创新实验装置,并不断增加其种类和数量,使自制设备已经形成规模化、系列化,从某种程度上改变了教学模式,提高了实验教学的质量和效率。
过去,自制设备台套数的不足,一个班(32人左右)做一个实验项目需四个课时,两名指导教师,大大限制了实验教学效率的提高。
2002年后,在材料力学实验室,我们投入了五十余台多功能自制的实验台架,装备到四间总面积达430多平方米的实验室,这些设备可用于弯曲正应力、压杆稳定、扭转测G、弯扭组合、摩擦因数测定、转动惯量测定、物体重心测定、弹簧质量系统频率测定等实验教学项目。
新近开发的4台微机控制多功能实验台架,可用于小试样拉伸、压缩及弯曲实验,增加附件还可做扭转、扭弯组合等实验内容;4台内压台架可用于内压、轴力、弯矩联合作用下内力分离实验教学。
最新研发成功的集成式实验台架作为小型的实验平台更加适合学生自主实验的需要。
大规模使用自制的实验设备和实验装置,使力学实验中心实验取得了良好的教学效果,同时,实验室的容量也大幅提高。
《材料性能学》课后答案《⼯程材料⼒学性能》(第⼆版)课后答案第⼀章材料单向静拉伸载荷下的⼒学性能⼀、解释下列名词滞弹性:在外加载荷作⽤下,应变落后于应⼒现象。
静⼒韧度:材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。
弹性极限:试样加载后再卸裁,以不出现残留的永久变形为标准,材料能够完全弹性恢复的最⾼应⼒。
⽐例极限:应⼒—应变曲线上符合线性关系的最⾼应⼒。
包申格效应:指原先经过少量塑性变形,卸载后同向加载,弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)增加;反向加载时弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)降低的现象。
解理断裂:沿⼀定的晶体学平⾯产⽣的快速穿晶断裂。
晶体学平⾯--解理⾯,⼀般是低指数,表⾯能低的晶⾯。
解理⾯:在解理断裂中具有低指数,表⾯能低的晶体学平⾯。
韧脆转变:材料⼒学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象(冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂,断⼝特征由纤维状转变为结晶状)。
静⼒韧度:材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静⼒韧度。
是⼀个强度与塑性的综合指标,是表⽰静载下材料强度与塑性的最佳配合。
⼆、⾦属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是⼀个对结构不敏感的⼒学姓能?答案:⾦属的弹性模量主要取决于⾦属键的本性和原⼦间的结合⼒,⽽材料的成分和组织对它的影响不⼤,所以说它是⼀个对组织不敏感的性能指标,这是弹性模量在性能上的主要特点。
改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响,但对材料的刚度影响不⼤。
三、什么是包⾟格效应,如何解释,它有什么实际意义?答案:包⾟格效应就是指原先经过变形,然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。
特别是弹性极限在反向加载时⼏乎下降到零,这说明在反向加载时塑性变形⽴即开始了。
包⾟格效应可以⽤位错理论解释。
第⼀,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,这背应⼒反作⽤于位错源,当背应⼒(取决于塞积时产⽣的应⼒集中)⾜够⼤时,可使位错源停⽌开动。
浙大机械考研试题及答案模拟试题:浙江大学机械工程专业考研真题一、选择题(每题2分,共20分)1. 下列关于材料力学性质的描述,哪一项是不正确的?A. 弹性是指材料在外力作用下发生形变,去除外力后能完全恢复原状的性质B. 塑性是指材料在外力作用下发生永久性形变的性质C. 硬度是指材料抵抗外物体压入其表面的能力D. 韧性是指材料在断裂前能吸收的能量2. 在机械设计中,通常采用哪种方法来提高零件的疲劳强度?A. 增加材料的硬度B. 减少零件的表面粗糙度C. 增加零件的工作温度D. 增加零件的尺寸3. 下列关于热力学第一定律的表述,哪一项是正确的?A. 能量守恒定律B. 能量可以被创造或消灭C. 能量的转换具有方向性D. 能量转换过程中总量会减少4. 在液压系统中,帕斯卡定律描述的是:A. 液体的静压力与其深度成正比B. 液体的流速与管道直径成反比C. 液体中任意一点的压力与该点到液面的距离成正比D. 液体中任意一点的压力与该点到液面的距离成反比5. 机械振动中,阻尼对振动的影响是:A. 增加振动的频率B. 减少振动的幅度C. 改变振动的周期D. 使振动的频率和幅度同时增加6. 下列关于齿轮传动的描述,哪一项是正确的?A. 齿轮传动的效率与齿轮的齿形无关B. 齿轮传动的效率与润滑条件无关C. 齿轮传动的效率与齿轮的材质无关D. 齿轮传动的效率与齿轮的制造精度有关7. 在铸造工艺中,哪种方法可以减少铸件的内应力?A. 增加浇注温度B. 减少冷却速度C. 增加铸件壁厚D. 减少铸型材料的强度8. 下列关于轴承的描述,哪一项是不正确的?A. 滑动轴承主要依靠滑动摩擦来工作B. 滚动轴承主要依靠滚动摩擦来工作C. 轴承的寿命与轴承的负载无关D. 轴承的润滑可以减少摩擦和磨损9. 在机械加工中,刀具材料的基本要求包括:A. 高硬度和高耐磨性B. 高韧性和高冲击负荷C. 高耐热性和低热硬度D. 高导热性和低热膨胀系数10. 下列关于机械系统的描述,哪一项是正确的?A. 机械系统的动态特性只与系统的结构有关B. 机械系统的动态特性只与系统的负载有关C. 机械系统的动态特性与系统的结构和负载都有关D. 机械系统的动态特性与系统的材料无关答案:1. B2. B3. A4. A5. B6. D7. B8. C9. A10. C二、简答题(每题10分,共30分)11. 简述机械加工过程中的切削三要素及其对加工过程的影响。
浙江⼯业⼤学材料⼒学第10章答案10.1 ⼀端固定⼀端铰⽀的⼯字形截⾯细长压杆,已知弹性模量GPa 208=E ,截⾯尺⼨200mm×100mm ×7mm ,杆长m l10=,试确定压杆的临界压⼒。
解:4337.16796532121869312200100mm I x =?-?=4332.11719831271861210072mm I y =?+?=因为x y I I <,故y I I =()()kN N l EI F cr 1.49101.49100007.02.117198310208323222=?===πµπ10.2 两端固定的圆截⾯钢质压杆,直径为50mm ,受轴向压⼒F 作⽤。
已知GPa 210=E 和MPa 200=p σ,试确定能够使⽤欧拉公式的最短压杆长度l 。
解:8.10120010210505.044322=??==≥??===πσπλµµλp p E l d l i l可得:mm l 2545≥10.3 截⾯为矩形h b ?的压杆,两端⽤柱销联接(在y x -平⾯内弯曲时,可视为两端铰⽀;在zx -平⾯内弯曲时,可视为两端固定)。
已知GPa 200=E ,MPa 200=p σ,试求:(1)当mm 30=b ,mm50=h 时,压杆的临界压⼒;(2)若使压杆在两个平⾯(y x -和z x -⾯)内失稳的可能性相同时,求b 和h 的⽐值。
解:43331250012503012mm bh I z =?==,1=z µ,故()()kNN l EI F z z cr 1171011723001312500102003232221=?===πµπ43311250012305012mm hb I y =?==,5.0=y µ,故()()kN N l EI F y y cr 1681016823005.0112500102003232222=?===πµπ故kN F cr 117=。
一:名词解释:
屈服强度:P10是金属材料发生屈服现象时的屈服极限,亦即抵抗微量塑性变形的应力。
对于无明显屈服的金属材料,规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限,称为条件屈服极限或屈服强度。
大于此极限的外力作用,将会使零件永久失效,无法恢复,小于这个的,零件还会恢复原来的样子。
形变强化:P15在金属的整个形变过程中当外力超过屈服强度后,要塑性变形继续进行必须不断增加外力,从而在真实的应力-应变曲线上表现为应力不断上升。
形变强化,即加工硬化,属于典型的四种金属强化方式之一,随着塑性变形量的增加,金属流变强度也增加,这种现象称为形变强化或加工硬化。
抗拉强度:P18抗拉强度即表征材料最大均匀塑性变形的抗力,拉伸试样在承受最大拉应力之前,变形是均匀一致的,但超出之后,金属开始出现缩颈现象,即产生集中变形;对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料,它反映了材料的断裂抗力。
符号为Rm(GB/T 228-1987旧国标规定抗拉强度符号为σb),单位为MPa。
疲劳:P95
磨损:P139
韧窝:P30在韧窝断裂(微孔聚集型断裂) 的断口上,覆盖着大量显微微坑,这些微坑(窝坑) 称为“韧窝”。
河流花样:解理台阶沿裂纹前端滑动儿相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
断口:P0
硬度:P49
冲击韧性:P57
冲击功:P57
二、符号意义,表征什么
δ0.2:塑性材料的屈服强度,对于没有明显屈服极限的塑性材料,可以将产生0.2%塑性应变时的应力作为屈服指标,并用σ0.2 来表示。
三、简单题
1、金属材料的强化机制,强化机理?
应变、弥散、固溶、细晶强化。
浙江大学材料科学基础实验力学实验报告专业:材料科学与工程姓名:实验报告学号:日期:地点:曹楼课程名称:材料科学基础实验指导老师:成绩:__________________ 实验名称:光学性能实验类型:________________同组学生姓名:一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、主要仪器设备四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析七、讨论、心得材料的力学性能实验1 45钢的静拉伸试验一、实验目的掌握金属拉伸性能指标的测定方法,加深对拉伸性能指标物理意义的理解。
了解组织形态对力学性能特点的影响。
二、实验原理屈服强度σS 淬火低温回火的45钢没有明显物理屈服现象,应测量其屈服强度σ中标距部分残余伸长达原长度%的应力。
抗拉强度σb 即为试验在拉伸过程,将试样加载至断裂,断裂前的最大载荷所对应的应力即为抗拉强度。
延伸率δ 延伸率为试样拉断后标距长度的增量与原标距长度的百分比即:δ=[/L0]×100% L0与LK分别为试样原标距长度和拉断后标距间的长度。
根据测定延伸率的需要,在试样上先刻出标距,并分为10分格。
于断裂位置对δ有影响,其中以断在正中的试样伸长率为最大。
因此测量断后标距部分长度LK时分为两种情况:Ⅰ.如果拉断处到邻近标距端点的距离大于1/3L0,可直接测量断后两端点的距离LK。
Ⅱ.如果拉断处到邻近标距端点的距离小于或等于1/3L0则要用移位法换算LK,如图所示:先在长段上从断口处O截取一段OC,其长度等于1/2或稍大于1/2标距的总格数;再C向断口方向截取一段CB,令CB的格数等于C到邻近标距端点D的格数CD;则AC+CB便是断后长度。
这样处理就相当于把CB移到试样的另一端,接到A处,变为断口在正中。
断面收缩率ψ 断面收缩率为试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原横截面积的百分比即:ψ=[/F0]×100% 其中F0与FK分别为试样原始横截面积和拉断后缩颈处的最小横截面积。
第五章材料的变形5.1材料的拉伸试验1)屈服平台或不连续塑性变形对应的应力称为屈服强度。
2)形变强化段试样所能承受的最大应力称为抗拉强度。
3)试样中某处突然变小,发生所谓的“颈缩”现象。
4)脆性是指材料在断裂前不产生塑性变形的性质。
5)塑性表示材料在断裂前发生永久变形的性质。
6)材料的强度是指材料对塑性变形和断裂的抗力。
7)材料的塑性大小表示材料断裂前发生塑性变形的能力(可用伸长率和断面收缩率表示)。
材料脆性的大小可用材料的弹性模量和脆性断裂强度表示。
8)材料的韧性指断裂前单位体积材料所吸收的变形能和断裂能,即外力所做的功。
包括三部分能量:弹性变形能、塑性变形能、断裂变形能。
玻璃态9)高分子高弹态粘流态高分子拉伸曲线:<< Tg——>应力与应变成正比直至断裂。
[Tb (脆化温度),Tg(玻璃化温度)]——>出现屈服点后应力下降。
略低Tg,应变增加,直至断裂> T,无屈服点,应变很大。
g5.2材料的其他力学试验1)弯曲试验三点弯曲试验时:试样总在最大弯矩附近处断裂。
四点弯曲试验时:在两加载点间,试样受到等弯矩的作用,试样通常在该长度内的组织缺陷处发生断裂,因此能较好地反映材料的性质,结果较准确。
指标:挠度、抗弯强度。
陶瓷材料拉伸试验困难,通常采用弯曲试验,用抗弯强度表征力学性能弯曲试验不能测试高塑性材料,可测脆性材料、陶瓷、灰铸铁及硬质合金。
2)压缩试验常用于测定脆性材料。
塑性材料压缩时只发生压缩变形而不断裂,压缩曲线一直上升。
指标:抗压强度、相对压缩率、相对断面扩张率。
试样高径比越大,抗压强度越低。
端面需光滑平整,相互平行,减小摩擦。
3)扭转试验○1可用于测定在拉伸时表现为脆性的材料,如淬火低温回火钢的塑性。
○2扭转曲线不出现拉伸时的颈缩现象,因此可用此测定高塑性材料的变形抗力和变形能力。
○3可明确区分材料的断裂方式,正断或切断:对于塑性材料,断口与试样轴线垂直,断口平整并有回旋状塑性变形痕迹,这是由切应力造成的切断。