材料力学实验思考题答案Ⅰ

目录一、拉伸实验二、压缩实验三、拉压弹性模量E测定实验四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验五、扭转破坏实验六、纯弯曲梁正应力实验七、弯扭组合变形时的主应力测定实验八、压杆稳定实验一、拉伸实验报告标准答案实验目的：见教材。

实验仪器见教材。

实验结果及数据处理：例:(一)低碳钢试件试验前试验后最小平均直径d=10.14mm 最小直径d= 5.70mm 截面面积A=80.71mm 2截面面积A 1=25.50mm 2计算长度L=100mm计算长度L 1=133.24mm试验前草图试验后草图强度指标:P s =__22.1___KN 屈服应力σs =P s /A __273.8___MP a P b =__33.2___KN 强度极限σb =P b /A __411.3___MP a塑性指标:1L -L100%Lδ=⨯=伸长率33.24%1100%A A Aψ-=⨯=面积收缩率68.40%低碳钢拉伸图:（二）铸铁试件试验前试验后最小平均直径d=10.16mm最小直径d=10.15mm截面面积A=81.03mm2截面面积A1=80.91mm2计算长度L=100mm计算长度L1≈100mm 试验前草图试验后草图强度指标:最大载荷Pb=__14.4___KN强度极限σb =Pb/A=_177.7__M Pa问题讨论：1、为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,材料相同而长短不同的试件延伸率是否相同?答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同.因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性.材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外).2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征.答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁无.低碳钢断口为直径缩小的杯锥状,且有450的剪切唇，断口组织为暗灰色纤维状组织。

注：下面答题仅供参考思 考 题1. 测定材料的力学性能为什么要用标准试件？为了排除试件尺寸对材料塑性指标 A 测试结果的影响，便于进行不同材料间的塑性指标 A 的比较。

2．材料拉伸时有哪些力学性能指标？材料拉伸时的力学性能指标有强度指标：上屈服强度R eH 、下屈服强度R eL ；规定非比例延伸强度R p ，规定残余延伸强度R r ，规定总延伸强度R t ，抗拉强度R m ；塑性指标：断后伸长率A ，断面收缩率Z ；弹性指标：弹性模量E ，泊松比μ。

3．测定断后伸长率 A 11.3 时，若断面邻近标距点的距离小于或等于1/3L 0时，应如何处理？应进行断口移中处理，按 002100%XY YZ L A L +-=或按 00100%XY YZ YZ L A L '''++-= 来进行计算。

4．试述低碳钢、铸铁拉伸、压缩、扭转时，主要是由哪些应力引起破坏的，为什么？ 低碳钢拉伸时，首先出现颈缩，由于颈缩中心部分处于三向应力状态，因此，中心部分被拉坏，边缘部分仍是单向应力状态，因此，边缘部分沿45 方向由切应力引起破坏；压缩时，越压越扁，不会破坏；扭转时，沿与轴线垂直的截面由切应力引起破坏。

因为低碳钢属于拉、压强度相等的材料，而剪切强度低于拉、压强度。

铸铁拉伸时由拉应力引起破坏；压缩时，沿45 方向由切应力引起破坏；扭转时，沿45 方向由拉应力引起破坏。

因为铸铁的抗拉强度低于抗剪强度，抗剪强度低于抗压强度。

5．规定强度指标R p 、R r 、R t 是在受力还是在卸力的情况下测定的？ R p0.2和R r0.2有何区别？规定非比例延伸强度R p 和规定总延伸强度R t 是在受力的条件下测定的；规定残余延伸强度R r 是在卸力后测定的.R p 0.2表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力，在受力的情况下测定；而R r 0.2则表示规定残余延伸率为0.2%时的应力，在卸力的情况下测定。

《材料力学实验》考试题库及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料力学实验中，下列哪项不是材料力学的基本性质？A. 强度B. 塑性C. 硬度D. 热导率答案：D2. 在拉伸实验中，下列哪个因素对实验结果影响较大？A. 试样尺寸B. 试样形状C. 拉伸速度D. 环境温度答案：C3. 下列哪个实验是用来测定材料的屈服强度？A. 拉伸实验B. 压缩实验C. 弯曲实验D. 扭转实验答案：A4. 下列哪个实验是用来测定材料的弹性模量？A. 拉伸实验B. 压缩实验C. 弯曲实验D. 扭转实验答案：A5. 在压缩实验中，下列哪个因素对实验结果影响较大？A. 试样尺寸B. 试样形状C. 压缩速度D. 环境温度答案：C6. 下列哪个实验是用来测定材料的抗剪强度？A. 拉伸实验B. 压缩实验C. 弯曲实验D. 扭转实验7. 在扭转实验中，下列哪个因素对实验结果影响较大？A. 试样尺寸B. 试样形状C. 扭转速度D. 环境温度答案：C8. 下列哪个实验是用来测定材料的泊松比？A. 拉伸实验B. 压缩实验C. 弯曲实验D. 扭转实验答案：A9. 在材料力学实验中，下列哪个参数是用来表示材料的韧性？A. 强度B. 塑性C. 硬度D. 韧性10. 下列哪个实验是用来测定材料的疲劳极限？A. 拉伸实验B. 压缩实验C. 弯曲实验D. 疲劳实验答案：D二、填空题（每题2分，共20分）11. 在拉伸实验中，试样断裂前所承受的最大载荷称为______。

答案：最大载荷12. 材料的屈服强度是指材料在受到______作用时，开始发生塑性变形的应力。

答案：外力13. 材料的弹性模量是描述材料在______范围内，应力与应变之间关系的物理量。

答案：弹性14. 在压缩实验中，试样受到的压力与______之比称为抗压强度。

答案：试样截面积15. 在扭转实验中，单位长度上的扭矩与______之比称为扭转应力。

答案：试样截面积16. 材料的泊松比是描述材料在拉伸或压缩过程中，______与______之间关系的物理量。

材料力学性能思考题大连理工大学一、填空：1•提供材料弹性比功的途径有二，提高材料的,或降低O2.退火态和高温回火态的金属都有包申格效应，因此包申格效应是具有的普遍现象。

3.材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段，根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程，可以将断裂分为与;按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径，分为和;按照微观断裂机理分为和;按作用力的性质可分为和O4.滞弹性是指材料在范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加的现象，滞弹性应变量与材料、有关。

5.包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量的塑性变形, 而后再同向加载，规定残余伸长应力反向加载，规定残余伸长应力的现象。

消除包申格效应的方法有和O6.单向静拉伸时实验方法的特征是、、必须确定的。

7.过载损伤界越,过载损伤区越,说明材料的抗过载能力越强。

8.依据磨粒受的应力大小，磨粒磨损可分为、、三类。

8.解理断口的基本微观特征为、和O9.韧性断裂的断口一般呈杯锥状，由、和三个区域组成。

10.韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，其中又分为、和11.在a值的试验方法中，正应力分量较大，切应力分量较小，应力状态较硬。

一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验；在Q值的试验方法中，应力状态较软，材料易产生塑性变形，适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料；12.材料的硬度试验应力状态软性系数,在这样的应力状态下，几乎所有金属材料都能产生O14.硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能，大体上可以分为、和三大类；在压入法中，根据测量方式不同又分为、和O15.国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为试样和试样，所测得的冲击吸收功分别用、标记。

16.根据外加压力的类型及其与裂纹扩展面的取向关系，裂纹扩展的基本方式有、和O17.机的失效形式主要有、、三种。

18•低碳钢的力伸长曲线包括、、、、断裂等五个阶段。

19.内耗又称为,可用面积度量。

填空：1．影响材料弹性模数的因素有、、、、、等。

2．提供材料弹性比功的途径有二，提高材料的，或降低。

3．退火态和高温回火态的金属都有包申格效应，因此包申格效应是具有的普遍现象。

4．金属材料常见的塑性变形机理为晶体的和两种。

5．多晶体金属材料由于各晶粒位向不同和晶界的存在，其塑性变形更加复杂，主要有各晶粒变形的及各晶粒变形的的特点。

6．影响金属材料屈服强度的因素主要有、、、、等。

7．产生超塑性的条件是（1）；（2）；（3）。

8．材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段，根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程，可以将断裂分为与；按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径，分为和；按照微观断裂机理分为和；按作用力的性质可分为和。

9.包申格效应：金属材料经过的塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力；，规定残余伸长应力的现象。

10．剪切断裂的两种主要形式为、和。

11．解理断口的基本微观特征为、和。

12．韧性断裂的断口一般呈杯锥状，由、和三个区域组成。

13．韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，其中又分为、和。

14.材料在受到应力作用时压力状态最硬，其分量为零，材料最易发生，适用于揭示塑性较好的金属材料的脆性倾向。

时，正应力分量较大，切应力分量较小，应力状态较硬。

一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验；时应力状态较软，材料易产生塑性变形，适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料；材料的硬度试验属于状态，应力状态非常软，可在各种材料上进行。

15. 材料缺口敏感性除与材料本身性能、压力状态（加载方式）有关外，还与、、有关。

16. 硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能，按加载方式基本上可以分为和两大类，在压入法中，根据加载速率的不同又分为和。

17. 国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为试样和试样，所测得的冲击吸收功分别用标记。

18. 影响材料低温脆性的因素有、、、、、等。

材料力学实验报告答案1. 引言材料力学实验是材料科学与工程领域中非常重要的实验之一。

通过材料力学实验可以了解材料的力学性能、材料的强度、韧性等指标，对于材料的设计和选择具有重要的参考价值。

本报告将对材料力学实验中常见的实验题目进行解答，并详细展示实验数据和结果分析。

2. 实验题目：材料拉伸实验2.1 实验目的本实验旨在通过拉伸试验，研究材料的力学性能，在拉断试样前测定试样的抗拉强度、屈服强度、延伸率等材料力学性能指标。

2.2 实验装置和试样实验装置包括拉伸试验机、试样夹具、数据采集系统等。

实验采用标准的圆柱形试样，直径为10mm，长度为50mm。

2.3 实验步骤1.将试样夹具安装在拉伸试验机上，并调整好夹具的宽度，使试样夹紧。

2.将试样的两端分别放入试样夹具中，并将夹具固定好。

3.打开拉伸试验机的电源，启动数据采集系统。

4.设定拉伸速度为10mm/min，并开始拉伸试验。

5.在试验过程中，实时记录试样的变形和载荷数据。

6.当试样断裂后，停止拉伸，并记录试样的抗拉强度、屈服强度和断口形貌。

2.4 实验数据试样编号面积A（mm^2）原始长度Lo（mm）最大载荷Pmax（kN）抗拉强度σmax（MPa）屈服强度σy（MPa）延伸率ε（%）1 78.54 50 26.3 335 285 20.52 78.54 50 28.5 363 305 22.33 78.54 50 25.1 320 270 19.22.5 结果分析根据实验数据计算得到的抗拉强度、屈服强度和延伸率如上表所示。

从实验数据可以看出，试样在拉伸过程中的抗拉强度分别为335 MPa、363 MPa和320 MPa，屈服强度分别为285 MPa、305 MPa和270 MPa。

延伸率是衡量材料韧性的重要指标，值越大代表材料具有更好的延展性能。

根据实验数据计算得到的延伸率分别为20.5%、22.3%和19.2%。

2.6 结论通过本次实验，我们成功地进行了材料的拉伸实验，并获得了试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率等重要材料力学性能指标。

杨氏模量实验报告思考题杨氏模量是一个描述材料刚度的物理量，它在工程领域中具有重要的应用价值。

通过实验测量杨氏模量可以帮助我们了解材料的力学性质，并为工程设计提供有关材料选择和使用的依据。

本文将围绕着杨氏模量实验报告的思考题展开讨论，逐步进行思考和解答。

实验中，我们使用了弹性绳进行拉伸实验，并利用测力计测量了在不同拉伸力下的弹性绳的伸长量。

通过这些实验数据，我们可以计算得到杨氏模量。

思考题1：杨氏模量是否与材料的类型有关？答：是的，杨氏模量与材料的类型有关。

不同材料具有不同的弹性特性，所以它们的杨氏模量也会有所差异。

例如，金属材料的杨氏模量通常较大，而橡胶等弹性材料的杨氏模量较小。

思考题2：拉伸速度对杨氏模量的影响是怎样的？答：拉伸速度对杨氏模量有一定的影响。

在实际应用中，拉伸速度可能会对材料的弹性特性产生影响，导致杨氏模量变化。

一般情况下，快速拉伸会导致杨氏模量的增加，而慢速拉伸则会使杨氏模量减小。

思考题3：温度对杨氏模量有何影响？答：温度对杨氏模量也会产生一定的影响。

随着温度的升高，材料的分子热运动增大，原子间的结构变得不稳定，导致杨氏模量减小。

因此，温度升高会使杨氏模量下降。

思考题4：如何通过改变实验条件来改变杨氏模量的值？答：可以通过多种方法改变实验条件来改变杨氏模量的值。

例如，改变拉伸速度可以影响材料的弹性特性，从而改变杨氏模量的值。

此外，改变温度也会对杨氏模量产生影响。

通过控制实验条件，我们可以调节杨氏模量的值以满足具体需求。

思考题5：杨氏模量与材料的工程应用有何关系？答：杨氏模量是材料刚度的重要参数，对于工程应用具有重要意义。

在工程设计中，我们需要选择合适的材料来满足特定的应力和变形要求，而杨氏模量可以帮助我们了解材料的刚度特性。

通过比较不同材料的杨氏模量，我们可以选择适合的材料来提高产品的性能和可靠性。

综上所述，杨氏模量实验报告的思考题涉及了杨氏模量与材料类型、拉伸速度、温度等因素之间的关系。

材料⼒学实验报告标准答案⽬录⼀、拉伸实验 (2)⼆、压缩实验 (4)三、拉压弹性模量E测定实验 (6)四、低碳钢剪切弹性模量G测定实验 (8)五、扭转破坏实验 (10)六、纯弯曲梁正应⼒实验 (12)七、弯扭组合变形时的主应⼒测定实验 (15)⼋、压杆稳定实验 (18)⼀、拉伸实验报告标准答案实验结果及数据处理：例:(⼀)低碳钢试件强度指标:P s =__22.1___KN 屈服应⼒ζs = P s /A __273.8___MP a P b =__33.2___KN 强度极限ζb = P b /A __411.3___MP a 塑性指标:1L -L 100%L δ=?=伸长率 33.24 % 1100%A A Aψ-=?=⾯积收缩率 68.40 %低碳钢拉伸图:（⼆）铸铁试件强度指标:最⼤载荷P b =__14.4___ KN强度极限ζb = P b / A = _177.7__ M P a问题讨论：1、为何在拉伸试验中必须采⽤标准试件或⽐例试件,材料相同⽽长短不同的试件延伸率是否相同?答:拉伸实验中延伸率的⼤⼩与材料有关,同时与试件的标距长度有关.试件局部变形较⼤的断⼝部分,在不同长度的标距中所占⽐例也不同.因此拉伸试验中必须采⽤标准试件或⽐例试件,这样其有关性质才具可⽐性.材料相同⽽长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截⾯⾯积与长度存在某种特殊⽐例关系除外).2、分析⽐较两种材料在拉伸时的⼒学性能及断⼝特征.答:试件在拉伸时铸铁延伸率⼩表现为脆性,低碳钢延伸率⼤表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁⽆.低碳钢断⼝为直径缩⼩的杯锥状,且有450的剪切唇，断⼝组织为暗灰⾊纤维状组织。

铸铁断⼝为横断⾯，为闪光的结晶状组织。

.⼆、压缩实验报告标准答案实验数据记录及处理：例：(⼀)试验记录及计算结果问题讨论：1、分析铸铁试件压缩破坏的原因.答：铸铁试件压缩破坏，其断⼝与轴线成45°~50°夹⾓，在断⼝位置剪应⼒已达到其抵抗的最⼤极限值，抗剪先于抗压达到极限，因⽽发⽣斜⾯剪切破坏。

材料力学习题答案12.1 试求图各杆1-1、2-2、3-3 截面上的轴力，并作轴力图。

解：(a) ()1140302050F kN -=+-=，()22302010F kN -=-=，()3320F kN -=- (b) 11F F -=，220F F F -=-=，33F F -= (c) 110F -=，224F F -=，3343F F F F -=-= 轴力图如题2. 1 图( a) 、( b ) 、( c) 所示。

2.2 作用于图示零件上的拉力F=38kN ，试问零件内最大拉应力发生在哪个截面上? 并求其值。

解 截面1-1 的面积为()()21502220560A mm =-⨯=截面2-2 的面积为()()()2215155022840A mm =+-=因为1-1截面和2-2 截面的轴力大小都为F ，1-1截面面积比2-2 截面面积小，故最大拉应力在截面1-1上，其数值为：()3max11381067.9560N F F MPa A A σ⨯====2.9 冷镦机的曲柄滑块机构如图所示。

镦压工件时连杆接近水平位置，承受的镦压力F=1100kN 。

连杆截面是矩形截面，高度与宽度之比为 1.4h b=。

材料为45钢，许用应力[]58MPa σ=，试确定截面尺寸h 及b 。

解 连杆内的轴力等于镦压力F ，所以连杆内正应力为F Aσ=。

根据强度条件，应有[]F F A bh σσ==≤，将 1.4hb=代入上式，解得()()0.1164116.4b m mm ≥≤== 由 1.4h b=，得()162.9h mm ≥所以，截面尺寸应为()116.4b mm ≥，()162.9h mm ≥。

2.12 在图示简易吊车中，BC 为钢杆，AB 为木杆。

木杆AB 的横截面面积21100A cm =，许用应力[]17MPa σ=；钢杆BC的横截面面积216A cm =，许用拉应力[]2160MPa σ=。