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材料力学性能课后习题答案
第一章单向静拉伸力学性能1、解释下列名词。
1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。
2．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。
3．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。4．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。5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。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韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,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。是解理台阶的一种标志。
9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变2、说明下列力学性能指标的意义。
答：E弹性模量G切变模量
r规定残余伸长应力0.2屈服强度
gt金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率n应变硬化指数P15
3、金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？
答：主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。【P4】
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第12章
12-1 一桅杆起重机,起重杆AB的横截面积如图所示。钢丝绳的横截面面积为10mm2。起重杆与钢丝的许用力均为MPa120][,试校核二者的强度。
12-2 重物F=130kN悬挂在由两根圆杆组成的吊架上。AC是钢杆,直径d1=30mm,许用应力[]st=160MPa。BC是铝杆,直径d2=40mm, 许用应力[]al=60MPa。已知ABC为正三角形,试校核吊架的强度。
12-3 图示结构中,钢索BC由一组直径d=2mm的钢丝组成。若钢丝的许用应力[]=160MPa,横梁AC单位长度上受均匀分布载荷q=30kN/m作用,试求所需钢丝的根数n。若将AC改用由两根等边角钢形成的组合杆,角钢的许用应力为[] =160MPa,试选定所需角钢的型号。
12-4 图示结构中AC为钢杆,横截面面积A1=2cm2；BC杆为铜杆,横截面面积A2=3cm2。[]st = 160MPa,[]cop = 100MPa,试求许用载荷][F。
12-5 图示结构,杆AB为5号槽钢,许用应力[] = 160MPa,杆BC为bh = 2的矩形截面木杆,其截面尺寸为b = 5cm,
h = 10cm,许用应力[] = 8MPa,承受载荷F = 128kN,试求：
〔1校核结构强度；〔2若要求两杆的应力同时达到各自的许用应力,两杆的截面应取多大？
12-6 图示螺栓,拧紧时产生l = 0.10mm的轴向变形,试求预紧力F,并校核螺栓强度。已知d1=8mm, d2=6.8mm,
d3=7mm, l1=6mm, l2=29mm, l3=8mm; E=210GPa, []=500MPa。
12-7 图示传动轴的转速为n=500r/min,主动轮1输入功率P1=368kW,从动轮2和3分别输出功率P2=147kW和P3=221kW。已知[]=212MPa,[ ]=1/m, G=80GPa。
1 《材料力学》概念复习题（选择题）
1．构件的强度、刚度和稳定性 C 。
（A）只与材料的力学性质有关； （B）只与构件的形状尺寸有关；
（C）与二者都有关； （D）与二者都无关。
2．轴向拉伸杆，正应力最大的截面和剪应力最大的截面 D 。
（A）分别是横截面、45°斜截面； （B）都是横截面；
（C）分别是45°斜截面、横截面； （D）都是45°斜截面。
3．某轴的轴力沿杆轴是变化的，则在发生破坏的截面上 D 。
（A）外力一定最大，且面积一定最小； （B）轴力一定最大，且面积一定最小；
（C）轴力不一定最大，但面积一定最小；（D）轴力和面积之比一定最大。
4．下图杆的材料是线弹性的，在力P作用下，位移函数u(x)=ax2+bx+c中的系数分别
为 C 。
（A）a>0, b<0, c=0； （B）a<0, b<0, c=0；
（C）a=0, b>0, c=0； （D）a=0, b>0, c≠0。
5．下图为木榫接头，左右两部形状相同，在力P作用下，接头的剪切面积为 C 。
（A）ab； （B）cb； （C）lb； （D）lc。
6．上图中，接头的挤压面积为 B 。
（A）ab； （B）cb； （C）lb； （D）lc。
7．下图圆轴截面C左右两侧的扭矩Mc-和Mc+的 C 。
（A）大小相等，正负号相同； （B）大小不等，正负号相同；
（C）大小相等，正负号不同； （D）大小不等，正负号不同。
8．下图等直径圆轴，若截面B、A的相对扭转角φAB=0，则外力偶M1和M2的关系为 B 。 o P
第一章 材料的弹性变形
一、填空题：
1.金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗 变形
或
断裂
的能力。
2. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、塑性变形和 断裂 三个阶段。
3. 线性无定形高聚物的三种力学状态是 玻璃态、 高弹态、 粘流态 ，它们的基本运动单元相应是 链节或侧基、 链段、 大分子链，它们相应是 塑料、橡胶 、 流动树脂（胶粘剂 的使用状态。
二、名词解释
1.弹性变形：去除外力，物体恢复原形状。弹性变形是可逆的
2.弹性模量：
拉伸时σ=Eε E：弹性模量（杨氏模数）
切变时τ=Gγ G：切变模量
3.虎克定律：在弹性变形阶段，应力和应变间的关系为线性关系。
4.弹性比功
定义 ：材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，又称为弹性比能或应变比能，表示材料的弹性好坏。
。
三、简答：
1．金属材料、陶瓷、高分子弹性变形的本质。
答：金属和陶瓷材料的弹性变形主要是指其中的原子偏离平衡位置所作的微小的位移，这部分位移在撤除外力后可以恢复为0。对高分子材料弹性变形在玻璃态时主要是指键角键长的微小变化，而在高弹态则是由于分子链的构型发生变化，由链段移动引起，这时弹性变形可以很大。
2．非理想弹性的概念及种类。
答：非理想弹性是应力、应变不同时响应的弹性变形，是与时间有关的弹性变形。表现为应力应变不同步，应力和应变的关系不是单值关系。种类主要包括
滞弹性，粘弹性，伪弹性和包申格效应。
3．什么是高分子材料强度和模数的时-温等效原理?
答：高分子材料的强度和模数强烈的依赖于温度和加载速率。加载速率一定时，随温度的升高，高分子材料的会从玻璃态到高弹态再到粘流态变化，其强度和模数降低；而在温度一定时，玻璃态的高聚物又会随着加载速率的降低，加载时间的加长，同样出现从玻璃态到高弹态再到粘流态的变化，其强度和模数降低。时间和温度对材料的强度和模数起着相同作用称为时=温等效原理。
