第一章绪论力学性能(含答案)
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钢结构(本)章节小练习第一章绪论1.世界第一座铸铁拱桥是()正确答案是:雪纹桥2.在公元前60年前后,我国就修建了()正确答案是:铁链桥1.最早的钢结构由铁结构发展而来。
()正确的答案是“对”。
2.钢结构的广泛应用源自于钢材的优异性能、制作安装的高度工业化、结构形式的丰富多样以及对复杂结构的良好适应等特点。
()正确的答案是“对”。
1.下面关于钢结构特点说法有误的一项是()正确答案是:耐热性差、耐火性好2.相比较来讲,最适合强震区的结构类型是()正确答案是:钢结构3.相比较来讲,钢结构最大的弱点是()正确答案是:易于锈蚀4.相比较来讲,当承受大荷载、动荷载或移动荷载时,宜选用的结构类型是()正确答案是:钢结构5.下列均为大跨度结构体系的一组是()正确答案是:网壳、悬索、索膜6.通常情况下,输电线塔和发射桅杆的结构形式属于()正确答案是:高耸结构1.钢材在冶炼和轧制过程中质量随可得到严格控制,但材质波动范围非常大。
()正确的答案是“错”。
2.钢材质地均匀、各向同性,弹性模量大,具有良好的塑性和韧性,可近似看作理想弹塑性体。
()正确的答案是“对”。
3.结构钢具有良好的冷、热加工性能,不适合在专业化工厂进行生产和机械加工。
()正确的答案是“错”。
4.钢结构在其使用周期内易因温度等作用出现裂缝,耐久性较差。
()正确的答案是“错”。
5.钢材是一种高强度高效能的材料,可以100%回收再利用,而且没有资源损失,具有很高的再循环价值。
正确的答案是“对”。
6.钢材轻质高强的特性使钢结构在跨度、高度大时体现出良好的综合效益。
()正确的答案是“对”。
1.结构在规定的时间内,规定的条件下,完成预定功能的能力,称为结构的()正确的答案是:可靠性2.结构可靠性主要包括()正确的答案是:安全性、适用性和耐久性3.下列均为承载能力极限状态范畴的一组是().正确的答案是:构件或连接的强度破坏、疲劳破坏、脆性断裂1.钢结构设计的目的是保证结构和结构构件在充分满足功能要求的基础上安全可靠地工作。
1聚合物流变学复习题参考答案一、名词解释(任选5小题,每小题2分,共10分):1、蠕变:在一定温度下,固定应力,观察应变随时间增大的现象。
应力松弛:在温度和形变保持不变的情况下,高聚物内部的应力随时间而逐渐衰减的现象。
或应力松弛:在一定温度下,固定应变,观察应力随时间衰减的现象。
2、时-温等效原理:升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的,可用一个转换因子αT 将某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。
3、熔体破裂:聚合物熔体在高剪切速率时,液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动,引起液流破坏的现象。
挤出胀大:对粘弹性聚合物熔体流出管口时,液流直径增大膨胀的现象。
4、.熔融指数:在标准熔融指数仪中,先将聚合物加热到一定温度,使其完全熔融,然后在一定负荷下将它在固定直径、固定长度的毛细管中挤出,以十分钟内挤出的聚合物的质量克数为该聚合物的熔融指数。
5、非牛顿流体:凡不服从牛顿粘性定律的流体。
牛顿流体:服从牛顿粘性定律的流体。
6、假塑性流体:流动很慢时,剪切粘度保持为常数,而随剪切速率或剪切应力的增大,粘度反常地减少——剪切变稀的流体。
膨胀性流体:剪切速率超过某一个临界值后,剪切粘度随剪切速率增大而增大,呈剪切变稠效应,流体表观“体积”略有膨胀的的流体。
7、粘流活化能:在流动过程中,流动单元(即链段)用于克服位垒,由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量。
8、极限粘度η∞:假塑性流体在第二牛顿区所对应的粘度(即在切变速率很高时对应的粘度)。
9、断裂韧性K 1C :表征材料阻止裂纹扩展的能力,是材料抵抗脆性破坏能力的韧性指标,s b C E c K γπσ21==,其中,σb 为脆性材料的拉伸强度;C 为半裂纹长度;E 为材料的弹性模量;s γ为单位表面的表面能。
10、拉伸流动:当粘弹性聚合物熔体从任何形式的管道中流出并受外力拉伸时产生的收敛流动。
或拉伸流动:质点速度仅沿流动方向发生变化的流动。
材料力学性能习题及解答库第一章习题答案一、解释下列名词1、弹性比功:又称为弹性比能、应变比能,表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
2、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,称为金属的循环韧性。
4、包申格效应:先加载致少量塑变,卸载,然后在再次加载时,出现ζ e 升高或降低的现象。
5、解理刻面:大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6、塑性、脆性和韧性:塑性是指材料在断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。
韧性:指材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力,或指材料抵抗裂纹扩展的能力7、解理台阶:高度不同的相互平行的解理平面之间出现的台阶叫解理台阶;8、河流花样:当一些小的台阶汇聚为在的台阶时,其表现为河流状花样。
9、解理面:晶体在外力作用下严格沿着一定晶体学平面破裂,这些平面称为解理面。
10、穿晶断裂和沿晶断裂:沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,一定是脆断,且较为严重,为最低级。
穿晶断裂裂纹穿过晶内,可以是韧性断裂,也可能是脆性断裂。
11、韧脆转变:指金属材料的脆性和韧性是金属材料在不同条件下表现的力学行为或力学状态,在一定条件下,它们是可以互相转化的,这样的转化称为韧脆转变。
二、说明下列力学指标的意义1、E(G): E(G)分别为拉伸杨氏模量和切变模量,统称为弹性模量,表示产生100%弹性变形所需的应力。
2、Z r 、Z 0.2、Z s: Z r :表示规定残余伸长应力,试样卸除拉伸力后,其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
ζ 0.2:表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。
Z S:表征材料的屈服点。
3、Z b韧性金属试样在拉断过程中最大试验力所对应的应力称为抗拉强度。
4、n:应变硬化指数,它反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力,是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。
5、3、δ gt、ψ : δ是断后伸长率,它表征试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。
材料⼒学性能第⼀章:绪论⼀、需要掌握的概念材料⼒学性能的定义、弹性变形、线弹性、滞弹性、弹性后效、弹性模量、泊松⽐、弹性⽐功、体弹性模量⼆、需要重点掌握的内容 1、弹性模量的物理本质以及影响弹性模量的因素; 2、掌握根据原⼦间势能函数推倒简单结构材料弹性模量的⽅法; 3、弹性⽐功的计算,已知材料的应⼒应变曲线能求出材料卸载前和卸载后的弹性⽐功。
材料⼒学性能的定义 是指材料(⾦属和⾮⾦属等)及由其所加⼯成的⼯件在外⼒(拉、压、弯曲、扭转、剪切、切削等)作⽤下⾬加⼯、成型、使役、实效等过程中表现出来的性能(弹塑性、强韧性、疲劳、断裂及寿命等)。
这些性能通常受到的环境(湿度、温度、压⼒、⽓氛等)的影响。
强度和塑性和结构材料永恒的主题!弹性变形 是指材料的形状和尺⼨在外⼒去除后完全恢复原样的⾏为。
线弹性 是指材料的应⼒和应变成正⽐例关系。
就是上图中弹性变形⾥前⾯的⼀段直线部分。
杨⽒模量(拉伸模量、弹性模量) 我们刚刚谈到了线弹性,在单轴拉伸的条件下,其斜率就是杨⽒模量(E)。
它是⽤来衡量材料刚度的材料系数(显然杨⽒模量越⼤,那么刚度越⼤)。
杨⽒模量的物理本质 样式模量在给定环境(如温度)和测试条件下(如应变速率)下,晶体材料的杨⽒模量通常是常数。
杨⽒模量是原⼦价键强度的直接反应。
共价键结合的材料杨⽒模量最⾼,分⼦键最低,⾦属居中。
对同⼀晶体,其杨⽒模量可能随着晶体⽅向的不同⽽不同,俗称各向异性。
模量和熔点成正⽐例关系。
影响杨⽒模量的因素内部因素 --- 原⼦半径 过渡⾦属的弹性模量较⼤,并且当d层电⼦数为6时模量最⼤。
外部因素1. 温度:温度升⾼、原⼦间距增⼤,原⼦间的结合⼒减弱。
因此,通常来说,杨⽒模量随着温度的上升⽽下降。
2. 加载速率:⼯程技术中的加载速率⼀般不会影响⾦属的弹性模量。
3. 冷变形:冷变形通常会稍稍降低⾦属的弹性模量,如钢在冷变形之后,其表观样式模量会下降4% - 6%。
泊松⽐简单来说,泊松⽐就是单轴拉伸或压缩时材料横向应变和轴向应变⽐值的负数。
混凝土结构设计原理课后习题答案第一章绪论问答题参考答案开始采用或积极发展性能化设计方法和理论。
性能化方法是确定工程结构要达到的总体目标或设计性能,设计师根据性能目标的不同,设计不同的设计方案,并评估设计方案是否达到性能目标的要求。
学习(1)钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组成的复合材料,是非均匀、非连续、非弹性的材料。
力学关系是在试验的基础上,通过几何、物理和平衡关系建立的。
(2)钢筋混凝土构件中的两种材料在强度和数量上存在一个合理的配比范围。
如果钢筋和混凝土在面积上的比例及材料强度的搭配超过了这个范围,就会引起构件受力性能的改变,从而引起构件截面设计方法的改变,这是学习时必须注意的一个方面。
由于混凝土材料的复杂性、离散性,混凝土材料的理论体系是建立在试验的基础上的。
许多假定依赖与试验结果,许多公式来源于试验验证,许多因素无法控制,仍需通过构造措施加以解决,许多理论尚需不断发展与完善,具有不同功能的混凝土材料性能尚需不断挖掘。
(4)本课程主要讲解钢筋混凝土基本构件,应当了解每一种构件在结构体系的作用、受力情况。
例如梁、柱是受弯构件,主要受弯、受剪;柱、墙、受压弦杆是受压构件,主要受压、弯,受压、剪,双向受压弯;雨蓬梁、柱是受扭构件,主要受扭,受弯、剪、扭,受压、弯、剪、扭;受拉弦杆是受拉构件,主要受拉、弯。
(5)本课程所要解决的不仅是构件的承载力和变形计算等问题,还包括构件的截面形式、材料选用及配筋构造等。
结构构件设计是一个综合性的问题,需要考虑各方面的因素。
因此,学习本课程时要注意学会对多种因素进行综合分析,培养综合分析判断能力。
第一章绪论单选题1.与素混凝土梁相比,钢筋混凝上梁承载能力()。
A.相同;B.提高许多;C.有所提高;2.与素混凝土梁相比,钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力()。
A.提高不多;B.提高许多;C.完全相同;3.与素混凝土梁相比,适量配筋的钢混凝土梁的承载力和抵抗开裂的能力()。
第一章绪论力学性能(含答案)
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绪论-第一章(含答案)
一、(共35分)填空题(在空白处填上正确的内容)
1、材料按化学组成可分为________、________、________、________。
答案:金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料
2、工程材料是指具有一定的________,在特定条件下能够承担某种功能,被用来制取零件和元件的材料。
答案:性能
3、工程材料按使用性能分类,可分为________和________两大类。
答案:结构材料、功能材料
4、在结构材料中,________是应用最广泛的工程材料。
答案:金属材料
5、金属材料按其化学组成可分为________和________两大类。
答案:黑色金属材料(钢和铸铁)、有色金属材料(除钢铁之外的金属材料)
6、表征金属材料塑性指标的有________和________,分别用符号δ和ψ表示。
答案:延伸率、断面收缩率
7、材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为________。
答案:冲击韧性
8、材料常用的塑性指标有________和________两种。
答案:延伸率、断面收缩率。
9、金属材料在无数次________作用下而不破坏的最大应力叫疲劳强度。
答案:交变应力
10、结构材料是以其________为性能指标,用来制造承受载荷、传递动力的零件和构件的材料。
答案:力学性能
11、最常用的硬度指标有________硬度、________硬度和
________硬度。
答案:布氏、洛氏、维氏
12、材料抵抗变形和断裂的能力称为________。
答案:强度
13、在交变应力作用下,零件所承受的应力虽然低于其________,但经过较长时间的工作会产生裂纹或突然断裂,这种现象称为材料的疲劳。
答案:屈服强度
14、功能材料是以其________为性能指标,用来制造具有特殊性能的元件的材料。
答案:物理性能
15、从金属的力学性能考虑,工业中一些需要较大变形的加工工序如轧制,挤压,拉拔,应选________较低,________较高的材料。
答案:硬度、塑性
16、按照材料的化学组成,可以将工程材料分为________、________、________和________四大类。
答案:金属材料、无机非金属材料(陶瓷材料)、高分子材料、复合材料
17、材料在弹性范围内,应力与应变的比值e称为________,它标志材料________的能力。
答案:弹性模量、抵抗弹性变形
18、材料按化学组成可分为________、________、________和________。
答案:金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料
二、(共2分)单项选择(下列题中选项可能多个正确,但只选择其中最佳的一项)
1、金属材料在受到大能量一次冲击时,其冲击抗力主要取决于()。
A、强度
b、塑性
c、冲击韧性
答案:c
三、(共4分)是非题(判断下列说法正确与否,正确用√错误用表示)
1、金属材料的力学性能指标有多种,其中疲劳强度是衡量材料在冲击载荷作用下的力学性能指标之一。
()
答案:(√)
2、hRc是维氏硬度的符号,它主要用于测量淬火钢等工件的硬度。
()
答案:()
3、洛氏硬度值是根据压头压入被测材料的深度来确定的。
()
答案:(√)
4、用淬火钢球做压头的硬度试验都是布氏硬度试验。
()
答案:()
四、(共74分)问答题(回答下列问题,有计算时应列出公式、算式及计算步骤)
1、工程技术界通常用材料的条件屈服极限σ0.2来表示材料的屈服极限,为什么?
答案:材料的屈服极限σs表示刚刚发生塑性变形时的应力。
(2分)在拉伸试验时,σs值是很难测定的。
(2分)为了测定的方便,
通常将已发生0.2%塑性变形时的应力,即条件屈服极限σ0.2作为材料的屈服极限。
(2分)
2、常用力学性能指标(强度、硬度、塑性、韧性)之间的相互关系有什么规律(限于钢中)?该规律对使用钢材有何指导作用?
答案:在钢中,强度与硬度成正比关系,即:σb=Khb;(1分)
塑形与韧性也成正比关系(虽然没有表达式),即塑性越高,其韧性也越高。
(1分)
在钢中,强度、硬度越高,则塑性、韧性越低,反之亦然。
(2分)
这一规律在合理使用材料的力学性能时具有重要的指导意义。
如果追求高强度、高硬度,就必然带来塑性和韧性的下降,反之亦然。
(1分)在实际应用时,应针对零件的使用条件,抓主要矛盾,再顾及次要方面,做到合理的性能匹配。
(1分)
3、在阅读论文时看到某黄铜的硬度为96hb10/1000/30,请简述该硬度的测试方法、测试条件和测试结果。
答案:由96hbs10/1000/30可知:
测试方法:布氏硬度法;(2分)
测试条件:压头为Ф10mm钢球;(1分)载荷9800n,(1分)加载保持时间30s,(1分)测试结果:硬度值为96mpa。
(1分)
4、下图为5种材料的应力-应变曲线:①45钢;②铝青铜;③35钢;④硬铝;⑤纯铜。
试问:
(1)当外加应力为30mpa时,各材料处于什么状态?
(2)有一用35钢制做的轴,使用中发现弹性弯曲较大,如改用
45钢制做该轴,能否减少弹性变形?如已出现塑性变形呢?510 080
ε(%)
20
30
405060
70
101520253035404550①
②③④
⑤σ(mpa)
答案:(1)①处于弹性变形阶段;(0.5分)②、③、④处于塑性变形阶段;(1.5分)⑤已断裂。
(0.5分)
(2)不能减少弹性变形。
(1.5分)如已出现塑性变形,改用45钢时可使塑性变形减小(1.5分),或不出现塑性变形(0.5分)。
5、在阅读论文时看到某黄铜的硬度为96hb10/1000/30,请简述该硬度的测试方法、测试条件和测试结果。
答案:由96hbs10/1000/30可知:
测试方法:布氏硬度法(2分);
测试条件:压头为Ф=10mm钢球(1分);载荷9800n(1分);加载保持时间30s(1分)。
测试结果:硬度值为96mpa(1分)。
6、用比较法阐述布氏、洛氏、维氏硬度试验法的主要优缺点。
答案:布氏硬度值有物理含义,能比较准确地反映材料的硬度(1
分);其缺点是只能测定硬度小于hb450的软材料,测试过程较繁(1分)。
洛氏硬度法能直接从表盘上读出硬度值,测试简便,能用于测定软材料和硬材料的硬度(1分);其缺点是误差较大,A、b、c三级之间不能统一(1分)。
维氏硬度具有布氏硬度、洛氏硬度法的优缺点,克服了它们的缺点(1分),唯一的不足是测试过程较繁(1分)。
7、请用数学表达式表示材料的弹性模量e,并说明其意义。
答案:
材料在弹性变形范围内,应力与应变间成正比关系:
σ=eε(0.5分);
其中,σ—应力(mpa)(0.5分);ε—应变(0.5分);e—弹性模量,单位为mpa(0.5分)。
即:
εσ=e(1分)。
意义:表示材料在弹性变形范围内,应力与应变间的关系(2分),也可看作金属材料产生弹性变形的难易程度(1分)。
8、简述弹性变形与塑性变形的基本概念。
答案:材料的变形量与所受的应力成正比例增加(1分),当外力去除后变形完全消失(1分),这种变形称为弹性变形。
当材料所受应力超过一定极限后,在外力去除后,变形不能完全消失而残留下一些变形(1分),这部分残留变形称为塑性变形(1分)。
9、有一碳钢制支架刚度不足,有人要用热处理强化;有人要另选合金钢;有人要改变零件截面形状解决。
哪种方法合理?为什么?
答案:采用改变零件界面形状的方法合理(1分)。
要提高材料的刚度,就必须选用弹性模量较大的材料(1分),而材料的弹性模量主要取决于各种材料的本性(1分),一些处理方法如热处理、合金化等对它的影响很小(1分),因此用热处理强化或选合金钢等办法无法解决刚度不足的问题(1分)。
零件的刚度大小取决于零件的几何形状和材料的种类(1分),因此可以通过改变零件截面形状来提高支架刚度。
10、现要在同一台洛氏硬度机上测定一块黄铜的硬度和一块钢经淬火后的硬度,请确定其测定方案和规范。
答案:
材料:黄铜
方案:hRb(1.5分)规范:压头为161'
'φ
钢球(0.5分);总试验力980.7n[100公斤力](0.5分);保压时间30s(0.5分)。
材料:淬火钢
方案:hRc(1.5分)
规范:压头为120金刚石圆锥体(0.5分);总试验力1471.0n[150公斤力](0.5分);保压时间10s(0.5分)。
11、材料的力学性能在机械零件设计和制造时有什么作用?
答案:材料的力学性能是机械零件设计和校核的重要依据(2分),也是零件制造时检验的重要依据(2分)。
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