材料力学性能-第五章-金属的疲劳(2)

作业习题>>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。

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。背应力是一种长程(晶粒或位错胞尺寸范围)内应力,是金属基体平均内应力的度量。因为预变形时位错运动的方向和背应力的方向相反,而当反向加载时位错运动的方向与原来的方向相反了,和背应力方向一致,背应力帮助位错运动,塑性变形容易了,于是,经过预变形再反向加载,其屈服强度就降低了。这一般被认为是产生包辛格效应的主要原因。其次,在反向加载时,在滑移面上产生的位错与预变形的位错异号,要引起异号位错消毁,这也会引起材料的软化,屈服强度的降低。

实际意义:在工程应用上,首先是材料加工成型工艺需要考虑包辛格效应。其次,包辛格效应大的材料,内应力较大。另外包辛格效应和材料的疲劳强度也有密切关系,在高周疲劳中,包辛格效应小的疲劳寿命高,而包辛格效应大的,由于疲劳软化也较严重,对高周疲劳寿命不利。

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

材料力学性能

第一章

二节．弹变

1,。弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形。

2.弹性模量：表征材料对弹性变形的抗力

3.弹性性能与特征是原子间结合力的宏观体现，本质上决定于晶体的电子结构，而不依赖于显微组织，因此，弹性模量是对组织不敏感的性能指标。

4. 比例极限σp：应力与应变成直线关系的最大应力。

5. 弹性极限σe：由弹性变形过渡到弹性塑性变形的应力。

6. 弹性比功: 表示单位体积金属材料吸收弹性变形功的能力，又称弹性比应变能。

7.力学性能指标：反映材料某些力学行为发生能力或抗力的大小。

8.弹性变形特点：应力与应变成比例，产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状

9. 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，称为滞弹性。

10.循环韧性：指在塑性区加载时材料吸收不可逆变形功的能力。

11.循环韧性应用：减振、消振元件。

12.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，称为包申格效应。

13.包申格应变：指在给定应力下，正向加载与反向加载两应力－应变曲线之间的应变差。

14.消除包申格效应：预先进行较大的塑性变形。在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶温度下退火。

三节：塑性

1.塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久 (塑性) 变形的能力.

2.影响材料屈服强度的因素：㈠ 内在因素. 1. 金属本性及晶格类型.主滑移面位错密度大，屈服强度大。2. 晶粒大小和亚结构. 晶界对位错运动具有阻碍作用。晶粒小可以产生细晶强化。都会使强度增加。3.溶质原子: 溶质元素溶入金属晶格形成固溶体,产生固溶强化。4，第二相. a.不可变形的第二相绕过机制. 留下一个位错环对后续位错产生斥力, b.可以变形的第二相切过机制.由于，质点与基体间晶格错排及位错切过第二相质点产生新界面需要做功，使强度增加。二） 外在因素：1.温度温度越高原子间作用越小位错运动阻力越低2.应变速率。应变速率越高强度越高。3.应力状态. 切应力分量越大强度越低

工程力学II（材料力学）试卷B

标准答案与评分

一、判断题：正确的划√，错误的划×（每小题2分,共10分） 1、× 2、× 3、× 4、× 5、√

二．填空题（每空2分计18分）

1． 强度 塑性

2．11r， 3212r

313r， 213232221421r

3． 变形

4． b

5． 惯性力不能忽略的荷载

三、单项选择题：请将正确答案的序号填入划线内（每小题2分,共10分）

1、C 2、B 3、B 4、C 5、A

四、作图题

1、简支梁的剪力图。作梁的弯矩图和 2、做图示梁的弯矩图。

荷载图，已知梁上没有集中力偶。

3m6m18kN14kN3m2kN lBl/2Fl/2FCA

3m6m18kN14kN3m3m6m3m20kN2kN/m54kNm48kNm lBl/2Fl/2CA

五、计算题

1、MPa41612213511050220220

2、铸铁制作的悬臂梁，尺寸及受力如图示，图中F＝20kN。梁的截面为T字形，形心坐标yc=96.4mm。已知材料的拉伸许用应力和压缩许用应力分别为[σ]+＝40MPa， [σ]－＝100MPa。试校核梁的强度是否安全。 (10分)

1400600FF2ACBzy15050200504.96（2分） （3分）

求反力1分

叠加每步1分

最后结果2分

（6分）

满足强度要求

3．一铰接结构如图示，在水平刚性横梁的B端作用有载荷F，垂直杆1，2的抗拉压刚度分别为E1A1,E2A2，若横梁AB的自重不计,求两杆中的内力。(8分)

变形协调方程

4、图示一悬臂滑车架，杆AB为18号工字钢（截面面积30.6cm2，Wz=185cm3），其长度为l=2.6m。试求当荷载F=25kN作用在AB的中点处时，杆内的最大正应力。设工字钢的自重可略去不计。（８分）