低碳钢拉伸试验(工程力学实践)参考答案20140518
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低碳钢拉伸试验
实验前数据：1、低碳钢：l0=100，d0=10+学号后三位÷1000
2、铸铁：l0=100，d0=10+学号后三位÷1000
试验后数据：1、低碳钢：l1=l0+学号后三位÷10，
d1=6+学号后三位÷1000，
P s=22+学号后三位÷1000，P b=33+学号后三位÷1000 2、铸铁：l1≈l0，d1=d0+0.02
P b=14+学号后三位÷1000
答:拉伸实验中试样的延伸率的大小同试样的材料有关，也与试件的标距有关，另外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)。
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；低碳钢具有明显的线弹性阶段、屈服阶段、局部颈缩阶段，而铸铁均无；低碳钢在变形到强化阶段有冷作硬化和冷作时效现象，而铸铁无。
低碳钢断口为直径缩小的杯锥状，断口组织为暗灰色纤维状组织。
铸铁断口为平齐的横截面，断口组织为闪光的结晶状组织。
答: 弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺寸和形状无关。
答: 逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
一、单项选择题
1 塑性材料冷作硬化后，材料的力学性能发生了变化。
试判断以下结论哪一个是正确的：_B_
(A) 屈服应力提高，弹性模量降低；
(B) 屈服应力提高，塑性降低；
(C) 屈服应力不变，弹性模量不变；
(D) 屈服应力不变，塑性不变。
2 低碳钢材料在拉伸实验过程中，不发生明显的塑性变形时，承受的最大应力应当小于的数值，有以下4种答案，请判断哪一个是正确的：_B_
(A) 比例极限；
(B) 屈服极限；
(C) 强度极限；
(D) 许用应力。
3 根据下图所示的三种材料试样的拉伸试验时的应力－应变曲线，得出如下四种结论，请判断哪一个是正确的：B_
(A) 强度极限σb1 = σb2＞σb3；
弹性模量E1 > E2 > E3；
延伸率δ1 > δ2 > δ3；
(B) 强度极限σb2 > σb1＞σb3；
弹性模量E2 > E1 > E3；
延伸率δ1 > δ2 > δ3；
(C) 强度极限σb1 = σb3＞σb2；
弹性模量E3 > E1 > E2；
延伸率δ3 > δ2 > δ1；
(D) 强度极限σb1 = σb2＞σb3；；
弹性模量E2 > E1 > E3；
延伸率δ2 > δ1 > δ3；
4 关于低碳钢试样拉伸至屈服时，有以下结论，请判断哪一个是正确的：_C__
(A) 应力和塑性变形很快增加，因而认为材料失效；
(B) 应力和塑性变形虽然很快增加，但不意味着材料失效； (C) 应力不增加，塑性变形很快增加，因而认为材料失效； (D) 应力不增加，塑性变形很快增加，但不意味着材料失效。
5 低碳钢加载→卸载→ 再加载路径有以下四种，请判断哪一个是正确的：__D ___ (A) OAB → BC →COAB ； (B) OAB → BD →DOAB ； (C) OAB → BAO →ODB ； (D) OAB → BD →DB 。
6关于材料的力学一般性能，有如下结论，请判断哪一个是正确的：_A __
(A) 脆性材料的抗拉能力低于其抗压能力； (B) 脆性材料的抗拉能力高于其抗压能力； (C) 塑性材料的抗拉能力高于其抗压能力； (D) 脆性材料的抗拉能力等于其抗压能力。
二、填空
低碳钢拉伸试验的应力-应变曲线（εσ-曲线），随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：
（1）弹性阶段（Ob 段）
在拉伸的初始阶段，εσ-曲线（Oa 段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。
线性段的最高点称为材料的_比例极限___（P σ），线性段的直线斜率即为材料的_拉压弹性模
量_(E )。
（2）屈服阶段（bc 段）
超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服。
使材料发生屈服的应力称为_屈服极限_（s σ）。
当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成0
45斜纹。
这是由于试件的0
45斜截面上作用有最大_切应力_，这些斜纹是由于材料沿最大_切应力_
作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。
（3）硬化阶段（ce 段）
若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如d d '-斜线），其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。
当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留的应变称为_塑性应变_，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。
卸载完之后，立即再加载，则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。
因此，如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验，其比例极限或弹性极限将得到提高，这一现象称为_冷作硬
化_。
σ
ε
a
b c
e
f
α
g
f '
h
o
d
在硬化阶段应力应变曲线存在一最高点，该最高点对应的应力称为材料的_强度极限_（b σ），其所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷b F 。
（4）颈缩阶段（ef 段）
试样拉伸达到强度极限b σ之前，在标距范围内的变形是均匀的。
当应力增大至强度极限b
σ之后，试样出现局部显著收缩，这一现象称为_局部颈缩_。
颈缩出现后，使试件继续变形所需载荷减小，故应力应变曲线呈现下降趋势，直至最后在f 点断裂。
试样的断裂位置处于颈缩处，断口形状呈杯状，这说明引起试样破坏的原因不仅有拉应力还有切应力。
三、名词解释 1 冷作硬化
将试样拉伸变形到材料的强化阶段卸载，将卸载后已有塑性变形的试样马上加载做拉伸实验，其比例极限或弹性极限将得到提高，这一现象称为冷作硬化。
2 σ0.2
对于无屈服阶段的塑性材料，规定对应于试件卸载后产生0.2%残余线应变的应力值作为屈服极限，称为名义屈服应力，用σ0.2表示。
3．
在拉伸的初始阶段εσ-曲线为一斜直线，即应力与应变成正比，此阶段称为线弹性变形阶段，该阶段的最高点称为材料的比例极限（P σ）。
4．
将试样拉伸变形超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却增长很快，此变形阶段称为屈服阶段，该阶段的最小应力值称为屈服极限（s σ）。
