第一章 机械力学性能习题参考答案

`第一章金属材料的力学性能1、在测定强度上σs和σ0.2有什么不同？答：σs用于测定有明显屈服现象的材料，σ0.2用于测定无明显屈服现象的材料。

2、什么是应力？什么是应变？它们的符号和单位各是什么？答：试样单位截面上的拉力称为应力，用符号σ表示，单位是MPa。

试样单位长度上的伸长量称为应变，用符号ε表示，应变没有单位。

3、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？断裂发生在哪一点？若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？答：b点发生缩颈现象，k点发生断裂。

若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑形性变，而是没有产生明显的塑性变形。

4、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。

5、在机械设计时采用哪两种强度指标？为什么？答：（1）屈服强度。

因为大多数机械零件产生塑性变形时即告失效。

（2）抗拉强度。

因为它的数据易准确测定，也容易在手册中查到，用于一般对塑性变形要求不严格的零件。

6、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料？采用何种材料为宜？材料的E值愈大，其塑性愈差，这种说法是否正确？为什么？答：应根据弹性模量选择材料。

要求刚度好的零件，应选用弹性模量大的金属材料。

金属材料弹性模量的大小，主要取决于原子间结合力（键力）的强弱，与其内部组织关系不大，而材料的塑性是指其承受永久变形而不被破坏的能力，与其内部组织有密切关系。

两者无直接关系。

故题中说法不对。

7、常用的硬度测定方法有几种？其应用范围如何？这些方法测出的硬度值能否进行比较？答：工业上常用的硬度测定方法有：布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法。

其应用范围：布氏硬度法应用于硬度值HB小于450的毛坯材料。

洛氏硬度法应用于一般淬火件、调质件。

维氏硬度法应用于薄板、淬硬表层。

采用不同方法测定出的硬度值不能直接比较，但可以通过经验公式换算成同一硬度后，再进行比较。

编者第一章 金属材料的力学性能习题解答1-1 什么是金属的力学性能? 根据载荷形式的不同，力学性能主要包括哪些指标?答：金属在各种不同载荷作用下表现出来的特性就叫力学性能。

根据载荷形式的不同，力学性能主要包括强度、硬度、塑性和冲击韧度等。

1-2 什么是强度? 什么是塑性? 衡量这两种性能的指标有哪些? 各用什么符号表示?答：金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力就是强度；衡量强度的主要指标有弹性极限σe 、抗拉强度σb 和屈服强度σs (σ0.2)等。

金属发生塑性变形但不破坏的能力称为塑性；衡量塑性的主要指标有断面收缩率ψ和伸长率δ。

1-3 低碳钢做成的d 0 = 10mm 的圆形短试样经拉伸试验，得到如下数据：F s = 21100N ， F b = 34500N ， l 1 = 65mm ， d 1 = 6mm 。

试求低碳钢的σs 、σb 、δ5、ψ。

答：原始试样截面积为)(5.781044A 22200mm d =⨯==ππ，试验后截面积为)(26.28644A 22211mm d =⨯==ππ；原始试样长度为)(501055l 00mm d =⨯==，故)(8.2685.78211000s MPa A F s ===σ )(5.4395.78345000b MPa A F b ===σ %30%100505065%1000015=-=⨯-=l l l δ %64%1005.7826.285.78%100A A A 010=⨯-=⨯-=ψ 1-4 什么是硬度? HBW 、HRA 、HRB 、HRC 各代表什么方法测出的硬度?答：硬度是衡量金属材料软硬程度的指标，是指金属抵抗局部弹性变形、塑性变形、压痕或划痕的能力。

HBW 代表用布氏硬度测定方法测出的硬度，HRA 、HRB 、HRC 各代表用洛氏硬度的A 、B 、C 三种不同的标尺测定出的硬度。

1-5 下列硬度要求和写法是否正确?HBW150 HRC40N HR00 HRB10 478HV HRA79 474HBW答：HBW150不正确；HRC40N 不正确；HR00不正确； HRB10不正确；478HV 正确；HRA79不正确；474HBW 正确。

作业01 力学性能 参考答案一、下列情况分别是因为哪一个力学性能指标达不到要求？1. 紧固螺栓使用后发生塑性变形。

( 屈服强度 )2. 齿轮正常负荷条件下工作中发生断裂。

( 疲劳强度 )3. 汽车紧急刹车时，发动机曲轴发生断裂。

( 冲击韧度 )4. 不锈钢圆板冲压加工成圆柱杯的过程中发生裂纹。

( 塑性 )5. 齿轮工作在寿命期内发生严重磨损。

( 硬度 )二、下列现象与哪一个力学性能有关？1. 铜比低碳钢容易被锯割。

( 硬度 )2. 锯条易被折断，而铁丝不易折断。

( 塑性 )p151-4 甲、乙、丙、丁四种材料的硬度分别为45HRC 、90HRB 、800HV 、240HBS ，试比较这四种材料硬度的高低。

答：45HRC →HV ：90HRB →HB ： 183901307300HRB 1307300HB ≈-=-= 所以，800HV ＞45HRC ＞240HBS ＞90HRB作业02a 金属结构与结晶 参考答案一、判断题（×）1. 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。

（×）2. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。

二、选择题（ b ）1. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：a. 越高b. 越低c. 越接近理论结晶温度（ b ）2. 为细化晶粒，可采用：a. 快速浇注b. 加变质剂c. 以砂型代金属型（ c ）3. 晶体中的位错属于：a. 体缺陷b. 面缺陷c. 线缺陷d. 点缺陷三、填空题1. 晶体与非晶体结构上的最根本的区别是，晶体内原子排列是：（有规则、周期性的）。

2. γ-Fe的一个晶胞原子数=（4 ）。

3. α-Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构：体心立方：（α-Fe、V ）；面心立方：（Al、Cu、Ni ）；密排六方：（Mg、Zn ）4. 实际金属晶体中存在：（点、线、面）三种缺陷，引起晶格（畸变）。

5. 结晶过程是靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是：（形核）和（晶核长大）。

第一章习题及答案1—1拉伸试验可以测定哪几种力学性能指标？答：拉伸试验可测定材料的强度和塑性。

1—2什么是强度?材料的强度指标有哪些？答:材料在载荷作用下抵抗塑性变形和破坏的能力称为强度。

强度的主要性能指标有屈服强度和抗拉强度。

１—3材料的塑性指标有哪些？答：材料的塑性指标有断后伸长率和断面收缩率。

1—４σｓ和σ0.2有什么区别？答：在力—伸长曲线上屈服点所对应的应力,即材料刚开始产生塑性变形时的最小应力称为屈服强度,用σs 表示。

它表示材料抵抗微量塑性变形的能力,是设计和选材的主要依据之一。

σｓ越大,其抵抗塑性变形的能力越强,越不容易发生塑性变形。

对于脆性材料,在拉伸试验时没有明显的屈服现象,难以测算其屈服点，工程上通常将试样产生0。

2％残留变形时的应力作为条件屈服极限,用σ０。

２表示。

1—5有一钢试样,其直径为10 ｍm,标距长度为50 mm ，当载荷达到1８8４0 Ｎ时，试样产生屈服现象。

载荷加至3611０ N 时，试样发生缩颈现象，然后被拉断,拉断后标距长度为7３ ｍm ，断裂处直径为６。

7 mm 。

试求该试样的σs 、Ｒm 、Ａ和Z.答:2S 0188403.145S P S σ==⨯＝24０M Ｐa m 0R b P S==2361103.145=⨯460MPa 000100%u l A l l l l-∆==⨯=7350100%50-⨯=46% 220200_5 3.35100%5U S S Z s s s ∆-==⨯==55.１１% １-6硬度试验方法有哪几种?常用的洛氏硬度有哪三种？说明其应用范围.答：布氏硬度试验、洛氏硬度试验和维氏硬度试验。

常用的洛氏硬度标尺有A 、B 、Ｃ三种：ＨRA 、HRB 和H ＲC 。

ＨRA 用于硬质合金、表面淬火层、渗碳层等硬度的测量。

ＨR Ｂ用于有色金属、退火和正火钢件等硬度的测量.ＨRC 用于淬火钢、调质钢件等硬度的测量。

１-7一紧固螺栓使用后发现有塑性变形,分析材料有哪些指标没有达到要求。

第1章机械工程材料的性能参考答案一、名词解释1．答：是指材料在外力的作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力应变关系的性能，主要包括弹性、强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等。

2．答：是指金属材料在密度、熔点、导热性、导电性、磁性、热膨胀性及热力等物理因素作用下，其所表现出的性能或固有的属性。

3．答：是指金属材料由固态向液态并有一定潜热吸收或放出时的转变温度。

4. 答：同一温度下单位体积物质的质量称为密度(g／cm3或kg／m3)，与水密度之比叫相对密度。

5.答：是指金属在室温或高温时抵抗各种介质的化学侵蚀能力。

主要的化学性能有耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。

6.答：是指金属材料要制成机械零件的过程中，所要采用某种加工方法制成成品的难易程度。

7.答：是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。

8.答：是指材料在拉伸试验过程中, 拉伸力不增加(保持恒定) 仍然能继续伸长(变形)时的应力。

屈服点用符号σ0..2表示，单位为N/mm2或MPa。

9.答：抗拉强度是指材料被拉断前所能承受的最大拉应力，用符号σb表示，单位为N/mm2或MPa。

10.答：是指金属在断裂前发生不可逆永久变形的能力。

11.答：是指材料被拉断后，标距的伸长量与原始标距的百分比，用符号δ表示。

12.答：金属材料在磁场中被磁化而呈现磁性强弱的性能称为磁性或导磁性,通常用磁导率μ来表示。

13.答：是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形的能力，即抵抗硬物压入或划伤的能力，它是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。

14.答：是指材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，或材料在断裂前吸收变形能量的能力，它是材料塑性和强度的综合表现。

15答：是指金属材料在循环应力作用下能经受无限多次循环而不断裂的最大应力值, 用以表征材料抵抗疲劳断裂的能力。

16.答：是指在常温下抵抗周围介质(如大气、燃气、水、酸、碱、盐、有毒气体等)侵蚀的能力，包括化学腐蚀和电化学腐蚀两种。

机械工程学第四版课后练习题含答案机械工程学是机械工程中的重要基础课程，是机械工程师必须要掌握的知识。

本文介绍的是机械工程学第四版课后练习题，包含了部分答案，希望能够帮助大家更好地掌握这门课程。

第一章绪论1.1 机械工程学基本定义问题1.机械工程学的基本定义是什么？机械工程学是一门研究材料、能量、力学及运动、力的传递、机械结构和机械系统设计、制造、控制及维护等问题的科学、技术与艺术。

1.2 认识材料1.说一下弹性和塑性的区别。

弹性是指当外力作用于物体时，物体会发生一定程度的形变，但随着外力的消失，物体能够完全恢复到原来的形态，称为弹性。

塑性是指当外力作用于物体时，物体会发生一定程度的形变，即物体的形状发生改变，但在外力消失后，物体不会完全恢复到原来的形态，称为塑性。

1.3 认识力的大小问题1.什么是力的大小？力的大小是指是一种物理量，表示力的强度大小的大小。

力的大小通常用牛（N）作为单位。

第二章静力学2.1 质点和刚体1.质点和刚体的区别是什么？质点是没有大小的点，只有质量，并且不受形变的物体，被认为是地球表面一个点处质量的重心，在计算力学问题时可以忽略它的长度和宽度。

刚体是一个固定形状的物体，它的每个点都不能发生相对位置的变化，即不受形变的物体。

2.2 力的合成1.什么是力的合成？力的合成是指将两个或多个力的作用效果替换为一个力的作用效果的运算过程。

2.3 平衡条件1.什么是平衡条件？当一个物体处于静止状态或匀速直线运动时，称为平衡状态，此时物体所受合外力为零。

平衡条件是物体处于平衡状态所需满足的条件，通常包括力的平衡条件和力矩的平衡条件。

第三章动力学3.1 力的概念1.什么是力？力是一种物理学概念，是指物体之间的相互作用，可以用来描述物体的运动状态和变形状态。

3.2 牛顿运动定律1.牛顿的第一运动定律是什么？牛顿的第一运动定律是说：一个物体如果受到合外力的作用为零，它将保持静止或匀速直线运动的状态。

第一章金属材料的力学性能1、在测定强度上σs和σ0.2有什么不同？答：σs用于测定有明显屈服现象的材料，σ0.2用于测定无明显屈服现象的材料。

2、什么是应力？什么是应变？它们的符号和单位各是什么？答：试样单位截面上的拉力称为应力，用符号σ表示，单位是MPa。

试样单位长度上的伸长量称为应变，用符号ε表示，应变没有单位。

3、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？断裂发生在哪一点？若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？答：若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑形性变，而是没有产生明显的塑性变形。

4、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。

5、在机械设计时采用哪两种强度指标？为什么？答：（1）屈服强度。

因为大多数机械零件产生塑性变形时即告失效。

（2）抗拉强度。

因为它的数据易准确测定，也容易在手册中查到，用于一般对塑性变形要求不严格的零件。

6、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料？采用何种材料为宜？材料的E值愈大，其塑性愈差，这种说法是否正确？为什么？答：应根据弹性模量选择材料。

要求刚度好的零件，应选用弹性模量大的金属材料。

金属材料弹性模量的大小，主要取决于原子间结合力（键力）的强弱，与其内部组织关系不大，而材料的塑性是指其承受永久变形而不被破坏的能力，与其内部组织有密切关系。

两者无直接关系。

故题中说法不对。

7、常用的硬度测定方法有几种？其应用范围如何？这些方法测出的硬度值能否进行比较？答：工业上常用的硬度测定方法有：布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法。

其应用范围：布氏硬度法应用于硬度值HB小于450的毛坯材料。

洛氏硬度法应用于一般淬火件、调质件。

维氏硬度法应用于薄板、淬硬表层。

采用不同方法测定出的硬度值不能直接比较，但可以通过经验公式换算成同一硬度后，再进行比较。

8、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？各适用于何种场合。

第一章机械设计概论第二章机械设计总论1－8 零件的工作安全系数为____2_______。

（1）零件的极限应力比许用应力（2）零件的极限应力比零件的工作应力（3）零件的工作应力比许用应力（4）零件的工作应力比零件的极限应力。

1－9 机械零件的强度条件可以写成______3_____。

（1）σ≤[σ]，τ≤[τ]或Sσ≤[S]σ，Sτ≤[S]τ（2）σ≥[σ]，τ≥[τ]或Sσ≥[S]σ，Sτ≥[S]τ（3）σ≤[σ]，τ≤[τ]或Sσ≥[S]σ，Sτ≥[S]τ（4）σ≥[σ]，τ≥[τ]或Sσ≤[S]σ，Sτ≤[S]τ式中σ、τ是危险截面处的最大应力；[σ]、[τ]是许用应力；Sσ、Sτ是危险截面处的实际安全系数；[S]σ、[S]τ分别为正应力和切应力时的许用安全系数。

1－10 一直径d=18mm的等截面直杆，杆长为800mm，受静拉力F=36kN，杆材料的屈服点σs=360MPa，取许用安全系数[S]σ=1.8，则该杆的强度___3________。

（1）不足（2）刚好满足要求（3）足够1－11 一零件用45钢制成，工作时受静拉力，危险截面处的最大应力σ＝160MPa，材料的屈服极限为σs=360MPa，硬度200HBS，许用拉应力[σ]=225MP a，则该零件的许用安全系数[S]σ＝____3_______。

（1）1.13 （2）1.25 （3）1.60 （4）21－14 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的___2________。

（1）屈服点（2）疲劳极限（3）强度极限（4）弹性极限1－23 设计机器的方法大体上有几种？它们各有什么特点？1－25 机器设计应满足哪些基本要求？机械零件设计应满足哪些基本设计要求？1－33 什么是机械零件的失效？机械零件可能的失效形式主要有哪些？1－43 提高零件强度的措施有哪些？第三章机械零件的疲劳强度设计一、选择题3－1 45钢的持久疲劳极限σ-1＝270MPa,，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5×106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为______1______MPa。

1.解：根据势能相等原理：则系统的等效刚度为2解：分别对圆盘左右两边的轴求刚度，由于两轴并联，所以系统的等效刚度：。

3解：有材料力学得，中间点的静挠度为：所以固有角频率为：。

则，于是只需要求出系统的等效质量即可。

有材料力学得：设中间点的挠度为，令物体m在振动过程中的最大速度为：。

于是梁上各点的最大运动速度为：。

中间点的最大动能为：系统的最大动能为：系统的等效质量为：将该式子带入到4.解：在空气中： (1在液体中有系统的振动方程：（2）(3结合(1(3可得：将上式变形后得：5解质量m产生的离心惯性力是。

它在L法线方向的分量（是摆线与O之间的夹角）由几何关系可以得到：（是摆线与水平线之间的夹角）当摆角很小时有：质量m的切向加速度：，（是摆线与质量到O连线的夹角）二力对点取力矩的合力应等于零。

整理后得到（1）无阻尼受迫振动方程为：（2）将（1）（2）对比后得到：系统的固有角频率为：6解：杆与水平面的夹角为，则利用等效质量和等效刚度先把原系统简化到B 点，根据简化后动能相等。

简化前后势能相等。

固有频率：7解：在临界位置系统的自由振动方程的解为：其中，到达平衡位置时，令带入相关数据得8解：在临界点状态时系统的自由度振动方程解为：其中（1）（2）到达平衡位置时，由（1）可得令带入相关数据得到达最远位置时，由（2）可得带入到（1）可得9解：系统的振动方程为其解为式中常数由初始条件确定，利用（1）可得带入（1）得初始响应为：（2）由已知条件可知，。

带入（2）近似得到。

式子中固有频率为，10解:有图示可得F（t）的方程式由傅里叶级数求各项系数分别为将带入。

系统的振动方程为：其中解方程后得：。

机械工程材料练习题参考答案第一章工程材料的力学性能2.有一钢试样，其直径为10mm，标距长度为50mm，当拉伸力达到18840N时试样产生屈服现象；拉伸力加至36110N时，试样产生颈缩现象，然后被拉断；拉断后标距长度为73mm，断裂处直径为6.7mm，求试样的屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率。

解:由题中条件及计算公式得σs =Fs/So=18840/（*102/4）=240(N/mm2)σb=Fb/So=36110/（*102/4）=460(N/mm2)δ=(L1-L0)/L0×100%=(73-50)/50=46%ψ=(S0-S1)/S0×100%={*102/4)- *4)}/（*102/4）=/100=%答:试样的Re=240(N/mm2)、Rm=460(N/mm2)、δ=46%、ψ=%。

4．有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件的截面形状来解决。

哪种方法合理？为什么？（参见教材第6页）第二章工程材料的基本知识第一部分金属的晶体结构与纯金属的结晶1.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构，分别指出其配位数、致密度、晶胞原子数、晶胞原子半径。

（参见第二章第一节）2.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。

晶体中配位数和致密度越大，则晶体中原子排列越紧密。

3.晶面指数和晶向指数有什么不同？答：晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为[]uvw；晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为() hkl。

4.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。

《机械基础（第二版）习题册》参考答案第一章：机械基础概述1.1 机械的定义机械是一种将能量转换为力和运动的装置，用于完成各种任务。

1.2 机械基础的重要性机械基础是学习和理解机械工程的基础，它包括机械工程的基本原理和基本知识。

1.3 机械基础的组成机械基础包括力学、热学、材料力学和机械设计等多个学科领域。

第二章：力学2.1 力的定义与表示力是物体之间相互作用的结果，通常用矢量表示。

2.2 力的分类力可以分为接触力和非接触力两类，接触力包括摩擦力、张力等，非接触力包括重力、电磁力等。

2.3 力的作用效果力的作用效果包括平衡、静力学平衡和动力学平衡等。

第三章：热学3.1 温度和热量温度是物体内部分子热运动的强弱程度的度量，热量是物体间传递的能量。

3.2 热传递热传递包括导热、对流和辐射三种方式。

3.3 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律，表明能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量不变。

第四章：材料力学4.1 弹性和塑性材料的力学性质包括弹性和塑性，弹性材料在受力后会恢复原状，塑性材料则会发生形变。

4.2 杨氏模量杨氏模量是衡量材料刚度的参数，它描述了单位应力引起的单位应变。

4.3 受力分析受力分析是研究力的大小和方向的方法，可以用来计算物体在各个方向上的受力情况。

第五章：机械设计5.1 机械设计的基本原则机械设计的基本原则包括安全、可靠、经济和可维护等。

5.2 机械设计的流程机械设计的流程包括需求分析、方案设计、详图设计和制造等几个阶段。

5.3 机械设计的常用工具机械设计的常用工具包括计算机辅助设计(CAD)软件和有限元分析(FEA)软件等。

以上是对《机械基础（第二版）习题册》的参考答案的简要介绍，具体内容请参考相关习题册。

希望以上内容能够帮助你更好地理解和学习机械基础知识。

第1章机械工程力学1 .简述非自由质点系的虚位移。

质点系各质点之间，质点系与外部之间都由约束联系着。

所谓非自由质点系的虚位移，是指在不破坏约束的情况下，质点系中各质点所具有的、几何相容的、任意的一组虚位移。

为了不破坏约束条件，质点系各质点的虚位移之间必须满足一定的关系。

2 .简述理想约束。

在很多情况下，约束力与约束所允许的虚位移相互垂直，约束力所做的虚功等于零，一些系统内部相互作用的约束力所做的虚功之和也等于零，这些约束统称为理想约束。

表达式为:∑Λ∙配=O3 .解释机械振动。

机械振动是日常生活和工程中普遍存在的现象，如钟摆的摆动、汽车的颠簸、混凝土振动捣实、地震等，其特点是物体围绕其平衡位置做往复运动。

掌握机械振动的基本规律，可以更好地利用有益的振动并减小振动的危害。

机械系统的振动往往是非常更杂的,应先根据具体情况及要求将机械系统简化为单自由度系统、多自由度系统及连续体等物理模型，再运用力学原理及数学工具进行分析。

本节只研究单自由度和多自由度系统的振动。

单自由度系统的振动反映了振动的一些最基本的规律;两自由度系统的一些特点可推广到多自由度系统中。

4 .简述隔振。

在工程中，振动是不可避免的，因为有许多回转机械中的转子不可能达到绝对平衡，往复机械的惯性力更无法平衡，这些都是振动的来源。

对这些不可避免的振动只能采用各种方法进行隔振或减振。

将振源与需要防振的物体之间用弹性元件和阻尼元件进行隔离，这种措施称为隔振使振动物体的振动减弱的措施称为减振。

隔振分为主动隔振和被动隔振两类。

5 .简述两自由度系统振动问题的分析。

两自由度系统振动问题的分析步骤与单自由度系统振动问题的分析步骤基本相似,但是两自由度系统的振动需要由两个方程来描述，求出两个固有角频率（也称主频率）。

若系统以其中一个固有角频率做简谐振动，则称这种振动为主振动。

在主振动中，两个坐标之间存在一定的关系，表示做此主振动时系统的振型，这种振型称为系统的固有振型（也称主振型）。

第一章绪论力学性能(含答案)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。

第一章 机械力学性能习题参考答案一、填空题1．材料的力学性能的主要指标有 强度 、 硬度 、 冲击韧性 、 塑性 等。

2．HBS250～300应改为250～300 HBS ；600～650HBS 应改为600～650HBW 或600～650HV ；5～10HRC 应改为5～10HBS ；HRC70～75应改为 70～75HRA 。

3．σs 表示 屈服强度 ，σr0.2：表示 条件屈服强度 ，其数值越大，材料抵抗 塑性变形 的能力越大。

4．材料常用的塑性指标有延伸率 和 面缩率 两种。

其中用面缩率表示塑性更接近材料的真实变形。

二、是非题( F )1．机器中的零件在工作时，材料强度高的不会变形，材料强度低的一定会产生变形；( F )2．材料的E 越大，其塑性越差；( F )3．屈服点是表征材料抵抗断裂能力的力学性能指标；( F )4．所有的金属材料均有明显的屈服现象。

三、思考题1．现测得长、短两根圆形截面标准试样的δ5，和δ10均为25%，其原始直径为d 0=10mm,求两试样拉断后的标距长度是多少?哪一根试样的塑性好?为什么？解：由下列公式可算得：不能判断试样塑性好坏；因为只有当L0 /d0为常数时，塑性值才有可比性。

2．标准规定，15钢的力学性能指标不应低于下列数值，σb ≥372(MPa)，σs ≥225(MPa)，δ5≥27%，ψ≥55%。

现将购进的15钢制成d 0=10mm 的圆形截面短试样，经拉伸试验后测得F b =34500N ，F s =21100N ，L 1=65mm ，d l =6mm 。

试问，这批15钢的力学性能是否合格? 解：由屈服强度和抗拉强度公式得100100%l l l δ-=⨯()1100025%1010125mm d d L =⨯+=()150025%5562.5mmd d L =⨯+=()221100268.79103.142S MPa σ==⨯()234500439.49103.142b MPa σ==⨯56550100%30%50δ-=⨯=222106100%64%10ψ-=⨯=因为σs＞［σs ］，σb＞［σb］，δ＞［δ］，ψ＞［ψ］。

第一章思考题（答案）1、何谓强度，强度的主要指标有哪几种？写出它们的符号和单位。

答：强度是指在外力作用下材料抵抗变形和破坏的能力。

强度的主要指标有：弹性极限（）、屈服极限(有屈服现象的材料,没有屈服现象的材料)和强度极限( )。

单位一般均用MP a（）2、何谓塑性，材料的塑性指标有哪几种？写出它们的符号。

答：塑性是指在外力作用下材料产生永久变形而不会破坏的能力。

用伸长率(δ)和断面收缩率(ψ) 来表示3．何谓冲击韧性？写出冲击韧性的符号及单位。

答：冲击韧性是指材料抵抗冲击力的能力。

，单位为（）4．布氏硬度与洛氏硬度的测定方法有何区别？它们宜测什么材料？答：布氏硬度值用球面压痕单位表面积上所承受的平均压力来表示。

优点:准确;不足:不能测太薄和硬度较高材料。

将金刚石压头(或钢球压头), 在先后施加两个载荷(预载荷F0和总载荷F)的作用下压入金属表面。

总载荷F为预载荷F0和主载荷F1之和。

卸去主载荷F1后, 测量其残余压入深度h, 用h与h0之差△h来计算洛氏硬度值。

优点:方便,能测太薄和硬度较高材料;不足:准确程度差5．金属的结晶过程是怎样的？晶粒的大小对机械性能有何影响？如何获得细晶组织。

答：金属的结晶包括两个基本过程：形核与长大。

形核有两种方式：在液态金属中，存在大量尺寸不同的短程有序的原子集团。

当温度降到结晶温度以下时，短程有序的原子集团变得稳定，不再消失，成为结晶核心；实际金属内部往往含有许多其它杂质。

当液态金属降到一定温度后，有些杂质可附着金属原子，成为结晶核心。

晶体的长大有两种方式：当冷却速度较慢时，金属晶体以其表面向前平行推移的方式长大。

晶体长大时，不同晶面的垂直方向上的长大速度不同；当冷却速度较快时，晶体的棱角和棱边的散热条件比面上的优越，因而长---------------------------------------------------------精品文档大较快，成为伸入到液体中的晶枝。

第1章材料的性能一、选择题1.表示金属材料屈服强度的符号是〔B〕A.σ B.σs C.σb D.σ-12.表示金属材料弹性极限的符号是〔A〕A.σeB.σs C.σb D.σ-13.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是〔B〕A.HB B.HRC C.HV D.HS4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫〔A 〕 A.强度B.硬度C.塑性D.弹性二、填空1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗〔变形〕或〔破坏〕的能力。

2.金属塑性的指标主要有〔伸长率〕和〔断面收缩率〕两种。

3.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。

4.常用测定硬度的方法有〔布氏硬度测试法〕、〔洛氏硬度测试法〕和维氏硬度测试法。

5.疲劳强度是表示材料经〔无数次应力循环〕作用而〔不发生断裂时〕的最大应力值。

三、是非题1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。

是2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。

是3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。

四、改正题1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。

将冲击载荷改成交变载荷2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。

将HB改成HR3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。

将疲劳强度改成冲击韧性4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。

将冲击韧性改成断面收缩率5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。

将载荷改成冲击载荷五、简答题1.说明以下机械性能指标符合所表示的意思：σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。

σs:屈服强度σ0.2：条件屈服强度HRC：洛氏硬度〔压头为金刚石圆锥〕σ-1: 疲劳极限σb: 抗拉强度σ5：l0=5d0时的伸长率〔l0=5.65s01/2〕HBS:布氏硬度〔压头为钢球〕第2章材料的构造一、选择题1. 每个体心立方晶胞中包含有〔B〕个原子A.1 B.2 C.3 D.42. 每个面心立方晶胞中包含有〔C〕个原子A.1 B.2 C.3 D.43.属于面心立方晶格的金属有〔C〕A.α-Fe,铜B.α-Fe,钒C.γ-Fe,铜D.γ-Fe,钒4.属于体心立方晶格的金属有〔B〕A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬C.γ-Fe,铝D.γ-Fe,铬5.在晶体缺陷中，属于点缺陷的有〔A〕A.间隙原子B.位错C.晶界D.缩孔6. 在立方晶系中,指数一样的晶面和晶向(B)A.相互平行B.相互垂直C.相互重叠D.毫无关联7. 在面心立方晶格中,原子密度最大的晶面是(C)A.(100)B.(110)C.(111)D.(122)二、是非题1. 金属或合金中,凡成分一样、构造一样，并与其他局部有界面分开的均匀组成局部称为相。

机械基础习题册第一版答案机械基础习题册第一版答案机械基础是工程领域中的一门重要课程，它涉及到机械设计、制造、维修等方面的知识。

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第一章：力学基础1. 一个物体的质量是10kg，它的重力是多少？答案：重力等于物体的质量乘以重力加速度，即重力 = 质量× 重力加速度。

假设重力加速度为9.8 m/s²，则该物体的重力为10 kg × 9.8 m/s² = 98 N。

2. 一个物体以10 m/s的速度沿着水平方向运动，它的动能是多少？答案：动能等于物体的质量乘以速度的平方的一半，即动能= 1/2 × 质量× 速度²。

假设物体的质量为5 kg，则它的动能为1/2 × 5 kg × (10 m/s)² = 250 J。

第二章：静力学1. 一个物体受到一个10 N的水平力和一个15 N的竖直力，求合力的大小和方向。

答案：合力等于两个力的矢量和。

根据勾股定理，合力的大小为√(10² + 15²) ≈ 18.03 N。

合力的方向可以通过求反正切来计算，即方向 = arctan(15 N/10 N) ≈ 56.31°。

2. 一个物体在水平地面上，受到一个10°角度斜向上的力和一个20°角度斜向下的力，求合力的大小和方向。

答案：首先将斜向上的力和斜向下的力分解成水平和竖直方向的分力。

然后将水平分力和竖直分力分别相加。

最后，根据勾股定理计算合力的大小，根据反正切计算合力的方向。

第三章：动力学1. 一个物体以5 m/s的速度沿着水平方向运动，受到一个10 N的水平力，求物体的加速度。

答案：根据牛顿第二定律，加速度等于物体所受合力除以物体的质量，即加速度 = 合力 / 质量。

机械力学性能测试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 金属材料的弹性模量是指（）。

A. 材料在弹性范围内，应力与应变的比值B. 材料在外力作用下，应力与应变的比值C. 材料在外力作用下，应变与应力的比值D. 材料在断裂时，应力与应变的比值答案：A2. 金属材料的屈服强度是指（）。

A. 材料在弹性变形阶段的最大应力B. 材料在塑性变形阶段的最小应力C. 材料在外力作用下，开始产生永久变形的应力D. 材料在外力作用下，达到断裂的应力答案：C3. 金属材料的硬度是指（）。

A. 材料抵抗塑性变形的能力B. 材料抵抗弹性变形的能力C. 材料抵抗断裂的能力D. 材料抵抗磨损的能力答案：A4. 金属材料的冲击韧性是指（）。

A. 材料在冲击载荷作用下吸收能量的能力B. 材料在静载荷作用下吸收能量的能力C. 材料在拉伸载荷作用下吸收能量的能力D. 材料在压缩载荷作用下吸收能量的能力答案：A5. 金属材料的疲劳强度是指（）。

A. 材料在循环载荷作用下达到断裂的应力B. 材料在循环载荷作用下达到屈服的应力C. 材料在静载荷作用下达到断裂的应力D. 材料在静载荷作用下达到屈服的应力答案：A二、填空题（每题2分，共10分）1. 金属材料的______是指材料在受到外力作用时，能保持其形状和尺寸不变的能力。

答案：刚度2. 金属材料的______是指材料在受到外力作用时，能够产生形变而不破坏的能力。

答案：塑性3. 金属材料的______是指材料在受到外力作用时，能够抵抗断裂的能力。

答案：韧性4. 金属材料的______是指材料在受到外力作用时，能够抵抗永久变形的能力。

答案：弹性5. 金属材料的______是指材料在受到外力作用时，能够抵抗磨损的能力。

答案：耐磨性三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述金属材料的硬度测试方法有哪些？答案：金属材料的硬度测试方法主要包括布氏硬度测试、洛氏硬度测试、维氏硬度测试和肖氏硬度测试等。

习题集部分参考答案吴超华老师提供1工程材料的分类与性能思考题1.写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。

答：σe: 弹性极限，试样发生最大弹性变形时对应的应力值。

σs: 屈服强度（屈服点），试样拉伸中载荷达到S点后，发生屈服现象，S点对应的应力值称为屈服强度。

σ0.2: 试验产生0.2%的残余塑性变形时对应的屈服强度σb: 抗拉强度，试样在断裂前所能承受的最大应力。

σ-1: 疲劳强度，材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。

δ: 伸长率，试样拉断后的标距伸长量与原始标距之比。

φ: 收缩率，试样拉断处横截面积的收缩量与原始横截面积之比。

α冲击韧性，材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。

KV：HRC: 洛氏硬度，在洛氏硬度计上，将顶角为1200的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬硬钢球压头在一定载荷F的作用下压入被测材料的表面，然后根据压痕的深度来测量所得的硬度值。

HV: 维氏硬度，将顶角为1360的正四棱锥金刚石压头以一定的载荷压入试样表面并保持一定的时间后卸除试验力，所使用的载荷与试样表面上形成的压痕的面积之比。

HBS: 布氏硬度，用一直径为D的标准钢球,以一定压力P将球在被测金属表面上经T 秒后，撤去压力，由于塑性变形,在材料表面形成一个凹印，用这个凹印的球形面积去除压力P，由所得值表示材料硬度。

2.低碳钢试验在受到静拉力作用直至拉断时经过怎样的变形过程？答：先是弹性变形阶段（Oe段）；然后是屈服阶段（es段）；再是强化阶段（sb段）；最后是缩颈阶段（bk段）。

如图1所示。

3.3. 通常把工程材料分为哪几类？各举二个例子。

答：工程材料一般分为金属材料、非金属材料和复合材料。

金属材料如汽车发动机的缸体、连杆、活塞和气门等。

非金属材料如各种塑料（公交车上的塑料座椅、汽车驾驶台的塑料面板和各种塑料玩具等）、橡胶（汽车轮胎、密封条等）、陶瓷（花瓶、唐三彩、瓷碗等）。

复合材料如碳纤维、玻璃钢和风力机叶片等。