材料力学思考题答案-精选.pdf

第一章绪论第一节材料力学的任务与研究对象一、材料力学的任务1.研究构件的强度、刚度和稳定度载荷：物体所受的主动外力约束力：物体所受的被动外力强度：指构件抵抗破坏的能力刚度：指构件抵抗变形的能力稳定性：指构件保持其原有平衡状态的能力2.研究材料的力学性能二、材料力学的研究对象根据几何形状以及各个方向上尺寸的差异，弹性体大致可以分为杆、板、壳、体四大类。

1.杆：一个方向的尺寸远大于其他两个方向的尺寸的弹性体。

轴线：杆的各截面形心的连线称为杆的轴线；轴线为直线的杆称为直杆；轴线为曲线的杆称为曲杆。

按各截面面积相等与否，杆又分为等截面杆和变截面杆。

2.板：一个方向的尺寸远小于其他两个方向的尺寸，且各处曲率均为零，这种弹性体称为板3.壳：一个方向的尺寸远小于其他两个方向的尺寸，且至少有一个方向的曲率不为零，这种弹性体称为板4.体：三个方向上具有相同量级的尺寸，这种弹性体称为体。

第二节变形固体的基本假设一、变形固体的变形1.变形固体：材料力学研究的构件在外力作用下会产生变形，制造构件的材料称为变形固体。

（所谓变形,是指在外力作用下构建几何形状和尺寸的改变。

）2.变形弹性变形：作用在变形固体上的外力去掉后可以消失的变形。

塑性变形：作用在变形固体上的外力去掉后不可以消失的变形。

又称残余变形。

二、基本假设材料力学在研究变形固体时，为了建立简化模型，忽略了对研究主体影响不大的次要原因，保留了主体的基本性质，对变形固体做出几个假设：连续均匀性假设认为物体在其整个体积内毫无间隙地充满物质，各点处的力学性质是完全相同的。

各向同性假设任何物体沿各个方向的力学性质是相同的小变形假设认为研究的构件几何形状和尺寸的该变量与原始尺寸相比是非常小的。

第三节 构件的外力与杆件变形的基本形式一、构件的外力及其分类1.按照外力在构件表面的分布情况:度，可将其简化为一点分布范围远小于杆的长集中力：一范围的力连续分布在构件表面某分布力： 二、杆件变形的基本形式杆件在各种不同的外力作用方式下将发生各种各样的变形，但基本变形有四种：轴向拉伸或压缩、剪切、扭转和弯曲。

第一章 单向静拉伸力学性能一、 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。

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12.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。

13.比例极限：应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。

14.解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。

晶体学平面－－解理面，一般是低指数、表面能低的晶面。

15.解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。

16.静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。

材料力学实验思考题实验一：拉伸与压缩1、金属机械性能主要指金属材料的、、、。

其中与主要反映材料的强度，与反映材料的可塑性和延展性。

2、在拉伸和压缩实验中，测量试样的直径时要求在一个截面上交叉90度测取两次是为了消除试样的椭圆度误差。

而在三个截面平均直径中取其最小值的意义是求得试样的最小横截面积。

3、低碳钢拉伸时有明显的“四个”阶段，它们分别是：、、、。

4、工程上通常把伸长率大于的材料称为塑性材料。

5、对于没有明显屈服极限的塑性材料，通常用名义屈服应力来定义，也就是产生 0.2％塑性应变的应力。

6、低碳钢的失效应力为，最大应力为；铸铁的失效应力为，最大应力为。

7、在拉伸实验中引起低碳失效的主要原因是，断裂的主要原因是。

而引起铸铁断裂的主要原因是，这说明低碳钢的能力大于。

而铸铁能力大于。

8、对于铸铁试样，拉伸破坏发生在___________面上，是由___________应力造成的。

压缩破坏发生在___________面上，是由_______应力造成的。

扭转破坏发生在___________面上，是由_______应力造成的。

9、低碳钢试样和铸铁试样的扭转破坏断口形貌有很大的差别。

低碳钢试样的断面与横截面重合，断面是最大切应力作用面，断口较为齐平，可知为剪切破坏；铸铁试样的断面是与45的螺旋面，断面是最大拉应力作用面，断口较为粗糙，因而是最大拉应试样的轴线成o力造成的拉伸断裂破坏。

10、图示为三种材料的应力—应变曲线，则：弹性模量最大的材料是（A）；强度最高的材料是（A）；塑性性能最好的材料是（C）。

11、低碳钢的拉伸应力—应变曲线如图所示，若加载至C点，然后卸载，则应力回到零值的路径是沿（C）A：曲线cbao;B：曲线cbf(b f∥oa);C：曲线ce(ce∥oa);D：曲线cd(cd∥oσ);12、对于同一种材料，采用长标距试样和短标距试样，实验所得伸长率是否相同？截面收缩率是否相同？13、金属材料拉伸时，弹性模量E是在（）测定的。

材料力学复习思考题1. 材料力学中涉及到的内力有哪些？通常用什么方法求解内力？轴力，剪力，弯矩，扭矩。

用截面法求解内力2. 什么叫构件的强度、刚度与稳定性？保证构件正常或安全工作的基本要求是什么？杆件的基本变形形式有哪些？构件抵抗破坏的能力称为强度。

构件抵抗变形的能力称为刚度。

构件保持原有平衡状态的能力称为稳定性。

基本要求是：强度要求，刚度要求，稳定性要求。

基本变形形式有：拉伸或压缩，剪切，扭转，弯曲。

3. 试说出材料力学的基本假设。

连续性假设：物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。

均匀性假设：物体内，各处的力学性质完全相同。

各向同性假设：组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。

小变形假设：材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形或位移,其大小远小于其原始尺寸 。

4. 什么叫原始尺寸原理？什么叫小变形？在什么情况下可以使用原始尺寸原理？可按结构的变形前的几何形状与尺寸计算支反力与内力叫原始尺寸原理。

可以认为是小到不至于影响内力分布的变形叫小变形。

绝大多数工程构件的变形都极其微小，比构件本身尺寸要小得多，以至在分析构件所受外力（写出静力平衡方程）时可以使用原始尺寸原理。

5. 轴向拉伸或压缩有什么受力特点和变形特点。

受力特点：外力的合力作用线与杆的轴线重合。

变形特点：沿轴向伸长或缩短6. 低碳钢在拉伸过程中表现为几个阶段？各有什么特点？画出低碳钢拉伸时的应力－应变曲线图，各对应什么应力极限。

弹性阶段：试样的变形完全弹性的，此阶段内的直线段材料满足胡克定律εσE =。

p σ --比例极限。

e σ—弹性极限。

屈服阶段：当应力超过b 点后，试样的荷载基本不变而变形却急剧增加，这种现象称为屈服。

s σ--屈服极限。

强化阶段：过屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变形的能力， 要使它继续变形必须增加拉力.这种现象称为材料的强化。

b σ——强度极限局部变形阶段：过e 点后，试样在某一段内的横截面面积显箸地收缩，出现 颈缩 (necking)现象，一直到试样被拉断。

材料力学思考题1. 强度、刚度、稳定性的概念？强度：强度要求就是指构件应有足够的抵抗破坏的能力。

刚度：刚度要求就是指构件应有足够抵抗变形的能力。

稳定性：稳定性要求就是指构件应有足够的保持原有平衡型态的能力。

2. 材料力学的研究对象是什么？材料的力学性能3. 材料力学的任务是什么？在满足强度、刚度和稳定性要求的前提下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。

4. 变形固体的基本假设有哪些？连续性假设：均匀性假设；个相同性假设。

5. 外力是如何分类的？按外力的作用方式分为：表面力和体积力。

按载荷随时间变化的特点，又可分成静载荷和动载荷。

6. 内力、应力的概念？内力：物体因受外力作用而变形，其内部格部分之间因相对位置改变而引起的相互作用就是内力。

应力：单位面积上的内力。

7. 应变有哪两种？切应变和角应变8. 杆件变形的基本形式有哪些？其各自受力特点是什么？拉伸或压缩：这类变形形式是由大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线重合的一对力引起的，表现为杆件长度的身长或缩短。

剪切：一对垂直于杆件轴线的横向力，他们大小相等、方向相反、作用线相互平行且靠的很近。

扭转：大小相等、转向相反、作用面都垂直于杆轴线的两力偶引起的。

表现为杆件的任意两个横截面发生绕轴线的相对转动。

弯曲：作用垂直于杆件轴线的横向力，或作用一对大小相等、转向相反的力偶引起的，表现为杆件轴线有直线变为曲线。

9. 简述轴向拉伸和压缩时的平面假设。

变形前原为平面的横截面，变形后仍保持为平面且仍垂直于轴线。

10. 简述轴向拉伸和压缩时横截面正应力如何分布。

正应力均匀分布于横街面上。

11. 哪个角度斜截面切应力最大？与杆件轴线成45°的斜截面上切应力最大。

12. 简述材料力学的力学性能。

指材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性。

13. 通过拉伸和压缩实验，可获得材料的力学性能强度指标和索性指标有哪些？比例极限（弹性极限）σp、屈服极限σs、强度极限σb、弹性模量E、伸长率δ和断面收缩率ψ。

填空：1．影响材料弹性模数的因素有、、、、、等。

2．提供材料弹性比功的途径有二，提高材料的，或降低。

3．退火态和高温回火态的金属都有包申格效应，因此包申格效应是具有的普遍现象。

4．金属材料常见的塑性变形机理为晶体的和两种。

5．多晶体金属材料由于各晶粒位向不同和晶界的存在，其塑性变形更加复杂，主要有各晶粒变形的及各晶粒变形的的特点。

6．影响金属材料屈服强度的因素主要有、、、、等。

7．产生超塑性的条件是（1）；（2）；（3）。

8．材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段，根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程，可以将断裂分为与；按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径，分为和；按照微观断裂机理分为和；按作用力的性质可分为和。

9.包申格效应：金属材料经过的塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力；，规定残余伸长应力的现象。

10．剪切断裂的两种主要形式为、和。

11．解理断口的基本微观特征为、和。

12．韧性断裂的断口一般呈杯锥状，由、和三个区域组成。

13．韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，其中又分为、和。

14.材料在受到应力作用时压力状态最硬，其分量为零，材料最易发生，适用于揭示塑性较好的金属材料的脆性倾向。

时，正应力分量较大，切应力分量较小，应力状态较硬。

一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验；时应力状态较软，材料易产生塑性变形，适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料；材料的硬度试验属于状态，应力状态非常软，可在各种材料上进行。

15. 材料缺口敏感性除与材料本身性能、压力状态（加载方式）有关外，还与、、有关。

16. 硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能，按加载方式基本上可以分为和两大类，在压入法中，根据加载速率的不同又分为和。

17. 国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为试样和试样，所测得的冲击吸收功分别用标记。

18. 影响材料低温脆性的因素有、、、、、等。

第四章思考题：4-1.静力学中的力的可传性原理在材料力学中能否适用，为什么？答：不能适用。

因为材料力学是研究变形体的力学，力在变形体上沿作用线移动造成的作用效果是不同的。

第五章思考题：5-2思考题5-2图示AB 为刚性杠。

杠1为铝杆，横截面为圆形；杠2为钢杆，横截面为工字形。

两杆的横截面面积相等。

则关于两杆的错误说法为 d 。

（a ）外力相等 （b ）轴力相等 （c ）应力相等 （d ）变形相等 思考题5-2图5-3钢的弹性模量E=200GPa ，铝的弹性模量E=71GPa ，试比较： （1）在同一应力作用下，哪种材料的应变力大？（2）在产生同一应变的情况下，哪种材料的应变力大？ 解：由应力σ=E ·ε 得应变ε=σ/E（1）20071E E εε钢铝铝钢== 所以，铝的应变比较大（2）71200E E σσ铝钢铝钢== 所以，钢的应力比较大。

5-4 思考题5-4图（P92）示四种材料的应力—应变曲线，问哪种材料强度最高？哪种材料钢度最大？哪种材料塑性最好？答：材料a 强度最高，材料b 钢度最大，材料d 塑性最好。

5-5如思考题5-5图（P92）所示杆系结构。

若用铸铁制造杆1，低碳钢制造杆2，你认为是否合理？为什么？答：不合理，因为，杆1受拉，杆2受压；而低碳钢抗拉，铸铁抗压，所以用低碳钢制造杆1，铸铁制造杆2这样比较好。

5-6一受拉钢杆，材料的弹性模量为E=200GPa ，比例极限为σp =200MPa ，今测其轴向应变ε=0.015则其横截面上的正应力为（a ）。

（a ）σ=E ε=300MPa （b ）σ>300MPa (c) 200MPa<σ<300MPa (d) σ<200MPa5-7思考题5-7图（P92）示三角架，两杆的横截面面积均为A ，弹性模量为E ，当节点B 作用着沿杆AB 的水平荷载P 时，节点B 的垂直位移和水平位移分别为（a ）。

(a)x B =Pl/EA, y B =√3Pl/EA (b) x B =Pl/EA, y B =0(c)x B =√3Pl/2EA, y B =√3Pl/EA (d)x B =Pl/EA, y B =Pl/2EA5-8思考题5-8图（P92）中横梁AB 为刚体，自重不计，该结构为 一 次静不定结构，变形协调方程为bal l 21=ΔΔ。

一、作图题。

1．画轴力图。

32．如图所示，作扭矩图。

10N ·M 15N ·M 30N ·M·M3．画剪力图和弯矩图。

（1）梁受力如下图。

已知均布载荷q=3kN/m, 集中力偶M=6kN ·m ，要求画出梁的剪力图和弯矩图，并标注出关键值。

q M（2）试列出下图受力梁的剪力方程和弯矩方程。

画剪力图和弯矩图，并求出max Q F 和m ax M 。

设a l q F ,,,均为已知。

q qaF=q2M=qa2qaM=（3）作如下图所示梁的剪力、弯矩图。

二：选择题1. 材料力学中的内力是指（ ）。

A.物体内部的力B.物体内部各质点间的相互作用力C.由外力作用引起的各质点间相互作用力的改变量D.由外力作用引起的某一截面两侧各质点间相互作用力的合力的改变量2．关于截面法下列叙述中正确的是（ ）A ．截面法是分析杆件变形的基本方法B ．截面法是分析杆件应力的基本方法C ．截面法是分析杆件内力的基本方法D ．截面法是分析杆件内力与应力关系的基本方法3．低碳钢冷作硬化后，材料的（ ）。

A ．比例极限提高而塑性降低B ．比例极限和塑性均提高C ．比例极限降低而塑性提高D ．比例极限和塑性均降低4．没有明显屈服阶段的塑性材料，通常以 2.0 表示屈服极限。

其定义有以下四个结论，正确的是（ ）。

A ．产生2%的塑性应变所对应的应力值作为屈服极限；B ．产生0.02%的塑性应变所对应的应力值作为屈服极限；C ．产生0.2%的塑性应变所对应的应力值作为屈服极限；D ．产生0.2%的应变所对应的应力值作为屈服极限。

5．关于铸铁的力学性能有以下两个结论：①抗剪能力比抗拉能力差；②压缩强度比拉伸强度高。

正确的是（ ）。

A ．①正确，②不正确；B ．①不正确，②正确；C ．①、②都正确；D ．①、②都不正确。

6．塑性材料试件拉伸试验时，在强化阶段发生的是（ ）。

A ．弹性变形；B ．塑性变形；C ．线弹性变形；D ．弹性与塑性变形。

思考题4-1 何谓内力？何谓截面法？一般情况下，杆件横截面上的内力可用几个分量表示？4-2何谓应力？何谓正应力与切应力？应力的单位是什么？4-3何谓轴力？轴力的正负号是如何规定的？如何计算轴力？4-4 试判断图示构件中哪些属于轴向拉伸或轴向压缩？图4-424-5 简述低碳钢拉伸经历的四个阶段及其特点，指出P σ、S σ、b σ的位置。

4-6材料的强度指标是什么？材料的塑性指标是什么？4-7 在低碳钢试样的σ－ε曲线上，试样被拉断时应力为什么反而比强度极限低？4-8 两根不同材料制成的等截面直杆，承受相同的轴向拉力，它们的横截面面积和长度相等。

试说明：（1）横截面上的应力是否相等？（2）强度是否相同？（3）绝对变形是否相同？为什么？4-9图示结构中杆1为铸铁，杆2为低碳钢。

试问图（a ）与图（b ）两种结构设计哪一种较为合理？为什么？图4-434-10 直径相同的铸铁圆截面杆，可设计成图（a ）和图（b ）所示的两种形式。

试问哪种结构所承受的荷载F 大？为什么？(a) （b ）图4-444-11何谓许用应力？安全系数的确定原则是什么？何谓强度条件？利用强度条件可以解决哪些形式的强度问题？4-12一根钢筋试样，其弹性模量E = 210GPa，比例极限σp=210MPa；在轴向拉力F作用下，纵向线应变为ε=0.001 。

试求钢筋横截面上的正应力。

如果加大拉力F，试样的纵向线应变增加到ε=0.01，问此时钢筋横截面上的正应力能否由胡克定律确定，为什么？思考题5-1试指出图示各杆哪些发生扭转变形？图5-195-2轴的转速、所传递的功率与外力偶矩之间有何关系？5-3在变速器中，转速快的轴较细，而转速慢的轴较粗，这是为什么？5-4何谓扭矩？扭矩的正负号是如何规定的？如何计算扭矩？5-5圆轴扭转切应力公式是如何建立的？该公式的应用条件是什么？5-6 判断图中所示切应力分布图，哪些是错误的？图5-205-7从强度和刚度方面考虑，为什么空心圆截面轴比实心圆截面轴合理？5-8长为l、直径为d的两根由不同材料制成的圆轴，在其两端作用相同的扭转力偶矩M，试问：e（1）最大切应力τ是否相同？为什么？max（2）相对扭转角ϕ是否相同？为什么？5-9若圆轴的长度增加一倍，则扭转角将增加多少倍？若只将其直径增加一倍，则扭转角将减少到原来的几分之一？5-10若单元体的对应面上同时存在切应力和正应力，切应力互等定理是否依然成立？思考题6-1 剪力和弯矩的正负号按什么原则确定的？它与坐标的选取是否有关？6-2怎样用简单方法确定任一横截面上的剪力和弯矩？6-3在集中力和集中力偶作用处，剪力图与弯矩图有何特点？6-4 写梁的S F 、M 方程时，在何处需要分段？6-5 如何理解在集中力作用处，剪力图有突变；在集中力偶作用处，弯矩图有突变？6-6 如何建立剪力、弯矩与载荷集度间的微分关系？它们的意义是什么？在建立上述关系时，载荷集度的正负号与坐标x 的指向选取有何规定？6-7 在无载荷作用与均布载荷作用的梁段，剪力图与弯矩图各有何特点？思考题7-1直梁的弯曲正应力在横截面上是如何分布的？中性轴位于何处？如何计算最大弯曲正应力？ 7-2 矩形截面梁的高度增加一倍，梁的承载能力增加几倍？宽度增加一倍，承载能力又增加几倍？7-3 形状、尺寸、支承、载荷相同的两根梁，一根是钢梁，一根是铝梁，问二梁内力相同吗？应力分布相同吗？所产生的变形（位移）相同吗？7-4 T 形截面铸铁梁受力和弯矩图如图所示， （1）试画出C 、B 两截面上的正应力分布图； （2）最大拉应力,max t σ 和最大压应力,max c σ位于何处？图7-307-5 两梁的横截面如图所示， z 为中性轴。

材料力学实验报告思考题答案在材料力学实验中，我们通过对材料的拉伸、压缩、弯曲等力学性能进行测试，从而了解材料的力学性能和力学行为。

在实验过程中，我们遇到了一些思考题，下面我将对这些思考题进行回答。

1. 为什么在拉伸试验中，材料会出现颈缩？颈缩是材料在拉伸过程中出现的一种现象，它是由于材料在拉伸过程中受到局部应力过大而发生的。

当材料受到拉伸力时，材料内部会出现应力集中的现象，导致局部应力过大，从而引起颈缩。

在颈缩过程中，材料的截面积会逐渐减小，从而导致材料的抗拉强度降低。

2. 为什么金属材料在拉伸过程中会出现冷加工硬化现象？冷加工硬化是金属材料在拉伸过程中出现的一种现象，它是由于材料在冷加工过程中发生了位错密集和滑移运动，从而导致材料的晶粒变形和变形结构的改变。

在拉伸过程中，冷加工硬化会使材料的抗拉强度和屈服强度增加，但同时也会使材料的塑性变形能力降低。

3. 在压缩试验中，为什么材料的抗压强度大于抗拉强度？在压缩试验中，材料的抗压强度通常会大于抗拉强度，这是由于在压缩过程中，材料受到的应力是沿着材料的纵向方向作用的，而在拉伸过程中，材料受到的应力是沿着材料的横向方向作用的。

由于材料在纵向方向上的结构强度通常会大于横向方向上的结构强度，因此导致了材料的抗压强度大于抗拉强度。

4. 在弯曲试验中，为什么材料的弯曲变形会出现弯曲曲线？在弯曲试验中，当材料受到弯曲力作用时，材料会发生弯曲变形，从而导致弯曲曲线的出现。

弯曲曲线是由于材料在弯曲过程中受到不均匀的应力分布，从而导致材料的上表面和下表面出现了不同程度的变形，最终形成了弯曲曲线。

通过对以上思考题的回答，我们对材料力学实验中的一些现象和现象背后的原理有了更深入的了解。

在今后的实验和学习中，我们应该继续加强对材料力学的理解，不断提高自己的实验能力和分析能力，从而更好地应用和发展材料力学的理论和实践。

材料力学实验报告思考题答案在材料力学实验中，我们通过对材料的力学性能进行测试和分析，来了解材料的力学特性和性能表现。

在实验过程中，我们遇到了一些问题和思考题，下面就这些问题进行一一解答。

1. 为什么要进行拉伸试验和压缩试验？拉伸试验和压缩试验是材料力学实验中常用的两种试验方法，通过这两种试验可以得到材料在不同受力状态下的性能参数，比如弹性模量、屈服强度、断裂强度等。

拉伸试验可以得到材料在拉伸状态下的性能参数，而压缩试验则可以得到材料在压缩状态下的性能参数。

这两种试验可以全面了解材料的力学性能，为材料的选用和设计提供依据。

2. 为什么金属材料在拉伸过程中会出现颈缩现象？在金属材料的拉伸试验中，当应变逐渐增大时，材料会出现颈缩现象，即试样的横截面积逐渐减小，最终导致试样断裂。

这是因为在拉伸过程中，材料会发生塑性变形，而塑性变形的发生是由于晶格滑移和再结晶等原因导致的。

当应变达到一定程度时，晶粒开始发生滑移，形成了颈缩现象。

3. 为什么金属材料的屈服强度比抗拉强度要低？金属材料的屈服强度比抗拉强度要低的原因主要有两个方面。

首先，屈服强度是材料在发生塑性变形时的抗力，而抗拉强度是材料在拉伸过程中的最大抗力。

在材料发生塑性变形时，晶粒开始发生滑移，而在达到最大抗力之后，晶粒开始断裂，这时材料的抗拉强度达到最大值。

其次，材料的屈服强度受到材料内部缺陷和应力集中等因素的影响，因此通常情况下屈服强度要低于抗拉强度。

4. 为什么在压缩试验中，材料的抗压强度要大于抗拉强度？在材料的压缩试验中，由于材料在压缩状态下受到的应力是均匀分布的，而在拉伸状态下受到的应力是集中分布的，因此材料的抗压强度要大于抗拉强度。

此外，在压缩试验中，材料的断裂形式通常是挤压破坏，而在拉伸试验中，材料的断裂形式通常是拉伸断裂，这也是导致抗压强度大于抗拉强度的原因之一。

通过对这些问题的思考和分析，我们可以更深入地了解材料力学实验中的一些重要概念和原理，为我们的实验工作提供更多的指导和帮助。

材料力学性能总思考题（1）第一章1什么是材料力学性能？有何意义？材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能。

2金属拉伸试验经历哪几个阶段？拉伸试验可以测定哪些力学性能？三个阶段：弹性变形阶段；塑性变形阶段；断裂可测定的性能：屈服强度，抗拉强度，断后伸长率，断面收缩率3拉伸曲线有何作用？拉伸曲线各段图形分别意味着什么？拉伸曲线可测定材料的屈服强度，抗拉强度，断后伸长率，断面收缩率等力学性能指标；4不同材料的拉伸曲线相同吗？为什么?不同；材料的组织结构不同，成分不同，所处温度、应力状态不同，拉伸曲线也不同。

5材料的拉伸应力应变曲线发现了哪几个关键点？这几个关键点分别有何意义？真实应力应变曲线关键点是颈缩点工程应力应变是屈服强度7 弹性变形的实质是什么？金属晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。

8弹性模量E的物理意义？E是一个特殊的力性指标，表现在哪里？材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。

E=ζ/ε。

弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。

弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。

它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。

特殊表现：金属材料的E是一个对组织不敏感的力学性能指标，温度、加载速率等外在因素对其影响不大，E主要决定于金属原子本性和晶格类型。

9比例极限、弹性极限、屈服极限有何异同？比例极限：应力应变曲线符合线性关系的最高应力（应力与应变成正比关系的最大应力）；弹性极限：试样由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力；屈服极限：开始发生均匀塑性变形时的应力。

10你学习了哪几个弹性指标？弹性极限、比例极限、弹性模量、弹性比功11弹性不完整性包括哪些方面？金属在弹性变形阶段存在微小的塑性变形，即弹塑性变形之间无绝对的分界点，包括弹性滞弹性及内耗、包辛格效应等。

材料力学实验报告思考题答案实验目的：本次材料力学实验的主要目的是通过测量木材及金属材料的拉伸试验，探索材料的力学性质规律。

实验原理：材料拉伸试验是测定材料抵抗拉伸载荷下断裂之前变形量的试验。

在实验中，利用万能试验机对样品施加拉伸载荷，并测量样品在载荷下的长度变化，从而得到样品在拉伸过程中的力学性质表现。

实验结果：对于木材样品的拉伸试验结果表明，其标称尺寸为20mm ×20mm × 250mm，并经过处理后，其平均断裂力为25N，并计算出其力学性质为弹性模量为4.98GPa，抗拉强度为0.5MPa，断裂伸长率为7%。

对于金属材料的拉伸试验结果表明，其标称尺寸为6mm × 6mm × 60mm，其平均断裂力为2.1kN，并计算出其力学性质为弹性模量为40.2GPa，抗拉强度为180Mpa，断裂伸长率为15%。

实验结论：1、弹性模量测试结果表明，木材的弹性模量为4.98GPa，金属材料的弹性模量为40.2GPa，因此金属材料具有更高的弹性，更能够承受外界的挤压和扭曲力。

2、抗拉强度测试结果表明，木材的抗拉强度为0.5MPa，金属材料的抗拉强度为180Mpa，因此金属材料具有更高的承受外界拉伸力的能力。

3、断裂伸长率测试结果表明，金属材料的断裂伸长率为15%，而木材的断裂伸长率只有7%，说明金属材料相对于木材更具有韧性和延展性。

4、综合分析上述结果可以得到：金属材料在强度、延展性和韧性方面都优于木材。

因此，金属材料在工程领域的应用更广泛。

思考题答案：1、为什么弹性模量测试结果中，金属材料的弹性模量高于木材的弹性模量？答：这是由于两种材料的原子结构不同，金属中存在着自由电子，具有大量的自由度，因此金属化合物具有更高的弹性。

而木材中的分子则远远不如金属材料的自由度高，因此木材具有较低的弹性。

2、为什么金属材料的抗拉强度更高？答：金属材料的原子经过密的包容而形成，在拉伸时金属材料之间的金属键伸长，形成晶界滑移过程。

q235材料力学性能实验思考题回答1. 1试验材料及设备试验在上海交通大学工程力学试验中心固体力学试验室的AUTOGRAPHICS-25型万能材料试验机上进行.试验机最大加载能力为50kN,对试件采用电炉加热，由试验机自动记录试件单向拉伸的应力-应变(θ-ϵ)关系曲线.试件材料为Q235钢,试件按试验机指定的形状制作,规格、尺寸如图1所示.试验的温度、加载条件按照国家标准[6,7]进行.图1试样几何尺寸(m m)Fig.1 Geom etrical dimension of test specimen1.2试验内容试验共分5组进行.(1)A组试验共计2根试件，测定试验机自动记录θ-ϵ曲线中应变的修正值.(2)B组试验共计3根试件，进行未经高温过程的常温拉伸试验，以得到此批试验钢材的一些基本力学性能指标.(3) C组试验(包括应力)分别为0.3f y,0. 5f y、和0.7f y, 3种工况，简单记为C1、C2和C3.其中C2工况做2根试件，C1和C3工况由于试验结果离散性较大，各做了3根试件.在每种工况下，先在试件.上施加应力到指定应力水平，变形稳定后先升温至.500°C,然后再降到常温.升降温过程中,从常温升到50°c之后，每隔50°c在试验机自动绘制的θ-ϵ图.上标定一次,记下对应的应变值.升温速率为 13 °C/ min左右，降温方式是在室温下自然冷却(4）D组试验共分为4种工况，每种工况做3根试件,共计12根试件.每种工况的σ- t路径如下由于实验条件的限制，每隔50C均匀加载(或均匀卸载)一次，以小幅阶梯状加载(或卸载)模拟连续加载(或卸载).升降温过程中，从常温升到50 °C 后,每隔50 C在试验机自动绘制的σ- t图上标定一次,记下对应的应变值.每种工况均保持相对恒定的升温速度(约13 °C/ min),降温方式是在室温下自然冷却.(5)E组试验测量了C组试验的试件经历恒载升降温自然冷却到常温时的弹性模量、屈服强度和极限强度.2试验结果及分析2.1 A组试验经过A组试验得出的试验机自动记录的θ-ϵ曲线中各温度点对应的应变修正值随温度变化的试验结果如图2所示.B、C、D组中的应变值都是采用修正以后的数值.图2试验应变数据修正值Fig.2 Correct values of test st rain data2.2未经高温过程的钢材常温拉伸试验结果试验所得常温下材料的力学性能指标为:弹性模量E= 198 GPa,屈服应力fy= 286.7 MPa,极限应力fu= 447.5 MPa,极限应变ϵu= 0. 767.2.3 C组实验C组试验结果是建立D组试验本构关系式的基础.通过对图3的分析,可以得到σ- ϵ、t- ϵ的基本关系.图3恒载升降温路径的t-∈曲线Fig. 3 Curves of t-∈under const antHoadheating & coo ling paths由图3实线组可见:当t≤300 °C时,t一ϵ曲线上升比较平缓,且不同应力水平对应的曲线趋势比较相似;当t> 300 C时,高应力水平(C2, C3)下的试件应变便开始急剧增加，呈指数形式.相同温度下，应力水平越高温度变形越大，温度变形与应力水平近似于线性关系.由图3虚线组可见:降温段t-∈曲线比较平稳,随着温度下降,不同应力水平对应的曲线有较为一致的下降趋势.对于高应力水平下的试件,由于其升温至一定温度时已经进入屈服阶段,故应力水平还没有低于相应温度的屈服强度时，它的应变仍在增加.同时，高应力水平下的残余应变,因为包括屈服后的高温塑性应变,所以要比低应力水平下的大很多.。