材料力學效能討論問題

2021-03-04 09:35:23 字數 3224 閱讀 8999

一、應力狀態軟性係數的概念,其值的大小是否表徵材料的塑性好壞?

二、為什麼塑性材料常做拉伸試驗,而脆性材料常做壓縮試驗?

三、什麼是撓度,什麼是最大撓度,高塑性材料和脆性材料的最大撓度有什麼區別?

四、說明下列效能指標的意義.

σbc σbb τp τb εck ψck

一、應力狀態軟性係數的概念,其值的大小是否表徵材料的塑性好壞?

一、最大剪下應力與最大正應力的比值,稱為應力狀態軟性係數。

α=tmax/σmax=(σ1-σ3)/2[σ1- v(σ2+σ3)]

其值的大小並不表徵材料的塑性好壞,之表示不同試驗方法應力狀態的「 硬」 和「 軟」 。

二、為什麼塑性材料常做拉伸試驗,而脆性材料常做壓縮試驗?

二、單向壓縮時,應力狀態係數大,其應力狀態較軟,脆性材料故在拉伸、扭轉和彎曲時不能顯示出的一些力學行為,在壓縮時可能獲得。

塑性材料在壓縮時只發生壓縮變形而不斷裂,壓縮曲線一直上公升,一些力學效能(如斷裂強度)不能顯示。

三、什麼是撓度,什麼是最大撓度,高塑性材料和脆性材料的最大撓度有什麼區別?

四、說明下列效能指標的意義.

三、撓度彎曲變形時橫截面形心沿與軸線垂直方向的線位移稱為撓度,用 y表示。

最大撓度是彎曲變形斷裂時橫截面形心沿與軸線垂直方向的最大線位移。

高塑性材料很難測定最大撓度,脆性材料撓度很小。

四抗壓強度σbc σbc=pbc/a0

pbc為試件壓縮斷裂時的載荷

抗彎強度σbb σbb=mb/w

mb為試件斷裂時的彎矩,w為截面抗彎係數,

對三點彎曲試件: mb=pbl/4.

對四點彎曲試件: mb=pbk/2

其中l為跨距,k為支點與相鄰施力點間距。

對於直徑為d0的圓柱試件: w=πd03/32

對於寬為b,高為h的矩形截面試件:w=bh2/6

pb為彎曲斷裂時的最大載荷

扭轉比例極限τp τp=mp/w

mp為扭轉曲線開始偏離直線時的扭矩。

抗扭強度b=mb/wmb為試件斷裂前的最大扭矩。

相對壓縮率εck εck=(h0-hk)/h0×100%

相對斷面擴脹率ψck ψck=(ak-a0)/a0×100%

h0和hk分別為試件的原始高度和斷裂時的高度;

a0和ak分別為試件的原始截面積和斷裂時的截面積。

五、硬度的概念,測定硬度的方法主要有哪些?常用的硬度計測定硬度的方法分別是什麼?

六、布氏硬度的計算公式, 並解釋300hb, 120hb/5/750/30的含義。

七、布氏硬度的適用範圍。

八、 請解釋hra 、hab、hrc的含義, hrc適用範圍是多少,若是超過該範圍,該用哪一級標尺來測定材料的硬度?

九、請解釋640hv30/20, 340hv0.1/10,hk,25hsc的含義。

十、解釋nsr的含義,第一缺口效應和第二缺口效應的內容是什麼?產生第二缺口效應的原因是什麼?

五、硬度:固體材料對外界物體壓陷、刻劃等作用的區域性抵抗能力,是衡量材料軟硬程度的乙個指標。

測定硬度的方法很多,主要有壓入法,回跳法和刻劃法三大類。

壓入法(布氏、洛氏、維氏)測量硬度,硬度值表示材料表面抵抗另一物體壓入時所引起的塑性變形的能力。

回跳法(肖氏、黎克特制)測量硬度,硬度值代表金屬彈性變形功能的大小。

刻劃法測量硬度,硬度值表示材料抵抗表面區域性破裂的能力。

莫氏硬度是一種表示礦物硬度的刻劃硬度標準。2023年由德國礦物學家腓特列·莫斯(frederich mohs)首先提出。

用測得的劃痕的深度分十級來表示硬度:滑石(talc)1(硬度最小),石膏(gypsum)2,方解石(calcite)3,螢石(fluorite)4,磷灰石(apatite)5,正長石(feldspar;orthoclase;periclase)6,石英(quartz)7,黃玉(topaz)8,剛玉(corundum)9,金剛石(diamond)10。

聚合鑽石奈米棒 (德國科學家於2023年研製 )>10

六、布氏硬度的計算:施加壓力p,壓頭直徑d, 壓痕深度h或直徑d,計算出布氏硬度值,單位為kgf/mm2(一般不標註)。

(gb/t231.1-2002)150hbsl0/3000/30,表示用10mm直徑淬火鋼球,加壓3000kgf,保持30s,測得的布氏硬度值為150 kgf/mm2 ;

500hbw5/750,表示用硬質合金球,壓頭直徑5mm,加壓750kgf,保持10~15秒(保持時間為10~15s,不加標註),測得布氏硬度值為500 kgf/mm2 。

(gb/t231.1-2009)

300hb,相當於300hbs10/3000/10

120hb/5/250/30,

七 因為鋼球本身變形問題,對於450hb以上的材料,鋼球變形已很顯著,影響所測資料的準確性,因此不能使用;

試件的厚度不能小於壓痕深度的10倍,不宜於薄件製品的硬度測定。

八 hra 是採用60kg載荷和1200鑽石圓錐壓頭,壓入器試件求的硬度,用於硬度極高的材料。例如:硬質合金。

hrb 是採用100kg載荷和直徑1.575mm淬硬的鋼球求得的硬度,用於硬度較低的材料。例如:退火鋼、 鑄鐵等。

hrc 是採用150kg載荷和1200鑽石錐壓入器求得的硬度,用於硬度很高的材料。例如:淬火鋼等

hrc標尺的使用範圍是20~70hrc,當硬度值小於20hrc時,因為壓頭的圓錐部分壓入太多,靈敏度下降,這時應改用hrb標尺。儘管hrc標尺被規定的上限值為70hrc,但是當試樣硬度大於67hrc時,壓頭尖端承受的壓力過大,金剛石容易損壞,壓頭壽命會大大縮短,因此一般應改用hra標尺。

九、 640hv30/20,表示維氏硬度值為640kgf/mm2,載荷為30kgf,載荷保持時間為20s。

340hv0.1/10表示用0.1kgf的載荷,保壓時間為10s測得的維氏顯微硬度為340,

hk 努氏硬度

25hsc 表示用c 型(計測型)肖氏硬度計測定的肖氏硬度值為25

十、解釋nsr 的含義,第一缺口效應和第二缺口效應的內容是什麼?產生第二缺口效應的原因是什麼?

nsr:缺口敏感度,是缺口強度與等截面尺寸光滑試件的抗拉強度σb的比值。

nsr=σbn/σb

若nsr>1.0,表示材料對缺口不敏感,或者說材料是缺口韌性的;

若nsr<1.0,則材料對缺口敏感,材料是缺口脆性的。

第一缺口效應:應力集中 ,

第二缺口效應:提高塑性材料的強度,增加脆性。

產生第二缺口效應的原因:是由於三向拉伸應力約束了塑性變形所致。

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