拉伸试验的作用及试样的形状及尺寸

1.拉伸试验的作用及试样的形状及尺寸

答:作用：测定材料的弹性，强度，塑性，应变硬化和韧性等许多重要力学性能指标；

形状:光滑圆柱试件，板状试件；

尺寸：①圆柱形拉伸试件：试件的标距长度Lo应比Do要大得多，通常Lo＞5Do；

板状拉伸试件：标距长度Lo应满足下列关系式：Lo﹦5.65Ao或11.3Ao；其中Ao为

试件的初始面积。

2.应力状态柔度系数的物理意义及应用？

答：应力状态柔度系数：在各种加载条件下，最大切应力τmax与最大正应力σmax之比，记为α，α=τmax/σmax.。α（拉伸）﹤α（扭转）﹤α(压缩)

3.金属材料的弹性不完善性包括那几个方面?

答：弹性不完善性是指收到应力作用是，没有立即发生相应的弹性应变去除应力时应变也不是随即消失，包括弹性后效，弹性滞后，包申效应三个方面。

4.金属材料使用过程和生产过程对材料有什么要求？（强度和塑性）

答：在进行材料选择时，设计师必须首先考虑强度，导电性或导热性，密度及其他性能。然后，在考虑材料的加工性能和使用行为（其中材料的可成塑性，机械加工性，电稳定性，化学持久性及辐照行为是重要的。）以及成本和材料来源。

所谓强度是指金属材料在静载荷作用下，材料抵抗变形和破坏（断裂）的能力成为强度。根据外力的作用方式，有多种强度指标，如抗拉强度，抗弯强度，抗剪强度等。一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的招标。

机械零件在使用时，一般不允许发生塑性变形，所以屈服强度是大多数机械零件设计时选材的主要依据也是评定金属材料承载能力的重要机械性能指标。材料的屈服强度越高，允许的工作应力越高，零件所需的截面尺寸和自身重量就可以较小。

材料发生屈服后，到最高点应力达最大值σb。在这以后，试样产生“缩颈”，迅速伸长，应力明显下降，最后断裂。试样裂前能够承受的最大应力值σb称为抗拉强度或强度极限。如果单从保证零件不产生断裂的安全角度考虑，可用作为设计依据，但所取的安全系数应该大一些。

材料在外力作用下，产生永久残余变形而不被断裂的能力，称为塑性。塑性指标也主要是通过拉伸试验测得的。工程上常用延伸率和断面收缩率作为材料的塑性指标。屈服强度与抗拉强度的比值σs/σb称为屈强比。屈强小，工程构件的可靠性高，说明即使外载或某些意义外因素使金属变形，也不至于立即断裂。但屈强比过小，则材料强度有效利用率太低。延伸率和断面收缩率的值越大，表示材料的塑性越好。塑性对材料进行冷塑变形有重要的意义。此外，工件的偶然过载，可因塑性变形而防止突然断裂，工件的应力集中处，也可因塑性变形使应力松弛，从而使工件不至于过早断裂。这就是大多数机械零件除要求一定强度指标外，还要求一定塑性指标的道理。

材料的δ和ψ值越大，塑性越好。两者相比，用ψ表示塑性更接近于材料真实应变。

5.表示脆性材料的力学性能的参量有哪些？

答：弹性模量和脆性断裂强度。

6.工程中测定材料的硬度最常用的方法？

答：测定硬度方法有很多，有压入法，回跳法和刻划法三大类。最常用的是压入法，根据加载速率的不同分为动载入压入法和静载压入法。超声波硬度，肖氏硬度和锤击式布氏硬度属于动载实验法。布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度和显微硬度同于静载压入发。

7.弹性模量的影响因素？材料弹性常数有哪些？

答：1）纯金属的弹性模量：除了过度族金属除外，一般地讲弹性模量E与原子半径r之间

存在下列关系：E=k/rm，式中K与m均为常数，m>1。这表明E随原子半径增大而减小，亦即随原子间距离增大而减小。过度族金属的弹性模量较大，并且d层电子数等于6时弹性模量具有最大值；

2）合金元素的影响：化学成分的重大改变和具有高弹性模量的第二相质点可以使弹性模量发生显著的变化。

3）温度，通常温度升高是原子间距离增大，原子间结合力减弱。因此弹性模量总是随温度升高而降低。

4）加载速率。金属的弹性变形速度很快，远远超过一般的加载速率，因此，一般工程技术中的加载速率不会影响金属的弹性模量。

5）冷变形。冷变形稍稍降低金属的弹性模量。

材料的弹性常数有：正弹性模量E和切变模量G，泊松比υ也是弹性常数，但他与E,G有下列关系E=2(1+υ)G

8.断裂按照断裂机制分为哪几大类？

答：解理断裂，沿晶断裂，微孔聚合型的延性断裂。

9.理论断裂强度的应用范围？

答：晶体结构比较完整的晶体

10.断裂力学主要用来处理哪方面的问题?

答：断裂力学市是研究裂纹体强度与寿命特别是裂纹扩展规律的科学，是固体力学的一门新分支，又称裂纹力学，与损伤力学成为姊妹学科，共成为破坏力学。

研究对象：裂纹体。

研究目标：主要预防控制低应力脆性断裂。

研究内容：裂纹的萌生机制，扩展规律，闭合理论以及动态起始与传播-止裂等。

研究任务：求的各类材料的断裂韧度，建立物体的断裂判据，研究裂纹的扩展规律，研究载荷与腐蚀共同作用下的断裂问题。

11.多晶体金属塑性变形的特点？

答：多晶体金属塑性具有如下一些特点：

1）各晶体变形的不同时性和不均匀性

2）各晶体变形的相互协调性

12.脆性端口和延性端口的特点？

答：脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状；延性断裂的断裂面一般平行于最大切应力并与主应力成45°.用肉眼或放大镜观察时，端口呈纤维状，灰暗色。

13.裂纹体变形的形式?最危险的形式？

答：裂纹体的三种变形模式

1）Ⅰ型或张开型(最危险) 外加拉应力与断裂面垂直，使裂纹张开，即为Ⅰ型或张开型

2）Ⅱ型或滑开型外加应力平行于裂纹面并垂直于裂纹前缘线，即为Ⅱ型或滑开型3）Ⅲ型或撕开型外加应力即平行于裂纹面又垂直于裂纹前缘线，即为Ⅲ型或撕开型14.材料脆性——韧性转变影响因素？

答：1.应力状态及其柔度系数

应力状态可以用切应力和正应力表示，只有切应力引起材料塑性变形，简单的讲切应力促进塑性变形，对塑性变形有利；拉应力促进断裂，不利于塑性和韧性。且柔度系数越大，应力状态越柔，越易变形而较不易开裂，越处于韧性状态

2.温度和加载速率的影响

温度对屈服强度影响很大，因为温度有助于激活F-R位错运动，使滑移易于进行。随温度升高，断裂应力σc变化不大，而屈服强度σs变化很大，两者交点为韧脆转变温度，低于此温度为脆断，高于此温度为韧断。加载速率的提高，而相对变形速率增加，超过某一限度时会限制塑性变形发展，提高形变抗力，增加脆性倾向

3.材料的微观结构影响

a.各晶类型影响面心立方晶格金属，一般不出现韧脆转换而处于韧性状态，没有韧脆转变；体心立方晶格韧脆转变受温度及加载速率影响很大，易发生解理断裂。

b.成分影响含碳质量分数增加，塑性变形抗力增加，不仅冲击韧性降低，而且韧性转变温度明显提高

c．晶粒大小的影响晶粒细，滑移距离短，在障碍前塞积的位错数目少，相应的应力集中较小，需要消耗更多能量；晶界对裂纹扩展有阻碍作用。晶粒愈细化，愈易处于韧性状态，降低了韧脆转变温度，提高了韧性和塑性。

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