实验力学竞赛辅导(机测部分)

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1、机测类实验力学1、刚度材料在弹性范围内，应力与应变成正比，其比值E=σ/ε称为弹性模量。E标志着材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。材料的力学性能指标APAPAPAσσs2、强度在外力作用下，材料抵抗变形和破坏的能力称为强度。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。（1）屈服强度σs(R)（2）抗拉强度σb（3）规定非比例延伸强度σ0.23、材料的延性（1）断后伸长率δ(A)（2）断面收缩率ψ(Z)4、硬化材料经冷加工（常温受力）产生变形后，强度（硬度）显著提高，而塑性则很快下降，即材料产生了硬化现象金属材料拉伸力学性能对大部分材料，在常温(10～3

2、50)、静载之下的一次拉伸所表现出来的性能最具有代表性。在拉伸实验中可以测到材料的强度、弹性和延性等指标。下面以金属材料拉伸实验为例介绍测试标准和测试方法。金属材料拉伸实验☆对温度要求严格的实验,常温的标准为(23±50)ΔL屈服时出现450方向滑移线低碳钢拉伸曲线延伸：试验期间任一给定时刻引伸计标的增量。低碳钢的拉伸铸铁拉伸压缩实验——实验原理（铸铁）b=Pb/A0应力-应变曲线力-变形曲线∆LP0ℇσ0σbPb断口分析：因为轴向压缩时，斜截面上同时存在正应力和切应力。铸铁的剪切强度远小于压缩强度，故试件压缩时，将由切应力导致剪切破坏。但由于材料的内摩擦，压应力将引起摩擦阻力，因此

3、导致试件沿斜截面错动的应是切应力与摩擦力之差。压缩实验——实验原理（低碳钢）∆LP0ℇσ0应力-应变曲线力-变形曲线S=PS/A0PSσS塑性材料真应力—应变图εσ试样在拉伸的前阶段，其直径基本上是在全部长度上均匀地逐渐缩小，也不甚明显。到了屈服阶段以后横截面的收缩往往集在某一薄弱处，使试样上形成一个缩颈，从而引起该处的实际拉应力最大，这种现象叫作颈缩。由于工程上应力—应变曲线中的应力是按试样的原始面积来计算的，因此当缩颈一出现，应力便达到它的最大值。以后随着缩颈处的横截面面积不断减小，应力下降(实际在缩颈处的真实应力是增加的)。最后试样在缩颈处断裂。曲线上的最大应力称为材料的强度极

4、限低碳钢的拉伸铸铁的拉伸铸铁的压缩低碳钢的压缩拉、压、扭断口及分析试件的破坏与变形分析低碳钢的扭转铸铁的扭转铸铁在受压破坏时将沿与轴线大致成左右倾角的斜截面发生错动而破坏。答：50°~55°。因为轴向压缩时，斜截面上同时存在正应力和切应力。铸铁的剪切强度远小于压缩强度，故试件压缩时，将由切应力导致剪切破坏。但由于材料的内摩擦，压应力将引起摩擦阻力，因此导致试件沿斜截面错动的应是切应力与摩擦力之差。2、试说明铸铁试件单轴拉伸、单轴压缩、扭转破坏的断口形状及破坏原因。解：单轴拉伸时，沿横截面破坏，是拉坏的；单轴压缩时，沿斜截面破坏，是剪坏的；扭转时，沿螺旋面破坏，是拉坏的。1、低碳钢圆试样拉

5、断后，其断口形状大致为杯口状，试说明其断裂过程和形成杯状断口的原因。断口分析试样表面为单向拉伸应力状态，内部为三向拉伸应力状态，塑性材料产生脆断破坏，首先在试样中心产生横向脆断裂纹，沿径向向四周扩展，形成表面粗糙的圆形杯底。由于边缘为单向拉应力状态，产生塑性滑移，沿45方向产生塑性剪切面，形成45尖锐边的杯口。对于没有明显屈服阶段的塑性材料，通常以表示屈服极限。的含义？答：产生0.2%的塑性应变所对应的应力值作为屈服极限；关于条件屈服应力规定非比例延伸强度材料的一些性能指标如屈服强度与试样的屈服变形相关；又如抗拉强度与试样的拉断值相关，这类指标比较容易测得。但也有些性能指标如比例极限

6、、弹性极限等，理论上随有明确的定义，而实验中却很难按定义测得。为了与国际标准接轨，新修订的国标GB/T228—2002，把它们定为抗微量塑性变形的强度指标，称为规定非比例延伸强度RP。这类指标需借助引伸计测量其标距le范围内试样的伸长。现将规定非比例延伸强度的概念进一步介绍如下：当对试样施加一个载荷P后，试样长度由Lo伸长到L1，它的伸长量是ΔL=L1-L0，所谓应变即材料单位长度的变化，其表达式为ε又叫工程应变，因为它是在L。全长内计算的，而实际上试件在拉伸过程中不断伸长，因此ε不能代表试件在每一瞬间的相对伸长，真实应变应该是瞬时伸长dl与瞬时长度l之比的积分值，即将前一式代人后一式可

7、得εT=ln(1+ε)εT称为材料拉伸均匀变形时的真实应变。当材料出现颈缩现象后，颈缩部分的应变大大增加，因此不能代表这时的应变。此外，当材料本身的机械性质不均匀，应变往往不均匀，这时应变测量必须在小范围内进行。工程应变和真实应变☆真应力为:S=σ／(1-με)2试样压缩试件的长度是否有要求？L=（1～3）d图2-2圆截面棒材试样圆截面棒材拉伸试样为了使材料的力学性能在测试时不受试样形状尺寸的影响，试样应按GB/T228-2002标