材料物理课后答案+第二版+(熊兆贤+著)+科学出版社.pdf

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1、材料物理性能习题与解答吴其胜盐城工学院材料工程学院2007，3《材料物理性能》习题解答目录1材料的力学性能.....................................................................................22材料的热学性能...................................................................................123材料的光学性能.........................................................

2、..........................174材料的电导性能...................................................................................205材料的磁学性能...................................................................................296材料的功能转换性能.........................................................................

3、..371《材料物理性能》习题解答1材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。解：根据题意可得下表拉伸前后圆杆相关参数表体积V/mm3直径d/mm圆面积S/mm2拉伸前1227.22.54.909拉伸后1227.22.44.524F4500真应力σT===995(MPa)A4.524×10−62l1A02.5真应变ε=ln=ln=ln=0.0816T2l0A2.4F4500名义应力σ===917(MPa)A4.909×

4、10−60∆lA0名义应变ε==−1=0.0851lA0由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm，受到应力为1000N拉力，其杨氏模量为3.5×109N/m2，能伸长多少厘米?40cm1cm10cm解：LoadLoadσF⋅l01000×40∆l=ε⋅l0=⋅l0===0.0114(cm)EA0⋅E1×10×10−4×3.5×1092《材料物理性能》习题解答1-3一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108N/m2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。解：根据E=2G(1+µ)=3B(1−2µ)可知：E3.5×108剪切模量

5、G===1.3×108(Pa)≈130(MPa)2(1+µ)2(1+0.35)E3.5×108体积模量B===3.9×108(Pa)≈390(MPa)3(1−2µ)3(1−0.7)1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。证：ε2l2Fdl1l21面积S=∫σdε=∫=∫Fdl=W,亦即S∝W.ε1l1AlVl1V或者：l2ε2ε2做功W=∫Fdl=∫Aσldε=V∫σdε=VS,亦即W∝S.l1ε1ε11-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O3(E=380GPa)和5%的玻璃相(E=84GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5%的气孔，再估算其上限和下限弹

6、性模量。解：令E1=380GPa,E2=84GPa,V1=0.95,V2=0.05。则有上限弹性模量EH=E1V1+E2V2=380×0.95+84×0.05=365.2(GPa)V1V2−10.950.05−1下限弹性模量EL=(+)=(+)=323.1(GPa)E1E238084当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E0(1-1.9P+0.9P2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3GPa和293.1GPa。1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t=0,t=∞和t=τ时的纵坐标表达式。解：Maxwell模型可以较好地模拟应力松弛过程：

7、-t/τ其应力松弛曲线方程为：σ(t)=σ(0)e则有：σ(0)=σ(0);σ(∞)=0;σ(τ)=σ(0)/e.Voigt模型可以较好地模拟应变蠕变过程：σ0−t/τ−t/τ其蠕变曲线方程为：ε(t)=(1−e)=ε(∞)(1−e)Eσ0σ0−1则有：ε(0)=0；ε(∞)=；ε(τ)=(1−e).E3E《材料物理性能》习题解答1.01.00.80.80.60.60.40.4σ(t)/σ(0)ε(t)/ε(∞)0.20.20.00