材料力学性能第二章作业

材料力学性能。

第二章作业。

班级：高分子09级2班。

姓名：何德聪。

学号：0903***

编号：3号。

1.解释下列名词：

1）应力状态软性系数：最大切应力与最大正应力的比值。

2）布氏硬度：单位压痕面积承受的平均应力。

3）洛氏硬度：以测量压痕深度值的大小来表示材料的硬度值。

4）维氏硬度：采用压头为两相对面夹角为136度的金刚石四棱锥体，根据压痕单位面积所承受的载荷来计算硬度值。

5）努氏硬度：用一定大小的载荷下的两相对面夹角不等的金刚石四棱锥体压入试样表面，得到长短对角线长度比为7.11的棱形压痕，载荷下除以压痕投影面积之商作为硬度值。

6）肖氏硬度：应用弹性回跳法将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳。撞销是一只具有尖端的小锥，尖端上常镶有金刚钻。用测得的撞销回跳的高度来表示硬度。

7）缺口效应：缺口造成应力应变集中，这是缺口第一效应；缺口改变了缺口前方的应力状态，是平板中材料所受的应力由原来的单向拉伸变为两项或三项拉伸，这是缺口第二效应；在有缺口的条件下，出现了三项应力，试样的屈服应力比单向拉伸要高，缺口是材料得到“强化”，这是缺口第三效应。

8）缺口敏感度：试验时常用试样的抗拉强度与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度的比值称为缺口敏感度。

2.说明下列性能指标的意义：

1）σbc：抗压强度。

2）σbb：抗弯强度。

3）ιs: 材料的扭转屈服点。

4）ιb：抗扭强度。

5）ιp：扭转比例极限。

6）δbn：试件的抗拉强度。

7）hbs：布氏硬度，压头为淬火钢球。

8）hbw: 布氏硬度，压头为硬质合金球。

9）hra:硬质合金。

10）hrb:仪表小黄铜齿轮。

11）hrc:淬火钢。

12）hv:渗碳层的硬度分布。

13）hk:努氏硬度。

14）hs:肖氏硬度。

15）k:理论应力集中系数。

16）nsr:缺口敏感度。

6.试综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点和应用范围。

答：单向拉伸试验的特点及应用：

单向拉伸的应力状态较硬，一般用于塑性变形抗力与切断强度较低得所谓塑性材料试验。

压缩试验的特点及应用：

1）单向压缩的应力状态软性系数a=2，因此，压缩试验主要用于脆性材料，以显示其在静拉伸时缩不能反映的材料在韧性状态下的力学行为。

2）压缩与拉伸受力方向不仅相反，且两种试验所得的载荷变形曲线、塑性及断裂形态也存在较大的差别，特别是压缩不能使塑性材料断裂，故塑性材料一般不采用压缩方法试验。

3）多向不等压缩试验的应力软性系数a＞2，故此方法适用于脆性更大的材料，它可以反映此类材料的微小塑性差异。此外接触表面处承受多向压缩的机件，也可以采用多向压缩试验，使试验条件与试验服役条件更接近。

弯曲试验的特点及应用：

1）弯曲加载时受拉的一侧应力状态基本上与静拉伸时相同，且不存在如拉伸时的所谓试样偏斜对试样结果的影响。因此弯曲试验常用于测定那些由于太硬难于加工成拉伸试样的脆性材料的断裂强度，并能显示出它们的塑性差别。

2）弯曲试验时，截面上的应力分布也是表面上应力最大，故可灵敏的反映材料的表面缺陷，因此，常用来比较和评定材料表面处理层的质量。

3）由弯曲图可以看出弯曲试验不能使这些材料断裂，在这种情况下虽可以测定非比例弯曲应力，但实际上很少使用。

扭转试验的特点及应用：

1）扭转试验中扭转的应力状态软性系数α=0.8，比拉伸时的α大，易于显示金属的塑性行为。圆柱形试件扭转时整个长度上的塑性变形是均匀的，没有紧缩现象，所以能实现大塑性变形量下的试验。

2）扭转试验时，试件截面上应力应变分布表明，该实验对金属表面缺陷及表面硬化层的性能有很大的敏感度。扭转时试件中的最大正应力一最大切应力在数值上大体相等，而生产上所使用的大部分金属材料的正断强度大于切断强度，所以，扭转试验是测定这些材料切断强度最可靠的方法。

3）扭转试验时，试件受到较大的切应力，而且还被广泛的用于研究有关初始塑性变形的非同时性问题，如弹性后效、弹性滞后以及内耗等。扭转试验可用于测定塑性材料和脆性材料的剪切变形和断裂的全部力学性能指标，并且还有着其他力学性能试验方法所无法比拟的优点，因此，在科研及生产检验中得到广泛运用。

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