第2章习题与答案

思考题1．为什么说力学性能是机械零件设计时首先要考虑的性能?解：所谓力学性能是指金属在力或能的作用下，材料所表现出来的性能。力学性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等，机械零件在加工过程或使用过程中，都要受到不同形式外力的作用，而力学性能反映了金属材料在各种外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力，是选用金属材料的重要依据，因此是机械零件设计时首先要考虑的性能。2．塑性和强度都是金属材料的一种能力。金属材料的塑性对零件制造有什么特殊意义?金属材料的强度对零件使用有什么特殊意义?解：金属材料的断后伸长率（A）和断面收缩率（Z）数值越大，表示材料的塑性越好。塑性好的金属可以发生大量塑性变形而不破坏，易于通过塑性变形加工成复杂形状的零件。当零件工作时所受的应力，低于材料的屈服强度或规定残余延伸强度，则不会产生过量的塑性变形。材料的屈服强度或规定残余延伸强度越高，允许的工作应力也越高，则零件的截面尺寸及自身质量就可以减小。零件在工作中所承受的应力，不允许超过抗拉强度，否则会产生断裂。Rm也是机械零件设计和选材的重要依据。3．通过拉伸试验绘制的力—伸长曲线表达了金属材料在静拉伸力作用下的强度行为、塑性行为等。请就力-伸长曲线思考下列问题：(1)哪一段曲线表达了材料的弹性变形能力和抗弹性变形能力(刚度)?(2)哪一段曲线表达了材料的塑性变形能力和抗塑性变形能力?(3)哪一段曲线表达了材料的塑性变形后强度得到提高的能力(形变强化能力)?解：(1)op——弹性变形阶段(2)p点后的水平或锯齿状线段——屈服阶段(3)屈服后至m点——强化阶段4．强度判据ReL、Rm、Rr0.2都是机械零件选材和设计的依据，应用场合有何不同?解：ReL——有明显屈服现象的金属材料。Rr0.2——无明显屈服现象的金属材料。Rm——承受的最大应力，零件在工作中所承受的应力，不允许超过Rm，否则会产生断裂。5．抗拉强度与硬度之间有没有一定的关系？为什么？解：有。因为它们以不同形式反映了材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。只是反映的材料体积不同，抗拉强度反映的是被测材料整个体积内，而HRC反映被压处。硬度是一项综合力学性能指标，从金属表面化局部压痕就可以反应出的强度和塑性。习题1．何谓金属的力学性能？金属的力学性能包括哪些？解：所谓力学性能是指金属在力或能的作用下，材料所表现出来的性能。力学性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等。2．根据作用性质的不同，载荷可分为哪几类？解：载荷按其作用性质不同可分为以下三种：⑴静载荷是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。⑵冲击载荷在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。⑶交变载荷是指大小、方向或大小和方向随时间作周期性变化的载荷。3．何谓变形？变形有哪两类？解：变形：金属材料受到载荷作用后，产生的几何形状和尺寸的变化。变形按卸除载荷后能否完全消失，分为弹性变形和塑性变形两种：材料在载荷作用下发生变形，而当载荷卸除后，变形也完全消失。这种随载荷的卸除而消失的变形称为弹性变形。当作用在材料上的载荷超过某一限度，此时若卸除载荷，大部分变形随之消失（弹性变形部分），但还是留下了不能消失的部分变形。这种不随载荷的去除而消失的变形称为塑性变形，也称为永久变形。4．何谓内力？何谓应力？应力的单位是什么？解：内力：材料受外力作用时，为保持自身形状尺寸不变，在材料内部作用着与外力相对抗的力。应力：单位面积上的内力。单位：MPa5．绘制低碳钢力－伸长曲线，并解释低碳钢伸长曲线上的几个变形阶段。解：⑴op——弹性变形阶段当给材料施加载荷后，试样产生伸长变形。⑵p点后的水平或锯齿状线段——屈服阶段当载荷超过一定数值再卸载时，试样的伸长只能部分消失，而保留一部分残余变形(即塑性变形)。(3)屈服后至m点——强化阶段在屈服阶段以后，欲使试样继续伸长，必须不断增加载荷。工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象。15．何谓疲劳极限？当应力为对称循环应力时，疲劳极限用什么符号表示？解：疲劳极限是金属材料在无限多次交变应力作用下而不破坏的最大应力。当应力为对称循环时，疲