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第五、六章 固体中的扩散&烧结-材料结构与性能-习题-2009

第五、六章 固体中的扩散&烧结-材料结构与性能-习题-2009
第五、六章 固体中的扩散&烧结-材料结构与性能-习题-2009

第五章扩散

一、选择题

1、固体中质点的扩散特点为:( )。

A: 需要较高温度B: 各向同性

C: 各向异性D: A+C

2、在离子型材料中,影响扩散的缺陷来自两个方面:热缺陷与不等价置换产生

的点缺陷,后者引起的扩散为( )。

A:互扩散B:无序扩散

C:非本征扩散D:本征扩散

3、固体中质点的扩散特点为:

A: 需要较高温度B: 各向同性

C: 各向异性D: A+C

4、扩散之所以能进行,在本质上是由于体系内存在()。

A: 化学位梯度B: 浓度梯度

C: 温度梯度D: 压力梯度

5、晶体的表面扩散系数D s、界面扩散系数D g和体积扩散系数D b之间存在()的关系。

A: D s> D g> D b B: D b< D g< D s

C: D g> D s> D b D: D g< D s< D b

6、在离子型材料中,影响扩散的缺陷来自两个方面:热缺陷和掺杂点缺陷。由它们引起的扩散分别称为()。

A: 自扩散和互扩散B: 本征扩散和非本征扩散

C: 无序扩散和有序扩散D: 稳定扩散和不稳定扩散

7、稳定扩散(稳态扩散)是指在垂直扩散方向的任一平面上,单位时间内通过该平面单位面积的粒子数()。

A: 随时间而变化B: 不随时间而变化

C: 随位置而变化D: A或B

8、不稳定扩散(不稳态扩散)是指扩散物质在扩散介质中浓度随()。

A: 随时间和位置而变化B: 不随时间和位置而变化

C: 只随位置而变化D: 只随时间而变化

9、由于处于晶格位置和间隙位置的粒子势能的不同,在易位扩散、间隙扩散和空位扩散三种机制中,其扩散活化能的大小为()。

A: 易位扩散=间隙扩散>空位扩散B: 易位扩散>间隙扩散=空位扩散

C: 易位扩散>间隙扩散>空位扩散D: 易位扩散<间隙扩散<空位扩散10、一般晶体中的扩散为()。

A: 空位扩散B: 间隙扩散

C: 易位扩散D: A和B

11、空位扩散是指晶体中的空位跃迁入邻近原子,而原子反向迁入空位,这种扩散机制适用于()的扩散。

A: 各种类型固溶体B: 间隙型固溶体

C: 置换型固溶体D: A和B

12、扩散过程与晶体结构有密切的关系,扩散介质结构(),扩散()。

A: 越紧密;越困难B: 越疏松;越困难

C: 越紧密;活化能越小D: 越疏松;活化能越大

13、不同类型的固溶体具有不同的结构,其扩散难易程度不同,间隙型固溶体比置换型()。

A: 难于扩散B: 扩散活化能大

C: 扩散系数小D: 容易扩散

14、在晶体中存在杂质时对扩散有重要的影响,主要是通过(),使得扩散系数增大。

A: 增加缺陷浓度B: 使晶格发生畸变

C: 降低缺陷浓度D: A和B

Ch5 参考答案

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 13 14

D C D A A B B A C D C A D D

二、名词解释:稳定扩散与不稳定扩散;本征扩散与非本征扩散;

稳定扩散:指扩散体系内的浓度只随位置变化而不随时间变化的扩散过程。

不稳定扩散:指扩散物质在扩散介质中浓度随时间发生变化的扩散过程。

本征扩散:在物质的扩散中,如果物质中扩散是以本身点缺陷作为迁移载体,这种扩散,称为本征扩散。

非本征扩散:是指以不等价杂质离子取代造成晶格空位或在一些非化学计量化合物因环境的气氛变化引起空位为载体而引起的质点迁移。

三、问答题

1、试从结构和能量的观点解释为什么D表面>D晶面>D晶内

答:固体表面质点在表面力作用下,导致表面质点的极化、变形、重排并引起原

来的晶格畸变,表面结构不同于内部,并使表面处于较高的能量状态。晶体的内部质点排列有周期性,每个质点力场是对称的,质点在表面迁移所需活化能较晶体内部小,则相应的扩散系数大。

同理,晶界上质点排列方式不同于内部,排列混乱,存在着空位、位错等缺陷,使之处于应力畸变状态,具有较高能量,质点在晶界迁移所需的活化能较晶内小,扩散系数大。但晶界上质点与晶体内部相比,由于晶界上质点受两个晶粒作用达到平衡态,处于某种过渡的排列方式,其能量较晶体表面质点低,质点迁移阻力

较大因而D

晶界

表面

2、试分析影响固体中扩散的因素。

答:影响因素有外在因素和内在因素。外在因素有:1)温度的影响,温度的升高,扩散加快。2)杂质(第三组元)的影响,一般说来凡第三组元能与扩散介质形成化合物的,扩散将减慢,面不形成化合物的,则会因使晶格畸变、活化能降低而加快扩散。3)气氛的影响,与扩散物质和扩散介质的组成以及扩散机构有关。4)固溶体类型的影响,间隙型固溶体比置换型固溶体容易扩散,因为间隙扩散机制的扩散激活能小于置换型扩散。间隙型固溶体中间因原子已位于间隙,而置换型固溶体中溶质原子通过空位机制扩散时,需要首先形成空位,因而激活能高。在置换型固溶体中,组元原子间尺寸差别越小,电负性相差越大,亲和力越强,则扩散越困难。5)扩散物质性质的影响,一般说来,扩散粒子性质与扩散介质性质间差异越大,扩散系数也越大。6)扩散介质结构的影响,通常扩散介质结构越紧密,扩散越困难,反之亦然。

第六章烧结

1、为什么通常烧结达不到理论密度?采取哪些措施可使烧结材料接近理论密度?

答:气孔在烧结过程中能否排除,除了与晶界移动速率有关外.还与气孔内压力的大小有关。随着烧结的进行,气孔逐渐缩小,而气孔内的气压不断增高,当气压增加至2R/r时,即气孔内气压等于烧结推动力,此时烧结就停止了。如果继续升高温度,气孔内气压大于2R/r,这时气孔不仅不能缩小,反而膨胀,对致密化不利。烧结如果不采取特殊措施是不可能达到坯体完全致密化的。如要获得接近理论密度的制品,必须采用气氛或真空烧结和热压烧结等方法。

2、分析影响固体烧结的因素。

答:(1)物料活性的影响:活性氧化物通常是用其相应的盐类热分解制成的。实践表明,采用不同形式的母盐以及热分解条件,对所得氧化物活性有着重影响。因此,合理选择分解温度很重要,一般说来对于给定的物料有着一个最适宜的热分解温度。温度过高会使结晶度增高、粒径变大、比表面活性下降;温度过低则可能因残留有未分解的母盐而妨碍颗粒的紧密充填和烧结。(2)添加物的影响:少量添加物常会明显地改变烧结速度,可通过以下方式产生作用:与烧结物形成固溶体、阻止晶型转变、抑制晶粒长大、产生液相。(3)气氛的影响:气氛对烧结的影响是复杂的。同一种气体介质对于不同物料的烧结,往往表现出不同的甚至相反的效果,就作用机理而言,包括物理的和化学两方面的作用。工艺上为了兼顾烧结性和制品性能,有时尚需在不同烧结阶段控制不同气氛。(4)压力的影响:外压对烧结的影响主要表现在两个方面:生坯成型压力和烧结时的外加压力(热压)。成形压力增大,坯体中颗粒堆积就较紧密、接触面积增大,烧结被加速。与此相比,热压的作用是更为重要的。

材料性能学作业 (2)

1.与单晶体相比,多晶体变形有哪些特点? 多晶金属材料由于各晶粒的位向不同和晶界的存在,其塑性变形有以下特点: ① 多晶体各晶粒变形的不同时性和不均匀性 位向有利的晶粒先塑变,各晶粒处组织性能不同,要求塑变的临界切应力不同,表现为不同时性和不均匀性。 ② 各晶粒变形相互协调与制约 各晶粒塑变受塑变周围晶粒牵制,不可无限制进行下去,晶界对位错的阻碍,必须有5个以上滑移系方可协调发展。 2.金属材料的应变硬化有何实际意义? 材料的应变硬化性能,在材料的加工和应用中有十分明显的实用价值。在加工方面,利用应变硬化和塑性变形的合理配合,可使使塑性变形均匀进行,保证冷变形工艺顺利实施;另外,低碳钢切削时,容易产生粘刀现象,且表面加工质量差。如果切削加工前进行冷变形降低塑性,改善机械加工性能;在材料应用方面,应变硬化使材料具一定的抗偶然过载能力,以免薄弱处无限塑性变形;应变硬化也是一种强化金属的手段,尤其是适用不能热处理的材料。 3.一个典型拉伸试样的标距为50mm ,直径为13mm ,实验后将试样对接起来以重现断裂时的外形,试问: (1)若对接后的标距为81mm ,伸长率是多少? (2)若缩颈处最小直径为6.9mm 则断面收缩率是多少? (1) 008150100%100%62%50 K L L L δ--=?=?= (2) 2200200 44100%100%71.8%4 K K d d A A d A ππψπ--=?=?= 4.有一材料E=2×1011N/m2,γ=8N/m 。试计算在7×107N/m2的拉应力作用下,该材料中能扩展的裂纹之最小长度是多少? 即求理论断裂强度 ()11422 7222108 2.0710710s c c E a m γπσπ-???===??? 5.推导颈缩条件、颈缩时的工程应力 ()()()11,00 n n n n n F KAe F A e dF Ke dA KAne de LA L dL A dA LA AdL LdA dLdA dL dA de L A dF Ke Ade KAne de n e --==+=++=+++∴==-=?-+=?=载荷为瞬时截面积和真应变的函数 对上式全微分

《材料结构与性能》习题

《材料结构与性能》习题 第一章 1、一25cm长的圆杆,直径2.5mm,承受的轴向拉力4500N。如直径拉细成2.4mm,问: 1)设拉伸变形后,圆杆的体积维持不变,求拉伸后的长度; 2)在此拉力下的真应力和真应变; 3)在此拉力下的名义应力和名义应变。 比较以上计算结果并讨论之。 2、举一晶系,存在S14。 3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。 4、一瓷含体积百分比为95%的Al2O3(E=380GPa)和5%的玻璃相(E=84GPa),计算上限及下限弹性模量。如该瓷含有5%的气孔,估算其上限及下限弹性模量。 5、画两个曲线图,分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。并注出:t=0,t=∞以及t=τε(或τσ)时的纵坐标。

6、一Al2O3晶体圆柱(图1.28),直径3mm,受轴向拉力F ,如临界抗剪强度τc=130MPa,求沿图中所示之一固定滑移系统时,所需之必要的拉力值。同时计算在滑移面上的法向应力。 第二章 1、求融熔石英的结合强度,设估计的表面能为1.75J/m2;Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm;弹性模量值从60到75GPa。 2、融熔石英玻璃的性能参数为:E=73GPa;γ=1.56J/m2;理论强度。如材料中存在最大长度为的裂,且此裂垂直于作用力的方向,计算由此而导致的强度折减系数。 3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式:

与 是一回事。 4、一瓷三点弯曲试件,在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。如果E=380GPa,μ=0.24,求KⅠc值,设极限载荷达50㎏。计算此材料的断裂表面能。 5、一钢板受有长向拉应力350 MPa,如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷,长8mm(=2c)。此钢材的屈服强度为1400MPa,计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。 6、一瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂,如边裂长度为:①2mm;② 0.049mm;③2μm,分别求上述三种情况下的临界应力。设此材料的断裂韧性为 1.62 MPa·m2。讨论诸结果。

材料物理性能课后习题答案

材料物理性能习题与解答

目录 1 材料的力学性能 (2) 2 材料的热学性能 (12) 3 材料的光学性能 (17) 4 材料的电导性能 (20) 5 材料的磁学性能 (29) 6 材料的功能转换性能 (37)

1材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为2.5 mm、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 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,其氏模量为3.5×109 N/m2,能伸长多少厘米? 解: 拉伸前后圆杆相关参数表 ) ( 0114 .0 10 5.3 10 10 1 40 1000 9 4 0cm E A l F l E l l= ? ? ? ? ? = ? ? = ? = ? = ? - σ ε 10 909 .4 0? 0851 .0 1 = - = ? = A A l l ε 名义应变

1-3一材料在室温时的氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35,计算其剪切模量和体积模量。 解:根据 可知: 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: 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa),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性模量。 解:令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时,将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得,其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 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: Voigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程: )21(3)1(2μμ-=+=B G E ) (130)(103.1)35.01(2105.3)1(288MPa Pa E G ≈?=+?=+=μ剪切模量) (390)(109.3) 7.01(3105.3)21(388 MPa Pa E B ≈?=-?=-=μ体积模量. ,.,1 1 2 1 212 12 1 2 1 21 S W VS d V ld A Fdl W W S W V Fdl V l dl A F d S l l l l l l ∝====∝= ===???? ? ?亦即做功或者: 亦即面积εεεεεεεσεσεσ)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量). 1()()(0)0() 1)(()1()(10 //0 ----= = ∞=-∞=-=e e e E t t t στεσεεεσεττ;;则有:其蠕变曲线方程为:. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有::其应力松弛曲线方程为

材料结构与性能试题及详细答案

一、名词解释(分) 原子半径,电负性,相变增韧、气团 原子半径:按照量子力学地观点,电子在核外运动没有固定地轨道,只是概率分布不同,因此对原子来说不存在固定地半径.根据原子间作用力地不同,原子半径一般可分为三种:共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径.通常把统和双原子分子中相邻两原子地核间距地一半,即共价键键长地一半,称作该原子地共价半径();金属单质晶体中相邻原子核间距地一半称为金属半径();范德瓦尔斯半径()是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引地两相邻原子核间距地一半,如稀有气体.资料个人收集整理,勿做商业用途 电负性:等人精确理论定义电负性为化学势地负值,是体系外势场不变地条件下电子地总能量对总电子数地变化率.资料个人收集整理,勿做商业用途 相变增韧:相变增韧是由含地陶瓷通过应力诱发四方相(相)向单斜相(相)转变而引起地韧性增加.当裂纹受到外力作用而扩展时,裂纹尖端形成地较大应力场将会诱发其周围亚稳向稳定转变,这种转变为马氏体转变,将产生近地体积膨胀和地剪切应变,对裂纹周围地基体产生压应力,阻碍裂纹扩展.而且相变过程中也消耗能量,抑制裂纹扩展,提高材料断裂韧性.资料个人收集整理,勿做商业用途 气团:晶体中地扩展位错为保持热平衡,其层错区与溶质原子间将产生相互作用,该作用被成为化学交互作用,作用地结果使溶质原子富集于层错区内,造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别.这种不均匀分布地溶质原子具有阻碍位错运动地作用,也成为气团.资料个人收集整理,勿做商业用途 二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用.(分) 答:从交互做作用地性质来说,可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类.弹性交互作用:位错与溶质原子地交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起地弹性畸变与位错间地弹性交互作用.形成气团,甚至气团对晶体起到强化作用.弹性交互作用地另一种情况是溶质原子核基体地弹性模量不同而产生地交互作用.资料个人收集整理,勿做商业用途 化学交互作用:基体晶体中地扩展位错为保持热平衡,其层错区与溶质原子间将产生相互作用,该作用被成为化学交互作用,作用地结果使溶质原子富集于层错区内,造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别,具有阻碍位错运动地作用.资料个人收集整理,勿做商业用途 静电交互作用:晶体中地位错使其周围原子偏离平衡位置,晶格体积发生弹性畸变,晶格畸变将导致自由电子地费米能改变,对于刃型位错来讲,滑移面上下部分晶格畸变量相反,导致滑移面两侧部分地费米能不相等,导致位错周围电子需重新分布,以抵消这种不平衡,从而形成电偶极,位错线如同一条电偶极线,在它周围存在附加电场,可与溶质原子发生静电交互作用.资料个人收集整理,勿做商业用途 三、简述点缺陷地特点和种类,与合金地性能有什么关系(分) 答:点缺陷对晶体结构地干扰作用仅波及几个原子间距范围地缺陷.它地尺寸在所有方向上均很小.其中最基本地点缺陷是点阵空位和间隙原子.此外,还有杂质原子、离子晶体中地非化学计量缺陷和半导体材料中地电子缺陷等.资料个人收集整理,勿做商业用途 在较低温度下,点缺陷密度越大,对合金电阻率影响越大.另外,点缺陷与合金力学性能之间地关系主要表现为间隙原子地固溶强化作用.资料个人收集整理,勿做商业用途 四、简述板条马氏体组织地组织形态、组织构成与强度与韧性地关系.(分) 答:板条马氏体地组织形态主要出现在低碳钢中,由许多成条排列地马氏体板条组成,大致平行地马氏体条组成地领域为板条束.每个晶粒内一般有个板条束,束地尺寸约为μ.一个马氏体板条束又由若干个板条组成,这些板条具有相同地惯习面,位向差很小,而板条束之间

钢结构的材料选用原则

在建筑钢结构工程的钢材选用是至关重要的,因为钢是非常好的建筑材料,一般会选择高质量、耐用的钢材,这样做的目的也是为了保证之后的结构建筑有更长的使用寿命。所以做好工程

尽量采购选用预制涂层好的钢材,因为钢材表面涂层的质量对使用的耐久性至关重要。如果没有适当的涂层,钢在暴露于潮湿和其他环境因素时就容易腐蚀。低质量的钢材通常是使用的劣质涂层进行浸渍或喷涂,这些涂层可能持续不了多久后就需要重新喷涂。而有着高质量的防护涂层和无机漆面的钢材,只要表面没有划伤或划伤,钢材将会非要耐用并且难以被腐蚀。 三、配件和紧固件 既然选择了高质量的钢,则不要选择劣质紧固件或低质量钢配件而导致钢材损坏和雨水渗漏。因为那些生锈和氧化的紧固件和失效的垫圈会使湿气进入面板,造成的损伤,而需要修复。同时劣质的紧固件还会导致外墙染上锈水的颜色以及条纹的问题,严重印象美观,长期持续下去不维护更换紧固件还会导致安全问题。 钢结构的材料选用原则是保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏,根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑的。 《钢结构设计规范》GB50017-2003提出的四种钢材型号是“宜”使用的型号,是在条件许可时的首先选择,并不禁止其它型号的使用,只要使用的钢材满足规范的要求即可。 安徽宏俊钢结构有限公司是一家集钢结构加工制作、设计和施工安装于一体的综合性企业,具有国家钢结构专业承包贰级资质。公司主要从事钢结构、轻钢厂房、钢网架、彩钢压型板、彩钢复合板等产品的设计、制作、施工及配套产品的生产和销售。公司以国家优惠政策为向导,坚持以人为本,把握市场规律,恪守优良的质量和服务理念;以科技为先导、质量管理为中心,用全新的姿态步入新世纪高新建筑安装钢结构的各个领域。近年来,公司承建省内外钢结构工程100余项,产品覆盖安徽、湖北、江西、河南等多个省市,深受广大客户的好评,赢得了良好的

材料性能学作业及答案

本学期材料性能学作业及答案 第一次作业P36-37 第一章 1名词解释 4、决定金属屈服强度的因素有哪些? 答:在因素:金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。外在因素:温度、应变速率和应力状态。 10、将某材料制成长50mm,直径5mm的圆柱形拉伸试样,当进行拉伸试验时塑性变形阶段的外力F与长度增量ΔL的关系为: F/N 6000 8000 10000 12000 14000 ΔL 1 2.5 4.5 7.5 11.5

求该材料的硬化系数K及应变硬化指数n。 解:已知:L0=50mm,r=2.5mm,F与ΔL如上表所示,由公式(工程应力)σ=F/A0,(工程应变)ε=ΔL/L0,A0=πr2,可计算得:A0=19.6350mm2 σ1= 305.5768,ε1=0.0200, σ2=407.4357 ,ε2=0.0500, σ3= 509.2946,ε3=0.0900, σ4= 611.1536,ε4=0.1500, σ5= 713.0125,ε5=0.2300, 又由公式(真应变)e=ln(L/L0)=ln(1+ε),(真应力)S=σ(1+ε),计算得: e1=0.0199,S1=311.6883, e2=0.0489,S2=427.8075, e3=0.0864,S3=555.1311, e4=0.1402,S4=702.8266, e5=0.2076,S5=877.0053, 又由公式S=Ke n,即lgS=lgK+nlge,可计算出K=1.2379×103,n=0.3521。 11、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险?答:韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂,这种断裂有一个缓慢的撕裂过程,在裂纹扩展过程中不断地消耗能量;而脆

《材料物理性能》课后习题答案

1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、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: 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。 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa),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性模量。 解:令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时,将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得,其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 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: V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程: ) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量 ) (1.323)84 05.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量 ). 1()()(0)0() 1)(()1()(1 //0 ----= = ∞=-∞=-=e E E e e E t t t στεσεεεσετ τ ;;则有:其蠕变曲线方程为:. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ ==∞==则有::其应力松弛曲线方程为1.0 1.0 0816.04.25 .2ln ln ln 2 2 001====A A l l T ε真应变)(91710 909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .0100 =-=?=A A l l ε名义应变)(99510 524.445006MPa A F T =?==-σ真应力

材料性能期中答案

1、What is the definition for Materials Properties (MP )?How do we classify materials properties?And please list some classification for MP.(材料特性(MP )的定义是什么?我们如何分类材料特性,请列出一些MP 的分类。) 答:MP :Materials ’Response to External Stimulus. 材料性能:材料在给定的外界条件下的行为。 怎样分类:根据材料对外界刺激做出的响应的类型进行分类。 分类:复杂性能(使用性能,工艺性能,复合性能) 化学性能(抗渗入性,耐腐蚀性等) 力学性能(刚度强度韧性等) 物理性能(热学光学磁学电学性能) 2. What is the core relationship between materials science and engineering? In order to obtain desired materials properties, what should we consider first to do with the materials? (材料科学与工程的核心是什么关系?为了获得所需的材料性能,我们应该首先考虑的材料的什么?) 答:材料科学与工程学的核心关系是性能(课件上面那个三角形的图) 为了提高对于材料性能的期望,我们首先要研究材料的结构与性能的关系,即研究材料学。 3. What is the most determinant for Materials mechanical properties? Why?(材料力学性能的决定因素是什么?为什么呢?) 答:材料的力学性能主要指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能,影响材料力学性能的最重要的因素是材料的结构。这些结构包括:subatomic-atomic-molecular-nano-micro-macro.由于材料的结构决定了材料的屈服强度,塑性韧性,刚度等性质,所以材料的结构对材料的力学性能影响最大。 4. what is strength of materials? Please try to identify the difference yield strength ,tensile strength ,fatigue strength and theoretical fracture strength? (材料的强度是什么?请尝试找出屈服强度,拉伸强度,疲劳强度和理论断裂强度的差异?)(中文ppt) 材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力就是材料的强度。 屈服强度代表材料开始产生明显塑性变形的抗力 疲劳强度是材料在承受大小和方向同时间做周期性变化的交变应力时,往往在远小于强度极限甚至小于屈服极限的应力作用下就发生断裂。 理论断裂强度是无缺陷材料的理论预测值, 其中E 为杨氏模量,为解理面的表面能,a 为材料内部原子间的距离 5.Please describe yielding phenomena for materials, and its practical/engineering meaning. As long as there are no yielding phenomena for some materials, how do we determine the yield strength? (请描述为材料的屈服现象(书上p16),其实际/工程意义。有一些材料没有屈服现象,我们如何确定的屈服强度?) 屈服现象是材料开始产生明显塑性变形的标志,对应图中bd 段, 2 1)(a E c s γσ≈

钢结构材料的机械性能及材料分类、选型

钢结构材料的机械性能及材料分类、选型1.3.3 钢结构材料的力学性能 碳素结构钢的应力-应变曲线 1.3.3.1 受拉、受压及受剪时的性能 钢材标准试件在常温静载情况下,单项均匀受拉试验时的荷载—形(F—L)曲线或应力——应变(σ—ε)曲线。由此曲线可获得许多有关钢材的性能。 (1)强度性能 σ—ε曲线的OP段为直线,表示钢材具有完全弹性性质,这时应力可由弹性模量E定义,即σ—Eε,而E=tanα,P点应力称为比例极限。 曲线的PE段仍具有弹性,但非线性,即为非线性弹性阶段,这时的模量称为切线模量,E t=dσ/dε。此段上限E点的应力称为弹性极限。弹性极限和比例极限相距很近,实际上很难区分,故通常只提比例极限。 随着荷载的增加,曲线出现ES段,此段表现为非弹性性质,即卸荷曲线成为与OP平行的直线,留下永久性的残余变形。此段上限

S点的应力称为屈服点。对于低碳钢,出现明显的屈服台阶SC段,即在应力保持不变的情况下,应变继续增加。 在开始进入塑性流动范围是,曲线波动较大,以后逐渐趋于平稳,其最高点和最低点分别称为上屈服强度(R eH)和下屈服强度(R eL)点。上屈服强度和试验条件(加荷速度、试件形状、试件对中的准确性)有关;非屈服点则对此不太敏感,设计中则以下屈服强度为依据。 对于没有缺陷和残余应力影响的试件,比例极限和屈服强度比较接近,且屈服点前的应变很小(对低碳钢约为0.15%)。为了简化计算,通常假定屈服点以前钢材为完全弹性的,屈服点以后则为完全塑性的,这样就可把钢材视为理想的弹—塑性体,其应力应变曲线表现为双直线。当应力达到屈服点后,结构将产生很大的残余变形(此时,对低碳钢εc=25%),表明钢材的承载能力达到了最大值。因此,在设计时取屈服点为钢材可以达到的最大应力值。 理想的弹-塑性体的应力-应变曲线 高强度钢材无明显屈服点和屈服台阶。这类钢的屈服条件是根据试验分析结果而人为规定的,故称为条件屈服强度。条件屈服强度是以卸荷后试件中残余应变为0.2%所对应的应力定义的。

(完整版)材料性能学历年真题及答案

一、名词解释 低温脆性:材料随着温度下降,脆性增加,当其低于某一温度时,材料由韧性状态变为脆性状态,这种现象为低温脆性。 疲劳条带:每个应力周期内疲劳裂纹扩展过程中在疲劳断口上留下相互平行的沟槽状花样。 韧性:材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 缺口强化:缺口的存在使得其呈现屈服应力比单向拉伸时高的现象。 50%FATT:冲击试验中采用结晶区面积占整个断口面积 50%时所应的温度表征的韧脆转变温度。 破损安全:构件内部即使存在裂纹也不导致断裂的情况。 应力疲劳:疲劳寿命N>105 的高周疲劳称为低应力疲劳,又称应力疲劳。 韧脆转化温度:在一定的加载方式下,当温度冷却到某一温度或温度范围时,出现韧性断裂向脆性断裂的转变,该温度称为韧脆转化温度。 应力状态软性系数:在各种加载条件下最大切应力与最大当量正应力的比值,通常用α表示。 疲劳强度:通常指规定的应力循环周次下试件不发生疲劳破坏所承受的上限应力值。 内耗:材料在弹性范围内加载时由于一部分变形功被材料吸收,则这部份能量称为内耗。 滞弹性: 在快速加载、卸载后,随着时间的延长产生附加弹性应变的现象。 缺口敏感度:常用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸的光滑试样的抗拉强度的比值表征材料缺口敏感性的指标,往往又称为缺口强度比。 断裂功:裂纹产生、扩展所消耗的能量。 比强度::按单位质量计算的材料的强度,其值等于材料强度与其密度之比,是衡量材料轻质高强性能的重要指标。. 缺口效应:构件由于存在缺口(广义缺口)引起外形突变处应力急剧上升,应力分布和塑性变形行为出现变化的现象。 解理断裂:材料在拉应力的作用下原于间结合破坏,沿一定的结晶学平面(即所谓“解理面”)劈开的断裂过程。 应力集中系数:构件中最大应力与名义应力(或者平均应力)的比值,写为KT。 高周疲劳:在较低的应力水平下经过很高的循环次数后(通常N>105)试件发生的疲劳现象。 弹性比功:又称弹性应变能密度,指金属吸收变形功不发生永久变形的能力,是开始塑性变形前单位体积金属所能吸收的最大弹性变形功。 二、填空题

钢结构用材料及选用

钢结构用材料及选用一、钢材的标准、牌号和质量等级 二、高强度螺栓

注:规格中带括号的螺栓属非标准型,尽量不用。 三、普通螺栓 注: 各类螺栓的材料、化学成分、机械和物理性能、质量标准等均应符合《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T 3098.1的规定。 四、圆柱头焊钉(栓钉)

(1)穿透平焊的钢板厚度应≤1.6mm。 (2)D13、D16也可采用B1磁环进行穿透平焊。 五、钢结构焊接材料 注:焊条电弧焊采用标准GB/T5117、GB/T5118;实心焊丝气体保护焊采用标准GB/T 8110;药芯焊丝气体保护焊采用标准GB/T10045、GB/T17493;埋弧焊采用标准GB/T5293、 GB/T12470。 六、不同使用条件下钢材选用

注: (1)选用Q420钢时,其质量等级可参照Q390钢选用。 (2)除表中保证项目外,所有钢材的屈服强度上下限(R eH )、抗拉强度(R w )、断后伸长率(A ) 三项力学性能和磷(P )、硫(S )二项化学成分也属于保证项目;对焊接结构尚应将碳(C )作为保证项目。 (3)工作环境温度:对露天和非采暖房屋,采用国家标准《采暖通风和空气调节设计规范》 GB 50019中所列的最低日平均温度;对采暖房屋内的结构可提高10℃ 后采用。 (4)凡由变形、疲劳和稳定性控制的结构宜优先采用Q235钢。 ( 5)同一种牌号的不同质量等级之间单价相差较大,且质量等级越高产量越少,供货越难, 故不要随意提高质量等级。 (6)GB/T 19879-2005标准的GJ 型钢板属于高性能钢板,具有较好延性、塑性和焊接性能外, 还具有厚度效应小(防层状撕裂能力强)的特点,故应在重要工程中优先采用。 (7)焊接连接部位的钢板或沿板厚承受拉力的钢板,当板厚不小于40mm 时应采用 GB/T19879-2005标准的防层状撕裂的GJ 型钢板。 七、焊缝质量等级选用

付华材料性能学部分习题答案

第一章材料的弹性变形 一、填空题: 1.金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗变形或断裂 的能力。 2. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。 3. 线性无定形高聚物的三种力学状态是玻璃态、高弹态、粘流态,它们的基本运动单元相应是链节或侧基、链段、大分子链,它们相应是塑料、橡胶、流动树脂(胶粘剂的使用状态。 二、名词解释 1.弹性变形:去除外力,物体恢复原形状。弹性变形是可逆的 2.弹性模量: 拉伸时σ=EεE:弹性模量(杨氏模数) 切变时τ=GγG:切变模量 3.虎克定律:在弹性变形阶段,应力和应变间的关系为线性关系。 4.弹性比功 定义:材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力,又称为弹性比能或应变比能,表示材料的弹性好坏。 。 三、简答: 1.金属材料、陶瓷、高分子弹性变形的本质。 答:金属和陶瓷材料的弹性变形主要是指其中的原子偏离平衡位置所作的微小的位移,这部分位移在撤除外力后可以恢复为0。对高分子材料弹性变形在玻璃态时主要是指键角键长的微小变化,而在高弹态则是由于分子链的构型发生变化,由链段移动引起,这时弹性变形可以很大。 2.非理想弹性的概念及种类。 答:非理想弹性是应力、应变不同时响应的弹性变形,是与时间有关的弹性变形。表现为应力应变不同步,应力和应变的关系不是单值关系。种类主要包括

滞弹性,粘弹性,伪弹性和包申格效应。 3.什么是高分子材料强度和模数的时-温等效原理? 答:高分子材料的强度和模数强烈的依赖于温度和加载速率。加载速率一定时,随温度的升高,高分子材料的会从玻璃态到高弹态再到粘流态变化,其强度和模数降低;而在温度一定时,玻璃态的高聚物又会随着加载速率的降低,加载时间的加长,同样出现从玻璃态到高弹态再到粘流态的变化,其强度和模数降低。时间和温度对材料的强度和模数起着相同作用称为时=温等效原理。 四、计算题: 气孔率对陶瓷弹性模量的影响用下式表示:E=E0 (1—+ E0为无气孔时的弹性模量;P为气孔率,适用于P≤50 %。370= E0 (1—×+×则E0= Gpa 260= (1—×P+×P2) P= 其孔隙度为%。 五、综合问答 1.不同材料(金属材料、陶瓷材料、高分子材料)的弹性模量主要受什么因素影响? 答:金属材料的弹性模量主要受键合方式、原子结构以及温度影响,也就是原子之间的相互作用力。化学成分、微观组织和加载速率对其影响不大。 陶瓷材料的弹性模量受强的离子键和共价键影响,弹性模量很大,另外,其弹性模量还和构成相的种类、粒度、分布、比例及气孔率有关,即与成型工艺密切相关。 高分子聚合物的弹性模量除了和其键和方式有关外,还与温度和时间有密切的关系(时-温等效原理)。 (综合分析的话,每一条需展开)。 第二章材料的塑性变形 一、填空题 1.金属塑性的指标主要有伸长率和断面收缩率两种。

《材料物理性能》课后习题答案

《材料物理性能》 第一章材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、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: 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。 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa),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性模量。 解:令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时,将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2) 可得,其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 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 0816 .04.25.2ln ln ln 22 001====A A l l T ε真应变) (91710909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .010 0=-=?=A A l l ε名义应变) (99510524.445006MPa A F T =?== -σ真应力) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量

材料结构与性能试题及详细答案

《材料结构与性能》试题 一、名词解释(20分) 原子半径,电负性,相变增韧、Suzuki气团 原子半径:按照量子力学的观点,电子在核外运动没有固定的轨道,只是概率分布不同,因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同,原子半径一般可分为三种:共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半,即共价键键长的一半,称作该原子的共价半径(r c);金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径(r M);范德瓦尔斯半径(r V)是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半,如稀有气体。 电负性:Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值,是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。 相变增韧:相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相(t相)向单斜相(m相)转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时,裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变,这种转变为马氏体转变,将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变,对裂纹周围的基体产生压应力,阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量,抑制裂纹扩展,提高材料断裂韧性。 Suzuki气团:晶体中的扩展位错为保持热平衡,其层错区与溶质原子间将产生相互作用,该作用被成为化学交互作用,作用的结果使溶质原子富集于层错区内,造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用,也成为Suzuki气团。 二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用。(15分) 答:从交互做作用的性质来说,可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类。 弹性交互作用:位错与溶质原子的交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起的弹性畸变与位错间的弹性交互作用。形成Cottrell气团,甚至Snoek气团对晶体起到强化作用。弹性交互作用的另一种情况是溶质原子核基体的弹性模量不同而产生的交互作用。 化学交互作用:基体晶体中的扩展位错为保持热平衡,其层错区与溶质原子间将产生相互作用,该作用被成为化学交互作用,作用的结果使溶质原子富集于层错区内,造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别,具有阻碍位错运动的作用。 静电交互作用:晶体中的位错使其周围原子偏离平衡位置,晶格体积发生弹性畸变,晶格畸变将导致自由电子的费米能改变,对于刃型位错来讲,滑移面上下部分晶格畸变量相反,导致滑移面两侧部分的费米能不相等,导致位错周围电子需重新分布,以抵消这种不平衡,从而形成电偶极,位错线如同一条电偶极线,在它周围存在附加电场,可与溶质原子发生静电交互作用。 三、简述点缺陷的特点和种类,与合金的性能有什么关系(15分) 答:点缺陷对晶体结构的干扰作用仅波及几个原子间距范围的缺陷。它的尺寸在所有方向上均很小。其中最基本的点缺陷是点阵空位和间隙原子。此外,还有杂质原子、离子晶体中的非化学计量缺陷和半导体材料中的电子缺陷等。 在较低温度下,点缺陷密度越大,对合金电阻率影响越大。另外,点缺陷与合金力学性能之间的关系主要表现为间隙原子的固溶强化作用。

南昌大学《材料性能学》课后答案

《工程材料力学性能》(第二版)课后答案 第一章材料单向静拉伸载荷下的力学性能 一、解释下列名词 滞弹性:在外加载荷作用下,应变落后于应力现象。 静力韧度:材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。 弹性极限:试样加载后再卸裁,以不出现残留的永久变形为标准,材料能够完全弹性恢复的最高应力。 比例极限:应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。 包申格效应:指原先经过少量塑性变形,卸载后同向加载,弹性极限(ζP) 或屈服强度(ζS)增加;反向加载时弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS) 降低的现象。 解理断裂:沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面--解理面,一般是低指数,表面能低的晶面。 解理面:在解理断裂中具有低指数,表面能低的晶体学平面。 韧脆转变:材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象(冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂,断口特征由纤维状转变为结晶状)。静力韧度:材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标,是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。 二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学姓能? 答案:金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力,而材料的成分和组织对它的影响不大,所以说它是一个对组织不敏感的性能指标,这是弹性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响,但对材料的刚度影响不大。 三、什么是包辛格效应,如何解释,它有什么实际意义? 答案:包辛格效应就是指原先经过变形,然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零,这说明在反向加载时塑性变形立即开始了。 包辛格效应可以用位错理论解释。第一,在原先加载变形时,位错源在滑移

最新材料科学基础课后习题答案

《材料科学基础》课后习题答案 第一章材料结构的基本知识 4. 简述一次键和二次键区别 答:根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。其中一次键的结合力较强,包括离子键、共价键和金属键。一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层,从而使原子间相互结合起来。二次键的结合力较弱,包括范德瓦耳斯键和氢键。二次键是一种在原子和分子之间,由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。 6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高? 答:材料的密度与结合键类型有关。一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因:(1)金属元素有较高的相对原子质量;(2)金属键的结合方式没有方向性,因此金属原子总是趋于密集排列。相反,对于离子键或共价键结合的材料,原子排列不可能很致密。共价键结合时,相邻原子的个数要受到共价键数目的限制;离子键结合时,则要满足正、负离子间电荷平衡的要求,它们的相邻原子数都不如金属多,因此离子键或共价键结合的材料密度较低。 9. 什么是单相组织?什么是两相组织?以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。 答:单相组织,顾名思义是具有单一相的组织。即所有晶粒的化学组成相同,晶体结构也相同。两相组织是指具有两相的组织。单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。晶粒尺寸对材料性能有重要的影响,细化晶粒可以明显地提高材料的强度,改善材料的塑性和韧性。单相组织中,根据各方向生长条件的不同,会生成等轴晶和柱状晶。等轴晶的材料各方向上性能接近,而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。对于两相组织,如果两个相的晶粒尺度相当,两者均匀地交替分布,此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。如果两个相的晶粒尺度相差甚远,其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。如果弥散相的硬度明显高于基体相,则将显著提高材料的强度,同时降低材料的塑韧性。 10. 说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义,说明稳态结构和亚稳态结构之间的关系。 答:同一种材料在不同条件下可以得到不同的结构,其中能量最低的结构称为稳态结构或平衡太结构,而能量相对较高的结构则称为亚稳态结构。所谓的热力学条件是指结构形成时必须沿着能量降低的方向进行,或者说结构转变必须存在一个推动力,过程才能自发进行。热力学条件只预言了过程的可能性,至于过程是否真正实现,还需要考虑动力学条件,即反应速度。动力学条件的实质是考虑阻力。材料最终得到什么结构取决于何者起支配作用。如果热力学推动力起支配作用,则阻力并不大,材料最终得到稳态结构。从原则上讲,亚稳态结构有可能向稳态结构转变,以达到能量的最低状态,但这一转变必须在原子有足够活动能力的前提下才能够实现,而常温下的这种转变很难进行,因此亚稳态结构仍可以保持相对稳定。 第二章材料中的晶体结构 1. 回答下列问题: (1)在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向: 32)与[236] (001)与[210],(111)与[112],(110)与[111],(132)与[123],(2 (2)在立方晶系的一个晶胞中画出(111)和(112)晶面,并写出两晶面交线的晶向指数。 解:(1)

钢结构钢材选用

钢结构设计与钢材的选用 钢结构设计与结构钢材的选用 1、结构钢材的主要物理力学性能与钢结构设计 屈服强度fy:结构设计中线弹性分析以及强度、稳定性计算的限值标准。 抗拉强度fu:受拉破坏的极限。强屈比是衡量强度储备的重要标志。 伸长率δ5(δ10):钢材单向拉伸的塑性性质表现。 冷弯角α:钢材弯曲挤压时的塑性性质表现,和对钢材内部缺陷的揭示。 断面收缩率ψ:钢材复杂受力状态下的塑性体现。 冲击韧性AK:钢材破坏所需动能的一种量度。 断裂韧性K1C:钢材裂纹失稳扩展的一种限值。 2、结构钢材的钢种、牌号、强度级别、质量等级: 钢种:碳素钢,低合金钢;普通钢,优质钢,特种工艺钢(如TMPS)。 牌号:由屈服强度字母Q、屈服强度数值、质量等级(A,B,C,D,E)、脱氧方法符号 (F,B,Z,TZ)组成。 强度级别:Q235,Q345,Q390,Q420…。 质量等级:标准规定交货时,一般应保证合格的性能如下 A级— fu,fy,δ5 (δ10) ,α;S ,P。 B级— fu,fy,δ5 (δ10) ,α;C,S ,P,AK(+200C)。 C级— fu,fy,δ5 (δ10) ,α;C,S ,P,AK(00C)。 D级— fu,fy,δ5 (δ10) ,α;C,S ,P,AK(-200C)。 E级— fu,fy,δ5 (δ10) ,α;C,S ,P,AK(-400C)。 其它性能指标要求,须由设计提出,并与供货方协约确定。但是,要求的级别、等级越高,附加条件越多、越苛刻,则价格越贵。 3、选用结构钢材性质的基本原则:足够可靠,满足需要(防止因材质差而脆断破坏)工艺性能良好和价格低廉。 4、结构钢材性质选用须要考虑的主要因素:结构重要性;结构类型;连接方法;节点构造;受力状态;环境状况。 5、钢结构的钢材选用 (1)质量等级的选择 一般非焊接的钢结构可选用A级钢; 焊接钢结构,静载作用时应选用B级钢; 焊接钢结构,动载作用时,应根据结构所处环境温度,选用C,D,E级的或特级钢,务必使钢材的脆性转换温度低于结构所处环境温度。 对于有层状撕裂受力的结构部位的较厚钢板,应有抗层状撕裂的要求。 对节点构造及受力状况复杂、工作环境条件恶劣的重型焊接钢结构,应提高对钢材质量标准的要求。考试大论坛 重要钢结构钢材的质量等级选择宜提高。 (2)强度等级的选用本文来源:考试大网 普通钢结构钢材的强度等级常常选为Q235或Q345;

湖南大学材料性能学作业+习题标准答案

湖南大学材料性能学作业+习题标准答案

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第二章作业题 1应力状态软性系数:按“最大切应力理论”计算的最大切应力与按“相当最大正应力理论”计算的最大正应力的比值。 2缺口效应:截面的急剧变化产生缺口,在静载荷作用下,缺口截面上的应力状态将发生变化,产生缺口效应,影响金属材料的 力学性能。 3 布氏硬度:用一定直径的硬质合金球做压头,施以一定的试 验力,将其压入试样表面,经规定保持时间后卸除,试样表面残留 压痕。HBW通过压痕平均直径求得。 4 洛氏硬度:洛氏硬度以测量压痕深度标识材料的硬度。HR= (k-h)/0.002. 二、脆性材料的抗压强度 扭转屈服点 缺口试样的抗拉强度 NSR:缺口敏感度,为缺口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。 HBS:用钢球材料的球压头表示洛氏硬度。 HRC:用金刚石圆锥压头表示的洛氏硬度。 三、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 1单向拉伸 特点:温度、应力状态和加载速率是确定的,且常用标准的光滑圆柱试样进行试验。 应用范围:一般是用于那些塑性变形抗力与切断强度较低的所谓塑性材料试验。 2压缩试验 特点:单向压缩试验的应力状态系数=2,比拉伸,弯曲,扭转的应力状态都软,拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩变形而不会断裂。 应用范围:拉伸时呈脆性的金属材料的力学性能测定。如果产生明显屈服,还可以测定压缩屈服点。 3弯曲试验 特点:试样形状简单,操作方便,弯曲试样应力分布不均匀,表面最大,中心为零。可较灵敏的反映材料表面缺陷。 应用范围:对于承受弯曲载荷的机件,测定其力学性能。 4扭转试验 特点:1扭转的应力状态软性系数=0.8,比拉伸时大,易于显示金属的塑性行为。2圆柱形试样扭转时,整个长度上塑性变形是均匀的,没有颈缩现象,所以能实现大塑性变形量下的试验。3能较敏感的反映出金属表面缺陷及硬化层的性能。4扭转时试样中的最大正应力与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最可靠的办法。 应用范围:研究金属在热加工条件下的流变性能与断裂性能,评定材料的热压力加工性;研究或检验工件热处理的表面质量和各种表面强化工艺的效果。 四、缺口拉伸时应力分布有何特点

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