材料的力学性能测试
材料力学实验指导书
（第一部分）
材料的力学性能测试
浙江工业大学机电学院
2006年9月
第一部分 材料的力学性能测试
任何一种材料受力后都有变形产生，变形到一定程度材料就会降低或失去承载能力，即发生破坏，各种材料的受力——变形——破坏是有一定规律的。材料的力学性能（也称机械性能），是指材料在外力作用下表现出的变形和破坏等方面的性能，如强度、塑性、弹性和韧性等。为保证工程构件在各种负荷条件下正常工作，必须通过试验测定材料在不同负荷下的力学性能，并规定具体的力学性能指标，以便为构件的强度设计提供可靠的依据。材料的主要力学性能指标有屈服强度、抗拉强度、材料刚度、延伸率、截面收缩率、冲击韧性、疲劳极限、断裂韧性和裂纹扩展特性等。金属材料的力学性能取决于材料的化学成分、金相结构、表面和内部缺陷等，此外，测试的方法、环境温度、周围介质及试样形状、尺寸、加工精度等因素对测试结果也有一定的影响。
材料的力学性能测试必修实验为5学时，包括：轴向拉伸实验、轴向压缩实验、低碳钢拉伸弹性模量E 的测定、扭转实验、低碳钢剪切弹性模量G 的测定。
§1－1 轴向拉伸实验
一、实验目的
1、 测定低碳钢的屈服强度eL R （s σ）、抗拉强度m R （b σ）、断后伸长率A 11.3（δ10）和断
面收缩率Z （ψ）。
2、 测定铸铁的抗拉强度m R （b σ）。
3、 比较低碳钢（塑性材料）和铸铁（脆性材料）在拉伸时的力学性能和断口特征。
注：括号内为GB/T228-2002《金属材料 室温拉伸试验方法》发布前的旧标准引用符号。
二、设备及试样
1、 电液伺服万能试验机（自行改造）。
2、 0.02mm 游标卡尺。
3、 低碳钢圆形横截面比例长试样一根。把原始标距段L 0十等分，并刻画出圆周等分线。
4、 铸铁圆形横截面非比例试样一根。
注：GB/T228-2002规定，拉伸试样分比例试样和非比例试样两种。比例试样的原始标距0L 与原始横截面积0S 的关系满足00S k L =。比例系数k 取5.65时称为短比例试样，k 取11.3时称为长比例试样，国际上使用的比例系数k 取5.65。非比例试样0L 与0S 无关。
三、实验原理及方法
低碳钢是指含碳量在0.3％以下的碳素钢。这类钢材在工程中使用较广，在拉伸时表现出的力学性能也最为典型。
ΔL （标距段伸长量）
低碳钢拉伸图（F —ΔL 曲线）
以轴向力F 为纵坐标，标距段伸长量ΔL 为横坐标，所绘出的试验曲线图称为拉伸图，即F —ΔL 曲线。低碳钢的拉伸图如上图所示，F eL 为下屈服强度对应的轴向力，F eH 为上屈服强度对应的轴向力，F m 为最大轴向力。
F —ΔL 曲线与试样的尺寸有关。为了消除试样尺寸的影响，把轴向力F 除以试样横截面的原始面积S 0就得到了名义应力，也叫工程应力，用ζ表示。同样，试样在标距段的伸长ΔL 除以试样的原始标距ＬO 得到名义应变，也叫工程应变，用ε表示。ζ—ε曲线与F —ΔL 曲线形状相似，但消除了儿何尺寸的影响，因此代表了材料本质属性，即材料的本构关系。
低碳钢应力—应变图（ζ—ε曲线）
典型低碳钢的拉伸ζ—ε曲线，如上图所示，可明显分为四个阶段：
（1）弹性阶段oa ’：在此阶段试样的变形是弹性的，如果在这一阶段终止拉伸并卸载，试样仍恢复到原先的尺寸，试验曲线将沿着拉伸曲线回到初始点，表明试样没有任何残余变形。习惯上认为材料在弹性范围内服从虎克定律，其应力、应变为正比关系，即E σε= 式中比例系数E 代表直线的斜率，称为材料的弹性模量，其常用单位为GPa 。它是代表材料发生弹性变形的主要性能参数。E 的大小反映材料抵抗弹性变形的一种能力，代表了材料的刚度。此外，材料在发生杆的轴向伸长的同时还发生横向收缩。反映横向变形的横向应变ε＇与ε之比的绝对值μ称为材料的泊松比。它是代表材料弹性变形的另一个性能参数。
（2）屈服阶段ab ：在超过弹性阶段后出现明显的屈服过程，即曲线沿一水平段上下波动，即应力增加很少，变形快速增加。这表明材料在此载荷作用下，宏观上表现为暂时丧失抵抗继续变形的能力，微观上表现为材料内部结构发生急剧变化。从微观结构解释这一现象，是由于构成金属晶体材料结构晶格间的位错，在外力作用下发生有规律的移动造成的。如果试样表面足够光滑、材料杂质含量少，可以清楚地看出试样表面有450方向的滑移线。
根据GB/T228－2002标准规定，试样发生屈服而力首次下降前的最大应力称为上屈服强度，记为“R eH ”；在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力称为下屈服强度，记为“R eL ”，若试样发生屈服而力首次下降的最小应力是屈服期间的最小应力时，该最小应力称为初始瞬时效应，不作为下屈服强度。
通常把试验测定的下屈服强度R eL 作为材料的屈服极限ζS ，ζS 是材料开始进入塑性的标志。不同的塑性材料其屈服阶段的曲线类型有所不同，其屈服强度按GB/T228-2002规定确定。结构、零件的外加载荷一旦超过这个应力，就可以认为这一结构或零件会因为过量变形而失效。因此，强度设计中常以屈服极限ζS 作为确定许可应力的基础。由于材料在这一阶段已经发生过量变形，必然残留不可恢复的变形（塑性变形），因此，从屈服阶段开始，材料的变形就包含弹性和塑性两部分。
（3）强化阶段bc ：屈服阶段结束后，ζ—ε曲线又出现上升现象，说明材料恢复了对继续变形的抵抗能力，材料若要继续变形必须施加足够的载荷。如果在这一阶段卸载，弹性变形将随之消失，而塑性变形将永远保留。强化阶段的卸载路径与弹性阶段平行。卸载后若重新加载，材料的弹性阶段线将加长、屈服强度明显提高，塑性将降低。这种现象称作应变强化或冷作硬化。冷作硬化是金属材料极为宝贵的性质之一。塑性变形与应变强化二者结合，是工厂强化金属的重要手段。例如：喷丸、挤压，冷拔等工艺，就是利用材料的冷作硬化来提高材料的强度。强化阶段的塑性变形是沿轴向均匀分布的。随塑性变形的增长，试样表面
(工程应变)
的滑移线亦愈趋明显。ζ—ε曲线的应力峰值R m 为材料的强度极限ζb 。对低碳钢来说ζb 是材料均匀塑性变形的最大抵抗能力，也是材料进入颈缩阶段的标志。
（4）颈缩阶段cd ：应力到达强度极限后，开始在试样最薄弱处出现局部变形，从而导致试样局部截面急剧颈缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷很快下降，直至断裂。断裂时，试样的弹性变形消失，塑性变形则遗留在断裂的试样上。
塑性材料和脆性材料的拉伸曲线存在很大差异。低碳钢和铸铁是工程材料中最具典型意义的两种材料，前者为塑性材料，后者为脆性材料。观察它们在拉伸过程中的变形和破坏特征有助于正确、合理地认识和选用材料。
根据试验机绘制的拉伸F —ΔL 曲线确定低碳钢的s σ、b σ和铸铁的b σ。
（1）原始横截面面积（S 0）的测定：圆形横截面试样，应分别在标距内两端及中部测 量直径。测量某处的直径时，应在该处测量两个互垂方向的直径，取其算术平均值。原始横截面面积S 0取三处测得的最小直径计算，并至少保留4位有效数字。
（2）强度指标（s σ、b σ）的测定：从低碳钢的F —ΔL 曲线读取试样的F eL 和F m 值，将其分别除以试样的原始横截面面积S 0得低碳钢的屈服强度s σ和抗拉强度b σ；从铸铁的F —ΔL 曲线读取试样的F m 值，将其除以试样的原始横截面面积S 0得铸铁抗拉强度b σ；
根据拉断后低碳钢试样的断口直径及标距段长度确定A 11.3 和Z
（1）原始标距L 0的标记：低碳钢拉伸试样的标距段原始长度为100mm ，分十等分，用划线机划细的圆周线作为标记。
（2）低碳钢断面收缩率Z 的测定：断裂后试样横截面的最大缩减量S 0－S u 与原始横截面面积S 0之比的百分率为断面收缩率。
测量时将试样断裂部分仔细地配接在一起，使其轴线处于同一直线上。测量圆形横截面缩颈处的最小直径计算缩颈后的试样最小横截面面积S u 。
（3）低碳钢断后伸长率A 11.3的测定：断后标距的残余伸长L u －L 0与原始标距L 0之比的百分率为断后伸长率。对于比例试样，若原始标距不为065.5S ，则符号A 应附下标注明所使用的比例系数，例如A 11.3表示原始标距L 0为03.11S 的试样断后伸长率。
测量时将试样断裂部分仔细地配接在一起，应使试样二段的轴线处于同一直线上，并且断裂部分适当接触。当断裂处与最接近的标距标记的距离不小于原始标距的三分之一时，标距段长度L u 按要求配接后直接测量，否则应按下述移位方法测量L u 。
试验前将原始标距L 0细分为N 等分，把每一等分的细圆周线称为标距等分标记
试验后，以符号X 表示断裂后试样短的一段距离试样夹持部最近的标距等分标记，以符号Y 表示断裂试样长的一段的标距等分标记，要求Y 与断裂处的距离最接近X 与断裂处的距离，X 与Y 之间的标距等分格数为n 。
若N －n 为偶数，以符号Z 表示断裂试样长的一段的标距等分标记，要求Z 与Y 的标距等分格数为2
n N -。分别测量X 与Y 之间的距离记为XY 、Y 与Z 之间的距离记为YZ ，则试样断后的标距段长度L u ＝XY ＋2YZ ，如下图（a ）所示。
若N －n 为奇数，以符号Z ’ 和Z ’’表示断裂试样长的一段的标距等分标记，要求Z ’与Y 的标距等分格数为2
1－n N -，Z ’与Z ’’的标距等分格数为1。分别测量X 与Y 之间的距离记为XY 、Y 与Z ’之间的距离记为Y Z ’、Z ’与Z ’’之间的距离记为Z ’ Z ’’，则试样断后的标距段
长度L u＝XY＋2Y Z’＋Z’ Z’’，如下图（b）所示。
Y Z
X
(a)
X
(b)
四、实验步骤
1、按要求测量试样的原始横截面面积S0。低碳钢标距段原始长度不用测量，为100mm。
铸铁不定标距，不用测量。
2、按要求装夹试样（先选其中一根），并保持上下对中。
3、按指导老师要求选择“试验方案”→“新建实验”→“金属圆棒拉伸实验”进行试
验，详细操作要求见电液伺服万能试验机使用说明。
4、试样拉断后拆下试样，重新调整试验机活动台的合理高度（一般为10mm），按要求装夹
另一根试样，选择“继续实验”进行第二根试样的拉伸试验。
5、第二根试样拉断后拆下试样，根据电液伺服万能试验机使用说明把两根试样的F—ΔL
曲线添加不同的颜色一起显示在微机显示屏上。从低碳钢的F—ΔL曲线上读取F eL、F m 值，从铸铁的F—ΔL曲线上读取F m值。并比较两条曲线的特征。
6、测量低碳钢拉断后的断口最小横截面面积S u。
7、根据低碳钢断口的位置选择直接测量或移位方法测量标距段长度L u。
8、比较低碳钢和铸铁的断口特征。
9、试验机复原。
五、实验数据及处理要求
1、试样直径的测量与测量工具的精度保持一致。
2、横截面面积的计算值取4位有效数字。
3
六、思考题
1、为什么在实验前需要测试件原始尺寸，包括哪些数据，如何测？
2、如果试件直径为10mm ,按标准短比例试件要求，标距应定为多少？
3、哪种材料需要在试件拉断后测量试件尺寸？
4、铸铁拉伸变形为什么没有屈服、强化及缩颈等阶段？
5、 测定材料屈服强度的意义？哪些材料需要测定屈服强度？
6、 应变强化是哪类材料的特点，发生在拉伸过程的哪个阶段，有何作用和意义？
§1－2 轴向压缩实验
一、实验目的
1、测定低碳钢压缩时的屈服强度ζs 。
2、测定铸铁压缩时的抗压强度ζby 。
3、比较低碳钢和铸铁在压缩时的变形规律和破坏现象，并进行比较。
二、设备及试样
1、电液伺服万能试验机（自行改造）。
2、游标卡尺。
3、低碳钢、铸铁圆形横截面短试样各一枚。
注：材料压缩短试样试样标距段原始高度h 0和标距段原始直径d 0 的比值通常规定为：1≤h 0/ d 0≤3。而长试样通常用于拉伸试验。
三、实验原理及方法
当试样承受压缩时，其上下端面与试验机垫板之间产生很大的摩擦力，如下图，这些摩擦力阻碍试样上部和下部的横向变形，使其抗压能力有所提高，故试验时试样两端面应涂以润滑剂以减小摩擦力的影响。另外，当h 0/ d 0增大时，摩擦力的影响也会减少，因此试样的抗压能力将随比值h 0/ d 0的增大而略有降低。由此可见，只有在相同的试验条件下，才能对不同材料的压缩性能进行比较。
施加载荷时，要求其合力作用线与试样轴线一致，为此试样两端面必须平行且与轴线垂
直；同时，在试验机下垫板底部有球形承垫，见上图。当试样两端面稍有不平行时，会自动调整下垫板平面的方位，使接触面载荷均匀分布。
低碳钢压缩试验中，屈服现象不及拉伸时那样明显，从F —Δl 曲线读下屈服载荷F s ，由此可求得屈服极限0
A F s s =σ。此后由于材料良好的塑性，使其压成饼状而不致破坏，故低碳钢不存在压缩强度极限。
铸铁压缩试验则在出现较大（相对于拉伸而言）的塑性变形后发生破坏，其裂纹方向与
F
F
轴线约成450角，此时的载荷即为最大载荷F by ，由此可算得压缩强度极限0A F by
by =σ。
四、实验步骤
1、测量试样的原始尺寸。
2、安装试样并保持上下对中。
3、根据试样的负荷和变形水平，按试验机操作软件设定试验的详细步骤加载试验。
4、观察试样变形和破坏特征。
五、实验数据及处理要求（同轴向拉伸实验）
六、思考题
1、说明铸铁压缩破坏原因？
2、总结低碳钢、铸铁的拉伸、压缩力学性能。
§1－3 低碳钢拉伸弹性模量E 的测定
一、实验目的
1、测定低碳钢拉伸时的弹性模量E 。
2、了解引伸仪的原理和球铰式引伸仪的使用。
二、设备及试样
1、小型测E 台。
2、球铰式引伸仪。
3、θ8mm 低碳钢拉伸比例长试样一根。
三、实验原理及方法
弹性模量E 是材料在单向应力状态，应力低于比例极限时应力与应变的比值，即
E σε=。试样轴向拉伸时，上式也可写成L
A FL E ?=0（F 为轴向载荷，A 为横截面面积，ΔL 为长L 0的一段试样的总变形）。所以在材料的比例极限内，对试样施加轴向拉伸载荷F ，并测量长L 0的一段试样的总变形ΔL ，即可求得弹性模量E 。
因为试样在比例极限内变形很小，测量需要高放大倍数的引伸仪。为减少测量误差，试验采用等增量法加载，即把载荷分成若干相等的加载等级ΔF ，逐级加载。
本实验设置一个较小的初载砝码，然后分四级等量加载。测量长L 0的一段试样在等量ΔF 加载时的各级变形增加量（δΔL ）i 。若各级（δΔL ）i 基本相等，就表明ΔL 与F 成线性关系，符合虎克定律。
实验完成一次加载过程，将得到F i 和ΔL i 的一组数据。用弹性模量平均法求得：
i
L i A FL n E n E )(110??∑=∑=δ （i=1、2、3、4…） 四、实验注意事项
1、球铰引伸仪是精密仪器，使用时用上、下两对顶尖固定在试样上。实验前，安装已由指导老师完成。学生使用时，不允许自行拆装，以免造成引伸仪脱落而损坏。
2、由于一堂实验课每台装置需要重复使用二、三十次，所以学生实验时，不要自行转动千分表的刻度盘。刻度盘指针不对零，并不影响测量结果，实验时不用调零。
3、使用前应检查球铰引伸仪的千分表小指针是否有大于2的初始值，否则联系指导老师作调整。学生不要自行调整，以免损坏引伸仪。
4、砝码加、卸时应轻拿轻放，避免引起千分表指针的摆动，增大测量误差。加载时砝码与
砝码托盘、砝码与砝码之间应对齐并套合凹凸面，防止砝码脱落造成安全隐患。
5、因为千分表装在下标距叉一侧，试样伸长时，触头向下移动，千分表大指针会逆时针转动，所以千分表应记读“红字”刻度值，记读时估读一位小数。
6、完成一次四级等量加载并记录各级载荷相应的千分表读数后应及时卸下所有砝码，避免砝码碰落造成安全隐患。
五、实验步骤
1、查看引伸仪安装是否可靠，千分表是否有预压量（小指针是否有大于2的初始值）。如不满足，告知指导老师，由指导老师进行调整。
2、加最小的初载砝码，记录千分表大指针读数，然后逐个加等量砝码，逐级记读，完成四级等量加载，并记录各级千分表读数后即刻卸下所有砝码。
3、计算千分表的各级读数增量。当试样轴向拉伸，材料在比例极限内时，若增加的砝码重量相同，理论上其相应的位移增加量也应相同，如误差较大，应检查原因。
4、重复上述“2、”“3、”过程二到三次。
5、设备复原。
六、实验数据处理要求
用弹性模量平均法测定E，弹性模量取3位有效数字，横截面面积取4位有效数字。
七、思考题
1、试样的截面形状和尺寸对测量弹性模量有无影响。
2、测定E时为何要加初载？采用分级加载的目的是什么？
§1－4 扭转实验
一、实验目的
1、测定低碳钢的剪切屈服点ηs，抗扭强度ηb。
2、测定铸铁的抗扭强度ηb。
3、比较低碳钢和铸铁在扭转时的变形和破坏特征。
二、设备及试样
1、伺服电机控制扭转试验机（自行改造）。
2、0.02mm游标卡尺。
3、低碳钢θ10圆试件一根，画有两圈圆周线和一根轴向线。
4、铸铁θ10圆试件一根。
三、实验原理及方法
塑性材料试样安装在伺服电机驱动的扭转试验机上，以6-10o/min的主动夹头旋转速度对试样施加扭力矩，在计算机的显示屏上即可得到扭转曲线（扭矩-夹头转角图线），如下图为低碳钢的部分扭转曲线。试样变形先是弹性性的，在弹性阶段，扭矩与扭转角成线性关系。
弹性变形到一定程度试样会出现屈服。扭转曲线
扭矩首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩T su；
屈服段中最小扭矩为下屈服扭矩T sl，通常把下
屈服扭矩对应的应力值作为材料的屈服极限ηs，
即：ηs=ηsl= T sl/W。当试样扭断时，得到最大
扭矩T b，则其抗扭强度为ηb= T b/W
式中W为抗扭截面模量，对实心圆截面有
W=πd03/16。
铸铁为脆性材料，无屈服现象，扭矩-
夹头转角图线如左图，故当其扭转试样破断
时，测得最大扭矩T b ，则其抗扭强度为：
ηb = T b /W
四、实验步骤
1、测量试样原始尺寸 分别在标距两端及
中部三个位置上测量的直径，用最小直径计
算抗扭截面模量。
2、安装试样并保持试样轴线与扭转试验机
转动中心一致。
3、低碳钢扭转破坏试验，观察线弹性阶段、屈服阶段的力学现象，记录上、下屈服点扭矩值，试样扭断后，记录最大扭矩值，观察断口特征。
4、铸铁扭转破坏试验，试样扭断后，记录最大扭矩值，观察断口特征。
五、实验数据处理
1、试样直径的测量与测量工具的精度一致。
2、抗扭截面模量取4位有效数字。
3、力学性能指标数值的修约要求同拉伸实验。
六、思考题
1、低碳钢扭转时圆周线和轴向线如何变化？与扭转平面假设是否相符？
2、如用木材或竹材制成纤维平行于轴线的圆截面试样，受扭时它们将按怎样的方式破坏？
3、根据低碳钢和铸铁的破口特征，分析两种材料扭转破坏的原因？
4、 比较低碳钢拉伸和扭转实验，从进入塑性变形阶段到破坏的全过程，两者变形有何明显
的区别？
§1－5 低碳钢剪切弹性模量G 的测定
一、实验目的
1、测定低碳钢扭转时的剪切弹性模量G 。
2、了解扭角仪的原理。
二、设备及试样
1、小型测G 台。
2、扭角仪。
3、θ10mm 低碳钢扭转试样一根。
三、实验原理及方法
剪切弹性模量G 是材料在纯剪切应力状态，应力低于比例极限时切应力与切应变的比值，即η＝G γ（G ＝γτ）。试样扭转时，上式也可写成Φ
=p e I L M G 0（式中M e 为扭力偶、I p 为圆形横截面对圆心的极惯性矩，对实心圆截面有I p =πd 04/32、Φ为试样距离为L 0的两横截面的相对扭转角）。所以在材料的比例极限内，对试样施加扭力偶M e ，并测量距离为L 0的两横截面的相对扭转角θ，即可求得弹性模量G 。
为减少测量误差，试验采用等增量法加载，即把载荷分成若干相等的加载等级ΔM e ，逐级加载。
本实验未设初始载荷，分四级等量加载。测量距离为L 0的两横截面A 、B 的相对扭转
角在等量ΔM e 加载时的各级扭转角增量（ΔΦ）i 。若各级（ΔΦ）i 基本相等，就表明Φ与M e 成线性关系，符合虎克定律。
实验完成一次加载过程，将得到（M e ）i 和Φi 的一组数据。用弹性模量平均法求得：
i
p e i I L M n G n G )(110?Φ?∑=∑=
（i=1、2、3、4…） 四、实验注意事项 1、本实验时，扭角仪（包括百分表）已安装在低碳钢扭转试样上。为避免扭角仪脱落造成损坏，同学操作时应尽量小心。
2、百分表也属精密仪表，为避免损坏，测量前不要转动刻度盘，此时若指针不对零，记录初始读数即可。百分表读数时，应估读一位小数。
3、砝码加、卸时应轻拿轻放，避免引起百分表指针的摆动，增大测量误差。
4、完成一次四级等量加载并记录各级千分表读数后马上卸下所有砝码，避免砝码碰落造成安全隐患。
五、实验步骤
1、查看扭角仪安装是否可靠，百分表是否有预压量（小指针应在量程的1/4左右）。如不满足，告知指导老师，由指导老师进行调整。
2、加载记读百分表读数，先记录百分表初始读数，然后逐个加载，逐级记读，完成四级等量加载，并记录各级百分表读数后即刻卸下所有砝码。
3、计算百分表的各级读数增量。若增加的砝码重量相同，理论上其相应的扭转角增加量也应相同，如误差较大，应检查原因。
4、重复上述“2、”“3、”过程二到三次。
5、设备复原。
六、实验数据处理
用弹性模量平均法测定G ，剪切弹性模量取3位有效数字，极惯性矩取4位有效数字。
最新金属的力学性能测试题及答案
第一章金属的力学性能 一、填空题 1、金属工艺学是研究工程上常用材料性能和___________的一门综合性的技术基础课。 2、金属材料的性能可分为两大类：一类叫_____________，反映材料在使用过程中表现出来的特性， 另一类叫__________，反映材料在加工过程中表现出来的特性。 3、金属在力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及力—应变关系的性能，叫做金属________。 4、金属抵抗永久变形和断裂的能力称为强度，常用的强度判断依据是__________、___________等。 5、断裂前金属发生不可逆永久变形的能力成为塑性，常用的塑性判断依据是________和_________。 6、常用的硬度表示方法有__________、___________和维氏硬度。 二、单项选择题 7、下列不是金属力学性能的是（） A、强度 B、硬度 C、韧性 D、压力加工性能 8、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的力——伸长曲线（拉伸图）可以确定出金 属的（） A、强度和硬度 B、强度和塑性 C、强度和韧性 D、塑性和韧性 9、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为（） A、抗压强度 B、屈服强度 C、疲劳强度 D、抗拉强度 10、拉伸实验中，试样所受的力为（） A、冲击 B、多次冲击 C、交变载荷 D、静态力 11、属于材料物理性能的是（） A、强度 B、硬度 C、热膨胀性 D、耐腐蚀性 12、常用的塑性判断依据是（） A、断后伸长率和断面收缩率 B、塑性和韧性 C、断面收缩率和塑性 D、断后伸长率和塑性 13、工程上所用的材料，一般要求其屈强比（） A、越大越好 B、越小越好 C、大些，但不可过大 D、小些，但不可过小 14、工程上一般规定，塑性材料的δ为（） A、≥1% B、≥5% C、≥10% D、≥15% 15、适于测试硬质合金、表面淬火刚及薄片金属的硬度的测试方法是（） A、布氏硬度 B、洛氏硬度 C、维氏硬度 D、以上方法都可以 16、不宜用于成品与表面薄层硬度测试方法（） A、布氏硬度 B、洛氏硬度 C、维氏硬度 D、以上方法都不宜 17、用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试（） A、布氏硬度 B、洛氏硬度 C、维氏硬度 D、以上都可以 18、金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而（） A、变好 B、变差 C、无影响 D、难以判断 19、判断韧性的依据是（） A、强度和塑性 B、冲击韧度和塑性 C、冲击韧度和多冲抗力 D、冲击韧度和强度 20、金属疲劳的判断依据是（） A、强度 B、塑性 C、抗拉强度 D、疲劳强度 21、材料的冲击韧度越大，其韧性就（） A、越好 B、越差 C、无影响 D、难以确定 三、简答题 22、什么叫金属的力学性能？常用的金属力学性能有哪些？
材料力学性能试题(卷)集
判断 1.由内力引起的内力集度称为应力。（×） 2.当应变为一个单位时，弹性模量即等于弹性应力，即弹性模量是产生100%弹性变形所需的应力。（√） 3.工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力条件下产生的弹性变形就越大。（×） 4.弹性比功表示金属材料吸收弹性变形功的能力。（√） 5.滑移面和滑移方向的组合称为滑移系，滑移系越少金属的塑性越好。（×） 6.高的屈服强度有利于材料冷成型加工和改善焊接性能。（×） 7.固溶强化的效果是溶质原子与位错交互作用及溶质浓度的函数，因而它不受单相固溶合金（或多项合金中的基体相）中溶质量所限制。（×） 8.随着绕过质点的位错数量增加，留下的位错环增多，相当于质点的间距减小，流变应力就增大。（√） 9.层错能低的材料应变硬度程度小。（×） 10.磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，其中以腐蚀的危害最大。（×） 11.韧性断裂用肉眼或放大镜观察时断口呈氧化色，颗粒状。（×） 12.脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，长呈放射状或结晶状。（√） 13.决定材料强度的最基本因素是原子间接合力，原子间结合力越高，则弹性模量、熔点就越小。（×） 14.脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性变形量几乎为零。（√） 15.脆性金属材料在压缩时除产生一定的压缩变形外，常沿与轴线呈45°方向产生断裂具有切断特征。（√）
16.弯曲试验主要测定非脆性或低塑性材料的抗弯强度。（×） 17.可根据断口宏观特征，来判断承受扭矩而断裂的机件性能。（√） 18.缺口截面上的应力分布是均匀的。（×） 19.硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能。（√） 20.于降低温度不同，提高应变速率将使金属材料的变脆倾向增大。（×） 21.低温脆性是材料屈服强度随温度降低急剧下降的结果。（×） 22.体心立方金属及其合金存在低温脆性。（√） 23.无论第二相分布于晶界上还是独立在基体中，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变温度升高。（√） 24.细化晶粒的合金元素因提高强度和塑性使断裂韧度K IC下降。（×） 25.残余奥氏体是一种韧性第二相，分布于马氏体中，可以松弛裂纹尖端的应力峰，增大裂纹扩展的阻力，提高断裂韧度K IC。（√） 26.一般大多数结构钢的断裂韧度K IC都随温度降低而升高。（×） 27.金属材料的抗拉强度越大，其疲劳极限也越大。（√） 28.宏观疲劳裂纹是由微观裂纹的形成、长大及连接而成的。（√） 29.材料的疲劳强度仅与材料成分、组织结构及夹杂物有关，而不受载荷条件、工作环境及表面处理条件的影响。（×） 30.应力腐蚀断裂并是金属在应力作用下的机械破坏与在化学介质作用下的腐蚀性破坏的叠加所造成的。（×） 31.氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。（√） 32.含碳量较低且硫、磷含量较高的钢，氢脆敏感性低。（×） 33.在磨损过程中，磨屑的形成也是一个变形和断裂的过程。（√）
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能 任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。这种能力就是材料的力学性能。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。 钢材力学性能是保证钢材最终使用性能（机械性能）的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了拉伸性能（抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率）以及硬度、韧性指标，还有用户要求的高、低温性能等。 金属材料的机械性能 1、弹性和塑性： 弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力 去掉后能恢复其原来形状的性能。力和变形同时存在、同时消失。如弹簧：弹簧靠弹性工作。 塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能。（金属之间的连续性没破坏）塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示。 塑性变形：在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形。 2、强度：是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，单位为MPa。 工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。拉伸图：金属材料在拉伸过程中弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用拉伸图形象地表示出来。 材料在常温、静载作用下的宏观力学性能。是确定各种工程设计参数的主要依据。这些力学性能均需用标准试样在材料试验机上按照规定的试验方法和程序测定，并可同时测定材料的应力- 应变曲线。 对于韧性材料，有弹性和塑性两个阶段。弹性阶段的力学性能有： 比例极限：应力与应变保持成正比关系的应力最高限。当应力小于或等于比例极限时，应力与应变满足胡克定律，即应力与应变成正比。 弹性极限：弹性阶段的应力最高限。在弹性阶段内，载荷除去后，变形全部消失。这一阶段内的变形称为弹性变形。绝大多数工程材料的比例极限与弹性极限极为接近，因而可近似认为在全部弹性阶段内应力和应变均满足胡克定律。 塑性阶段的力学性能有： 屈服强度：材料发生屈服时的应力值。又称屈服极限。屈服时应力不增加但应变会继续增加。 屈服点：具有屈服现象的金属材料，试样在拉伸过程中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力，称屈服点。若力发生下降时，则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为 N/mm2（MPa）。 上屈服点（Re H）:试样发生屈服而力首次下降前 的最大应力； 下屈服点（Re L）：当不计初始瞬时效应时，屈服阶段中的最小应力。 条件屈服强度：某些无明显屈服阶段的材料，规定产生一定塑性应变量（例如0.2 ％）时的应力值，作为条件屈服强度。应力超过屈服强度后再卸载，弹性变形将全部消失，但仍残留部分不可消失的变形，称为永久变形或塑性变形。 规定非比例延伸强度（Rp）:非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力，例如Rp0.2 表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力。 规定总延伸强度（Rt ）：总延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力。例如Rt0.5 表示规定总延伸率为
橡胶力学性能测试标准
序号标准号:发布年份标准名称(仅供参考) 1 GB 1683-1981 硫化橡胶恒定形变压缩永久变形的测定方法 2 GB 1686-1985 硫化橡胶伸张时的有效弹性和滞后损失试验方法 3 GB 1689-1982 硫化橡胶耐磨性能的测定(用阿克隆磨耗机) 4 GB 532-1989 硫化橡胶与织物粘合强度的测定 5 GB 5602-1985 硫化橡胶多次压缩试验方法 6 GB 6028-1985 硫化橡胶中聚合物的鉴定裂解气相色谱法 7 GB 7535-1987 硫化橡胶分类分类系统的说明 8 GB/T 11206-1989 硫化橡胶老化表面龟裂试验方法 9 GB/T 11208-1989 硫化橡胶滑动磨耗的测定 10 GB/T 11210-1989 硫化橡胶抗静电和导电制品电阻的测定 11 GB/T 11211-1989 硫化橡胶与金属粘合强度测定方法拉伸法 12 GB/T 1232.1-2000 未硫化橡胶用圆盘剪切粘度计进行测定第1部分:门尼粘度的测定 13 GB/T 12585-2001 硫化橡胶或热塑性橡胶橡胶片材和橡胶涂覆织物挥发性液体透过速率的测定(质量法) 14 GB/T 12829-2006 硫化橡胶或热塑性橡胶小试样(德尔夫特试样)撕裂强度的测定 15 GB/T 12830-1991 硫化橡胶与金属粘合剪切强度测定方法四板法 16 GB/T 12831-1991 硫化橡胶人工气候(氙灯)老化试验方法 17 GB/T 12834-2001 硫化橡胶性能优选等级 18 GB/T 13248-1991 硫化橡胶中锰含量的测定高碘酸钠光度法 19 GB/T 13249-1991 硫化橡胶中橡胶含量的测定管式炉热解法 20 GB/T 13250-1991 硫化橡胶中总硫量的测定过氧化钠熔融法 21 GB/T 13642-1992 硫化橡胶耐臭氧老化试验动态拉伸试验法 22 GB/T 13643-1992 硫化橡胶或热塑性橡胶压缩应力松弛的测定环状试样 23 GB/T 13644-1992 硫化橡胶中镁含量的测定CYDTA滴定法 24 GB/T 13645-1992 硫化橡胶中钙含量的测定EGTA滴定法 25 GB/T 13934-2006 硫化橡胶或热塑性橡胶屈挠龟裂和裂口增长的测定(德墨西亚型) 26 GB/T 13935-1992 硫化橡胶裂口增长的测定 27 GB/T 13936-1992 硫化橡胶与金属粘接拉伸剪切强度测定方法 28 GB/T 13937-1992 分级用硫化橡胶动态性能的测定强迫正弦剪切应变法 29 GB/T 13938-1992 硫化橡胶自然贮存老化试验方法 30 GB/T 13939-1992 硫化橡胶热氧老化试验方法管式仪法 31 GB/T 14834-1993 硫化橡胶与金属粘附性及对金属腐蚀作用的测定 32 GB/T 14835-1993 硫化橡胶在玻璃下耐阳光曝露试验方法 33 GB/T 14836-1993 硫化橡胶灰分的定性分析 34 GB/T 15254-1994 硫化橡胶与金属粘接180°剥离试验 35 GB/T 15255-1994 硫化橡胶人工气候老化(碳弧灯)试验方法 36 GB/T 15256-1994 硫化橡胶低温脆性的测定(多试样法) 37 GB/T 15584-1995 硫化橡胶在屈挠试验中温升和耐疲劳性能的测定第一部分:基本原理 38 GB/T 15905-1995 硫化橡胶湿热老化试验方法 39 GB/T 16585-1996 硫化橡胶人工气候老化(荧光紫外灯)试验方法 40 GB/T 16586-1996 硫化橡胶与钢丝帘线粘合强度的测定 41 GB/T 16589-1996 硫化橡胶分类橡胶材料
材料力学性能考试题及答案
07 秋材料力学性能 一、填空：（每空1分,总分25分） 1.材料硬度的测定方法有、和。 2.在材料力学行为的研究中，经常采用三种典型的试样进行研究，即、和。 3.平均应力越高，疲劳寿命。 4.材料在扭转作用下,在圆杆横截面上无正应力而只有,中心处切 应力为,表面处。 5.脆性断裂的两种方式为和。 6.脆性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则；塑性材料切口根 部裂纹形成准则遵循断裂准则； 7.外力与裂纹面的取向关系不同，断裂模式不同，张开型中外加拉 应力与断裂面，而在滑开型中两者的取向关系则为。 8．蠕变断裂全过程大致由、和 三个阶段组成。 9．磨损目前比较常用的分类方法是按磨损的失效机制分为、和腐蚀磨损等。 10．深层剥落一般发生在表面强化材料的区域。
11．诱发材料脆断的三大因素分别是、和 。 二、选择：（每题1分，总分15分） （）1. 下列哪项不是陶瓷材料的优点 a）耐高温 b) 耐腐蚀 c) 耐磨损 d)塑性好 （）2. 对于脆性材料，其抗压强度一般比抗拉强度 a)高b)低c) 相等d) 不确定 （）3.用10mm直径淬火钢球，加压3000kg，保持30s，测得的布氏硬度值为150的正确表示应为 a) 150HBW10／3000／30 b) 150HRA3000／l0／ 30 c) 150HRC30／3000／10 d) 150HBSl0／3000／30 （）4.对同一种材料，δ5比δ10 a) 大 b) 小 c) 相同 d) 不确定 （）5.下列哪种材料用显微硬度方法测定其硬度。 a) 淬火钢件 b) 灰铸铁铸件 c) 退货态下的软钢 d) 陶瓷 （）6.下列哪种材料适合作为机床床身材料 a) 45钢 b) 40Cr钢 c) 35CrMo钢 d) 灰铸铁（）7.下列哪种断裂模式的外加应力与裂纹面垂直，因而 它是最危险的一种断裂方式。
金属力学性能测试及复习答案
金属力学性能复习 一、填空题 1.静载荷下边的力学性能试验方法主要有拉伸试验、弯曲试验、扭转试验和压缩试验等。 2. 一般的拉伸曲线可以分为四个阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、均匀塑性变形阶段和非均匀塑性变形阶段。 3. 屈服现象标志着金属材料屈服阶段的开始，屈服强度则标志着金属材料对开始塑性变形或小量塑性变形能力的抵抗。 4. 屈强比：是指屈服强度和抗拉强度的比值，提高屈强比可提高金属材料抵抗开始塑性变形的能力，有利于减轻机件和重量，但是屈强比过高又极易导致脆性断裂。 5. 一般常用的的塑性指标有屈服点延伸率、最大力下的总延伸率、最大力下的非比例延伸率、断后伸长率、断面收缩率等，其中最为常用的是断后伸长率和断面收缩率 。 6. 金属材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力称为金属材料的韧性。一般来说，韧性包括静力韧性、冲击韧性和断裂韧性。 7. 硬度测试的方法很多，最常用的有三种方法：布氏硬度测试方法、络氏硬度的试验方法和维氏硬度实验法。 8. 金属材料制成机件后，机件对弹性变形的抗力称为刚度。它的大小和机件的截面积及其弹性模量成正比，机件刚度=E ·S. 9. 金属强化的方式主要有：单晶体强化、晶界强化、固溶强化、以及有序强化、位错强化、分散强化等（写出任意3种强化方式即可）。 10. 于光滑的圆柱试样，在静拉伸下的韧性端口的典型断口，它由三个区域组成：纤维区、放射区、剪切唇区。 11. 变形速率可以分为位移速度和应变速度。 二、判断题 1.在弹性变形阶段，拉力F 与绝对变形量之间成正比例线性关系;（√） 若不成比例原因，写虎克定律。 2.在有屈服现象的金属材料中，其试样在拉伸试验过程中力不断增加（保持恒定）仍能继续伸长的应力，也称为抗服强度。（×） 不增加，称为屈服强度。 3.一般来讲，随着温度升高，强度降低，塑性减小。（×） 金属内部原子间结合力减小，所以强度降低塑性增大。 4.络氏硬度试验采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后卸除主实验力，以测量压痕的深度来计算络氏硬度。压入深度越深，硬度越大，反之，硬度越小。（×） 络氏硬度公式 5.金属抗拉强度b σ与布氏硬度HB 之间有以下关系式：b σ＝KHB ，这说明布氏硬度越大，其抗拉强度也越大。（√） 6.弹性模量E 是一个比例常数，对于某种金属来说，它是一种固有的特性。（√） 7.使用含碳量高（含碳量为）的钢，不能提高机件吸收弹性变形功。（×） 8.脆性断裂前不产生明显的塑性变形，即断裂产生在弹性变形阶段，吸收的能量很小，这种
金属的性能 测试题一
金属的性能测试题一 一．填空题（每空1分，共45分） 1．金属材料的性能一般分为两种，一类是使用性能，一类是工艺性能，前者包括____________， 和，后者包括，，， 和。 2．力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能，包括，，，，及疲劳强度等。 3．强度是指金属材料在载荷作用下，抵抗或的能力，强度常用的衡量指标有和。 4．如果零件工作时所受的应力低于材料的或则不会产生过量的塑性变形。 5．断裂前金属材料产生的能力称为塑性，金属材料的________________和 _____________的数值越大，表示材料的塑性越好。 6．530HBW/750表示直径为 mm的球压头，在 ________N压力下，保持 S，测得的硬度值为。 7韧性是指金属在吸收的能力，韧性的判据通过试验来测定，国标规定采用来作韧性判据，符号为，单位是，数值越大，冲击韧性越。 8．金属材料抵抗载荷作用而能力，称为。9．试验证明，材料的多种抗力取决于材料的与的综合力学性能，冲击能量高时，主要决定于，冲击能量低时，主要决定于。10．金属力学性能之一疲劳强度可用性能指标表示，该性能指标是指的最大应力，单位为，用表示，对于黑色金属一般规定应力循环周次为，有色金属取。 二．选择题（每选择项1分，共5分） 1．用拉伸试验可测定材料的（以下的）性能指标（） A 强度 B 硬度 C 韧性 2．金属材料的变形随外力消除而消除为（） A弹性形变 B 屈服现象 C 断裂 3．做疲劳试验时，试样承受的载荷为（） A．静载荷 B 冲击载荷 C 交变载荷 4．用压痕的深度来确定材料的硬度值为（） A．布氏硬度 B 洛氏硬度 C 维氏硬度 5．现需测定某灰铸铁的硬度一般应选用何种方法测定（） A．布氏硬度机 B 洛氏硬度机 C 维氏硬度机 三．判断题（每题1分，共10分） 1.工程中使用的金属材料在拉伸试验时，多数会出现显著的屈服现象。（） 2．维氏硬度测量压头为正四棱锥体金刚石（） 3.洛氏硬度值无单位。（） 4.做布氏硬度测试时，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。（） 5.在实际应用中，维氏硬度值是根据测定压痕对角线长度再查表得到的。（）
材料力学性能试题14春A卷
皖西学院2013–2014学年度第2学期考试试卷（A 卷） 材化 学院 材料科学与工程 专业 11 级 材料力学性能 课程 一．填空题：本大题共10小题，计20个空格，每空格0.5分，共10 分。 1．因相对运动而产生的磨损分为三个阶段： ． 和剧烈磨损阶段。 2．影响屈服强度的外在因素有 ． 和 。 3．金属材料断裂前所产生的塑性变形由 和 两部分构成。 4．洛氏硬度的表示方法为 ．符号 和 。如80HRC 表示用C 标尺测得的洛氏硬度值为 。 5．疲劳过程是由 ． 及最后 所组成的。 6．宏观疲劳裂纹是由微观裂纹的 ． 及 而成的。 7.聚合物的聚集态结构包括 ． 和 。 二．判断题：本大题共20小题，每小题1分，共20分。 1．工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力条件下产生的弹性变形就越大。（ ） 2．疲劳断裂应力判据：对称应力循环下：σ≥σ-1。非对称应力循环下：σ≥σr （ ） 3. 随着实验温度升高，金属的断裂由常温下常见的沿晶断裂过渡到穿晶断裂。（ ） 4．聚合物的性能主要取决于其巨型分子的组成与结构。（ ） 5.三种状态下的聚合物的变形能力不同，弹性模量几乎相同。（ ） 6．体心立方金属及其合金存在低温脆性。（ ） 7．在高弹态时聚合物的变形量很大，且几乎与温度无关。（ ） 8．无论第二相分布于晶界上还是独立在基体中，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变温度升高。（ ） 9．残余奥氏体是一种韧性第二相，分布于马氏体中，可以松弛裂纹尖端的应力峰，增大 裂纹扩展的阻力，提高断裂韧度KIC 。（ ） 10．金属材料的抗拉强度越大，其疲劳极限也越大。（ ） 11.鉴于弯曲试验的特点，弯曲试验常用于铸铁．硬质合金等韧性材料的性能测试。（ ） 12.材料的硬度与抗拉强度之间为严格的线性关系。（ ） 13. 裂纹扩展方向与疲劳条带的方向垂直。（ ） 14.适量的微裂纹存在于陶瓷材料中将提高热震损伤性。（ ） 15．决定材料强度的最基本因素是原子间接合力，原子间结合力越高，则弹性模量．熔点就越小。（ ） 16．脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性变形量几乎为零。（ ） 17．弹性比功表示金属材料吸收弹性变形功的能力。（ ） 18．金属的裂纹失稳扩展脆断的断裂K 判据：K I ≥K IC （ ） 19．脆性金属材料在压缩时除产生一定的压缩变形外，常沿与轴线呈45°方向产生断裂具有切断特征。（ ） 20．材料的疲劳强度仅与材料成分．组织结构及夹杂物有关，而不受载荷条件．工作环境及表面处理条件的影响。（ ） 三．单选题：本大题共20小题，每小题1分，共20分。 1．拉伸断口一般成杯锥状，由纤维区．放射区和（ ）三个区域组成。 A ．剪切唇 B ．瞬断区 C ．韧断区 D ．脆断区。 2．根据剥落裂纹起始位置及形态的差异，接触疲劳破坏分为点蚀．浅层剥落和（ ）三类。 A ．麻点剥落 B ．深层剥落 C ．针状剥落 D ．表面剥落。 3．应力状态软性系数表示最大切应力和最大正应力的比值，单向压缩时软性系数（ν=0.25）的值是（ ）。 A ．0.8 B ．0.5 C ．1 D ．2 4．韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，是指材料断裂前吸收（ ）和断裂功的能力 A ．塑性变形功 B ．弹性变形功 C ．弹性变形功和塑性变形功 D ．冲击变形功 5．在拉伸过程中，在工程应用中非常重要的曲线是（ ）。 A ．力—伸长曲线 B ．工程应力—应变曲线 C ．真应力—真应变曲线。 6．冲击载荷与静载的主要差异：（ ） A ．应力大小不同 B ．加载速率不同 C ．应力方向不同 D ．加载方向
金属材料的力学性能
第1章工程材料 1.1 金属材料的力学性能 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用过程中应具备的性能，它包括力学性能（强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等）、物理性能（密度、熔点、导热性、导电性等）和化学性能（耐蚀性、抗氧化性等）。工艺性能是金属材料从冶炼到成品的生产过程中，适应各种加工工艺（如：铸造、冷热压力加工、焊接、切削加工、热处理等）应具备的性能。 金属材料的力学性能是指金属材料在载荷作用时所表现的性能。 1.1.1 强度 金属材料的强度、塑性一般可以通过金属拉伸试验来测定。 １．拉伸试样 图1.1.1拉伸试样与拉伸曲线 ２．拉伸曲线 拉伸曲线反映了材料在拉伸过程中的弹性变形、塑性变形和直到拉断时的力 F时，拉伸曲线Ｏｐ为一直线，即试样的伸长量与载荷学特性。当载荷不超过 p 成正比地增加，如果卸除载荷，试样立即恢复到原来的尺寸，即试样处于弹性变形阶段。载荷在Ｆｐ－Ｆｅ间，试样的伸长量与载荷已不再成正比关系，但若卸除载荷，试样仍然恢复到原来的尺寸，故仍处于弹性变形阶段。当载荷超过Ｆｅ后，试样将进一步伸长，但此时若卸除载荷，弹性变形消失，而有一部分变形当载荷增加到Ｆｓ时，试样开始明显的塑性变形，在拉伸曲线上出现了水平的或锯齿形的线段，这种现象称为屈服。当载荷继续增加到某一最大值Ｆｂ时，试样的局部截面缩小，产生了颈缩现象。由于试样局部截面的逐渐减少，故载荷也逐渐降低，试样就被拉断。 ３．强度 强度是指金属材料在载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
（１） 弹性极限 金属材料在载荷作用下产生弹性变形时所能承受的最大应力称为弹性极限，用符号σｅ 表示： （２） 屈服强度金属材料开始明显塑性变形时的最低应力称为屈服强度 在拉伸试验中不出现明显的屈服现象，无法确定其屈服点。所以国标中规定，以试样塑性变形量为试样标距长度的０．２％时，材料 承受的应力称为“条件屈服强度”，并以符号 σ０．２ 表示。 １.1.2 塑性 金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而不破坏的能力称为塑性。常用的塑性指标有伸长率δ 和断面收缩率ψ。 １．伸长率 试样拉断后，标距长度的增加量与原标距长度的百分比称为伸长率，用δ表示： ２．断面收缩率 试样拉断后，标距横截面积的缩减量与原横截面积的百分比称为断面收缩率，，用ψ表示： 1.1.3 硬度
材料力学-测试题
材料力学-测试题
1. 判断改错题 6-1-1 单元体上最大正应力平面上的剪应力必为零, 则最大剪应力平面上的正应力也必为零。 ( ) 6-1-2 从横力弯曲的梁上任一点取出的单元体均属于二向应力状态。 ( ) 6-1-3 图示单元体一定为二向应力状态。( ) 6-1-4 受扭圆轴除轴心外, 轴内各点均处于纯剪切应力状态。 ( ) 题6 -1 -3 图 题6 -1 -5 图 6-1-5 图示等腰直角三角形, 已知两直角边所表示的截面上只有剪应力, 且等于τ0 ,
则斜边所表示的截面上的正应力σ=τ0 , 剪应力τ=1/2τ0。 ( ) 6-1-6 单向应力状态的应力圆和三向均匀拉伸或压缩应力状态的应力圆相同, 且均为σ轴上的一个点。 ( ) 6-1-7 纯剪应力状态的单元体, 最大正应
面上。 ( ) 6-1-8 塑性材料制成的杆件, 其危险点必须用第三或第四强度理论所建立的强度条件来校核强度。 ( ) 6-1-9 图示为两个单元体的应力状态, 若它们的材料相同,则根据第三强度理论可以证明两者同样危险。 ( ) 6-1-10 纯剪应力状态的单元体既有体积改变, 又有形状改变。 ( )题6 -1 -9 图6-1-11 某单元体叠加上一个三向等拉( 或等压) 应力状态后, 其体积改变比能 不变而
形状改变比能发生变化。 ( ) 6-1-12 铸铁水管冬天结冰时会因冰膨胀被胀裂, 而管内的冰却不会破坏, 这是 因为的 强度比铸铁的强度高。 ( ) 6-1-13 有正应力作用的方向上, 必有线应
6-1-14 当单元体的最大拉应力σmax = σs 时, 单元体一定出现屈服。 ( ) 6-1-15 脆性材料中若某点的最大拉应力σma x = σb , 则该点一定会产生断裂。 ( ) 6-1-16 若单元体上σx = σy = τx = 50MPa, 则该单元体必定是二向应力状 态。 ( ) 2. 填空题 6-2-1 矩形截面梁在横力弯曲下, 梁的上、下边缘各点处于向应力状态, 中性轴上各 点处于应力状态。题6 -2 -2 图
金属材料的力学性能及其测试方法
目录 摘要 (1) 1引言 (1) 2金属材料的力学性能简介 (2) 2.1 强度 (2) 2.2 塑性 (2) 2.3 硬度 (2) 2.4 冲击韧性 (3) 2.5 疲劳强度 (3) 3金属材料力学性能测试方法 (3) 3.1拉伸试验 (3) 3.2压缩试验 (6) 3.3扭转试验 (8) 3.4硬度试验 (11) 3.5冲击韧度试验 (16) 3.6疲劳试验 (19) 4常用的仪器设备简介 (20) 4.1万能试验机 (20) 4.2扭转试验机 (23) 4.3摆锤式冲击试验机 (28) 5金属材料力学性能测试方法的发展趋势 (30) 参考文献 (30)
金属材料的力学性能及其测试方法 摘要：金属的力学性能反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力，它与材料的失效形式息息相关。本文主要解释了金属材料各项力学性能的概念，介绍了几个常见的测试金属材料力学性能的试验以及相关的仪器设备，最后阐述了金属材料力学性能测试方法的发展趋势。 关键词：金属材料，力学性能，测试方法，仪器设备，发展趋势 Test Methods for The Mechanical Properties of Metal Material Abstract：The mechanical properties of metal material which reflect some abilities of deformation and fracture resistance under various external forces are closely linked with failure forms. This paper mainly introduces some concepts of mechanical properties of metal material, common experiments testing mechanical properties of metal material and apparatuses used. The trend of development of test methods for mechanical properties of metal material is also discussed. Keywords：metal material，mechanical properties，test methods，apparatuses，development trend 1引言 材料作为有用的物质，就在于它本身所具有的某种性能，所有零部件在运行过程中以及产品在使用过程中，都在某种程度上承受着力或能量、温度以及接触介质等的作用，选用材料的主要依据是它的使用性能、工艺性能和经济性，其中使用性能是首先需要满足的，特别是针对性的材料力学性能往往是材料设计和使用所追求的主要目标。材料性能测试与组织表征的目的就是要了解和获知材料的成分、组织结构、性能以及它们之间的关系。而人们要有效地使用材料，首先必须要了解材料的力学性能以及影响材料力学性能的各种因素。因此，材料力学性能的测试是所有测试项目中最重要和最主要的内容之一。 在人类发展的历史长河过程中，人们已经建立了许多反映材料表面的和内在的各种关于力学、物理等相关材料性能的测试和分析技术，近现代科学的发展已使材料性能测试分析从经验发展并建立在现代物理理论和试验的基础之上，并且
金属材料力学性能
金属材料力学性能文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
常见的金属材料力学性能 一. 金属材料相关概念 任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式的外力作用。这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不被破坏的能力；这种能力就是金属材料的力学性能。诸如金属材料的强度、刚度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料在外力下表现出来的力学性能的指标。 强度 强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。一般用单位面 积所承受的作用力表示，符号为σ，单位为MPa。 工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs表示。抗拉强度是指金属材料在拉力作用下，被拉断前所承受的最大应力值，用σb表示。 对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，则用抗拉强度作为其设计的依据。 刚度 刚度是指金属材料在外力载荷作用下抵抗弹性变形的能力。对于机械零件要求较高的尺寸稳定性时，需要考虑刚度指标。 硬度 硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。
几种常用金属材料力学性能一览表 注：1.上表中材料的强度数值仅供参考，在不同的热处理工艺及环境下其对应的强度值不同。 二.材料的失效与许用应力 通常将材料的强度极限与屈服极限统称为材料的极限应力，用σu 表示。对于脆性材料强度极限为其唯一强度指标；对于塑性材料，其屈服应力小于强度极限，通常以屈服应力作为极限应力。 为了机械零件使用的安全性，对于机械构件要有足够的强度储备。因此，实际是使用的最大应力值必须小于材料的极限应力。最大使用应力称为许用应力，用[σ]表示。许用应力与极限应力的关系如下： [σ]=σu n ， σu ={σs σb 式中，n 为大于1的因数，称为安全因数。对于塑性材料n 为，σu=σs ；对于脆性材料n 为，σu=σb 。 强度条件 σmax =（F A ）max ≤[σ] 式中，F ，机械零件所承受的最大载荷作用力，单位N ；
金属材料的力学性能及其测试方法
目录 摘要1 1引言2 2金属材料的力学性能简介2 2.1 强度3 2.2 塑性3 2.3 硬度3 2.4 冲击韧性4 2.5 疲劳强度4 3金属材料力学性能测试方法4 3.1拉伸试验5 3.2压缩试验8 3.3扭转试验11 3.4硬度试验15 3.5冲击韧度试验22 3.6疲劳试验27 4常用的仪器设备简介29 4.1万能试验机29 4.2扭转试验机34 4.3摆锤式冲击试验机40 5金属材料力学性能测试方法的发展趋势42 参考文献42
金属材料的力学性能及其测试方法 摘要：金属的力学性能反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力，它与材料的失效形式息息相关。本文主要解释了金属材料各项力学性能的概念，介绍了几个常见的测试金属材料力学性能的试验以及相关的仪器设备，最后阐述了金属材料力学性能测试方法的发展趋势。 关键词：金属材料，力学性能，测试方法，仪器设备，发展趋势 Test Methods for The Mechanical Properties of Metal Material Abstract：The mechanical properties of metal material which reflect some abilities of deformation and fracture resistance under various external forces are closely linked with failure forms. This paper mainly introduces some concepts of mechanical properties of metal material, mon experiments testing mechanical properties of metal material and apparatuses used. The trend of development of test methods for mechanical properties of metal material is also discussed. Keywords：metal material，mechanical properties，test methods，apparatuses，development trend
材料级《材料力学性能》考试答案AB
贵州大学2007-2008学年第一学期考试试卷 A 缺口效应； 因缺口的存在，改变了缺口根部的应力的分布状态，出现： ① 应力状态变硬(由单向拉应力变为三向拉应力)； ② 应力集中的现象称为缺口效应。 解理台阶； 在拉应力作用下，将材料沿某特定的晶体学平面快速分离的穿晶脆性断裂方式称为解理断裂，称该晶体学平面为解理平面；在该解理平面上，常常会出现一些小台阶，叫解理台阶；这些小台阶有汇聚为大的台阶的倾向，表现为河流状花样。 冷脆转变； 当温度T ℃低于某一温度T K 时，金属材料由韧性状态转变为脆性状态，材料的αK 值明显降低的现象。 热疲劳； 因工作温度的周期性变化，在构件内部产生交变热应力循环所导致的疲劳断裂，表现为龟裂。 咬合磨损； 在摩擦面润滑缺乏时，摩擦面间凸起部分因局部受力较大而咬合变形并紧密结合，并产生形变强化作用，其强度、硬度均较高，在随后的相对分离的运动时，因该咬合的部位因结合紧密而不能分开，引起其中某一摩擦面上的被咬合部分与其基体分离，咬合吸附于另一摩擦面上，导致该摩擦面的物质颗粒损失所形成的磨损。 二、计算题（共42分,第1题22分，第2题20分） 1、一直径为10mm ，标距长为50mm 的标准拉伸试样，在拉力P=10kN 时，测 得其标距伸长为50.80mm 。求拉力P=32kN 时，试样受到的条件应力、条件应变及真应力、真应变。（14分） 该试样在拉力达到55.42kN 时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到67.76kN 后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为57.6mm ，最小处截面直径为8.32mm ；求该材料的屈服极限σs 、断裂极限σb 、延伸率和断面收缩率。（8分） 解： d 0 =10.0mm, L 0 = 50mm, P 1=10kN 时L 1 = 50.80mm ；P 2=32kN 因P 1、P 2均远小于材料的屈服拉力55.42kN ，试样处于弹性变形阶段，据虎克 得 分 评分人
材料力学性能测试实验报告
材料力学性能测试实验 报告 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
材料基本力学性能试验—拉伸和弯曲一、实验原理 拉伸实验原理 拉伸试验是夹持均匀横截面样品两端，用拉伸力将试样沿轴向拉伸，一般拉 至断裂为止，通过记录的力——位移曲线测定材料的基本拉伸力学性能。 对于均匀横截面样品的拉伸过程，如图 1 所示， 图 1 金属试样拉伸示意图 则样品中的应力为 其中A 为样品横截面的面积。应变定义为 其中△l 是试样拉伸变形的长度。 典型的金属拉伸实验曲线见图 2 所示。 图3 金属拉伸的四个阶段 典型的金属拉伸曲线分为四个阶段，分别如图 3(a)-(d)所示。直线部分的斜率E 就是杨氏模量、σs 点是屈服点。金属拉伸达到屈服点后，开始出现颈缩 现象，接着产生强化后最终断裂。 弯曲实验原理 可采用三点弯曲或四点弯曲方式对试样施加弯曲力，一般直至断裂，通过实 验结果测定材料弯曲力学性能。为方便分析，样品的横截面一般为圆形或矩形。 三点弯曲的示意图如图 4 所示。 图4 三点弯曲试验示意图 据材料力学，弹性范围内三点弯曲情况下C 点的总挠度和力F 之间的关系是 其中I 为试样截面的惯性矩，E 为杨氏模量。 弯曲弹性模量的测定 将一定形状和尺寸的试样放置于弯曲装置上，施加横向力对样品进行弯曲， 对于矩形截面的试样，具体符号及弯曲示意如图 5 所示。 对试样施加相当于σpb0.01。 (或σrb0.01)的10％以下的预弯应力F。并记录此力和跨中点处的挠度，然后对试样连续施加弯曲力，直至相应于σpb0.01(或σrb0.01)的50％。记录弯曲力的增量DF 和相应挠度的增量Df ,则弯曲弹性模量为 对于矩形横截面试样，横截面的惯性矩I 为 其中b、h 分别是试样横截面的宽度和高度。 也可用自动方法连续记录弯曲力——挠度曲线至超过相应的σpb0.01(或σrb0.01)的弯曲力。宜使曲线弹性直线段与力轴的夹角不小于40o,弹性直线段的高度应超过力轴量程的3/5。在曲线图上确定最佳弹性直线段，读取该直线段的弯曲力增量和相应的挠度增量，见图 6 所示。然后利用式(4)计算弯曲弹性模量。 二、试样要求
金属材料力学性能代 含义
金属材料力学性能代号含义 名称代号单位含义 抗拉强度σb MPa 或 N/mm^2材料试样受拉力时,在拉断前所承受的最大应力.抗压强度σbc MPa 或 N/mm^2材料试样受压力时,在压坏前所承受的最大应力.抗弯强度σbb MPa 或 N/mm^2材料试样受弯曲力时,在破坏前所承受的最大应力.抗剪强度τMPa 或 N/mm^2材料试样受剪力时,在剪断前所承受的最大剪应力. 抗扭强度τb MPa 或 N/mm^2材料试样受扭转力时,在扭断前所承受的最大剪应力 屈服点σs MPa 或 N/mm^2材料试样在拉伸过程中,负荷不增加或开始有所降低而变形继续发生的现象称为屈服. 屈服时的最小应力称为屈服点和屈服极限. 屈服强度σ0.2MPa 或 N/mm^2材料试样在拉伸过程中, 负荷不增加或开始有所降低而变形继续发生的现象称为屈服. 对某些屈服现象不明显的金属材料, 测定屈服点比较困难,为便于测量,通常按其产生永久变形量等于试样原长0.2%时的应力称为屈服度或条件屈服强度. 弹性极限σcσc 材料能保持弹性变形的最大应力. 真实弹性极限难以测定, 实际规定按永久变形为原长的0.005%时的应力值表示. 比例极限σp MPa 或 N/mm^2在弹性变形阶段, 材料所承受的和应变能保持正比的最大应力,称比例极限. σp与σc两数值很接近,一般常互相通用. 弹性模量E MPa 或 N/mm^2在比例极限的范围内, 应力与应变成正比时的比例常数,衡量材料刚度的指标. E=σ/ε ε——试样纵向线应变. 切变模量G MPa 或 N/mm^2在比例极限的范围内, 应力与应变成正比时的比例常数,衡量材料刚度的指标. G=τ/γ γ——试样切应变. 泊松比μ在弹性范围内, 试样横向线应变与纵向线应变的比值. μ=|ε/ε'| ε'= -με, ε'——试样横向线应变.
金属材料力学性能
常见的金属材料力学性能 一. 金属材料相关概念 任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式的外力作用。这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不被破坏的能力；这种能力就是金属材料的力学性能。诸如金属材料的强度、刚度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料在外力下表现出来的力学性能的指标。 1.1 强度 强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。一般σ，单位为MPa用单位面积所承受的作用力表示，符号为。 工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形σs表示。抗拉强度是指金属材料在拉力作用时的最低应力值，用σb表示。下，被拉断前所承受的最大应力值，用对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，则用抗拉强度作为其设计的依据。 1.2 刚度 刚度是指金属材料在外力载荷作用下抵抗弹性变形的能力。对于机械零件要求较高的尺寸稳定性时，需要考虑刚度指标。 1.3 硬度
硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。 . . . . 几种常用金属材料力学性能一览表 材料牌b/MPa 抗拉强屈服强s/MPa 550-70045350-550 685-985490-685SKD61 650-970Cr12MoV 450-650 550-860350-5502S45C/S50C560-750350-560 Unimax 580-885 350-580 SKH51 680-960 485-680 注：1.上表中材料的强度数值仅供参考，在不同的热处理工艺及环境下其对应的强度值不同。 二.材料的失效与许用应力 通常将材料的强度极限与屈服极限统称为材料的极限应力，用σu表示。对于脆性材料强度极限为其唯一强度指标；对于塑性材料，其屈服应力小于强度极限，通常以屈服应力作为极限应力。 为了机械零件使用的安全性，对于机械构件要有足够的强度储备。因