材料力学性能习题及解答库 下载本文

1、解释下列名词

(1)热震断裂:由热震引起的瞬时断裂,称为热震断裂。

(2)热震损伤:在热冲击循环作用下,材料先出现开裂,随之裂纹扩展,导致材料强度降低,最终整体破坏,称为热震损伤。

2、试述陶瓷材料与金属材料在弹性变形、塑性变形和断裂方面的区别。

答:陶瓷材料与金属材料相比,弹性变形有以下特点:弹性模量大;陶瓷材料的弹性模量不仅与结合键有关,还与其它的组成相的种类、分布比例及气孔率有关;陶瓷材料的压缩弹性模量高于拉伸弹性模量。塑性变形方面:陶瓷材料一般在室温下均不产生塑性变形,只有在1000℃以上高温条件下,大多数陶瓷材料会出现主滑移系运动引起的塑性变形。在断裂方面:由于陶瓷的塑性变形能力极差,所以受力时在裂纹尖端容易产生很高的应力集中,并且材料的裂纹扩展抗力很低,在应力峰值超过一定的大小时,裂纹很快扩展,发生脆性断裂。 3、评述陶瓷材料耐磨性的特点。

答:工程陶瓷硬度高,所以其耐磨性也高。陶瓷材料的表面状况影响其摩擦磨损行为;陶瓷材料在滑动摩擦条件下的磨损过程不同于金属材料,其磨损机理主要是以微断裂方式导致的磨粒磨损;陶瓷材料的粘着倾向也小;由于陶瓷材料对环境介质和气氛极为敏感,因此在特定条件下还可能形成摩擦化学磨损。

4、何为陶瓷材料的抗热振性?用什么参数表示?如何提高陶瓷材料的抗热振性能? 答:陶瓷材料的抗热振性即指材料承受温度骤变而不破坏的能力。常用R来表征陶瓷材料的抗热震断裂的大小;用R”来表征抗热震损伤的能力。要提高陶瓷材料抗热震断裂能力,要求材料的强度高、弹性模量低,同时热导率大,热膨胀系数要小;而要提高陶瓷材料抗热震损伤能力,要求材料具有尽可能高的弹性模量、断裂表面能和低的强度。 5、简介陶瓷材料的增韧措施。

答:改善陶瓷显微结构,使材料达到细、密、匀、纯,是陶瓷材料增韧增强的有效途径之一;相变增韧;微裂纹增韧。

第十一章 习题与答案

1、解释下列名词。

(1)纤维的临界体积分数:纤维的在复合材料中的体积分数必须大于某一个值时,才能达

到纤维增强效果,这个值就是纤维的临界体积分数;

(2)纤维的最小体积分数:纤维在复合材料中的体积分数小于某一个值时,纤维对复合材料的性能没有什么贡献,这个值就是纤维的最小体积分数。

(3)短纤维的临界长度:当纤维中点的最大拉应力恰好等于纤维断裂强度时,纤维的长度称为纤维的临界长度。

(4)单向短纤维复合材料:指增强短纤维沿同一方向平等排列的复合材料。 (5)比强度:指强度与密度之比;比模量:指模量与密度之比。

(6)单向复合材料的纵泊松比、横泊松比:在单向复合材料中,当单向复合材料沿纤维方向受到拉伸时,在横向要产生收缩,其横向应变与纵向应力之比称为纵向泊松比。当沿垂直纤维方向弹性拉伸时,其纵向应变与横向应力之比称为横向泊松比。

2、试述纤维复合材料的基本特点,复合材料受力时纤维和基体各起什么作用?

答:纤维复合材料的基本特点:高比强度、比模量;各向异性;抗疲劳性能好;减振性能好;可设计性强。

3、复合材料性能常数在什么条件下符合并联混合律?什么情况下符合串联混合律?并联和串联混合律的形式有什么不同?

4、短纤维复合材料的强度与哪些因素有关?为什么纤维越长,短纤维复合材料的强度越高? 5、试述复合材料疲劳性能的特点。

答:复合材料与金属材料等一些各向同性材料有完全不同的疲劳机理.对大多数各向同性材料,在受交变载荷作用时,往往出现一个单一的疲劳主裂纹并控制其最终的疲劳破坏;对于纤维复合材料,往往在高应力区出现较大规模的损伤,如界面脱胶、基体开裂、分层和纤维断裂等,这些损伤会相互影响和组合,表现出非常复杂的疲劳破坏行为,很少出现由单一裂纹控制的破坏机理总的来说,复合材料的抗疲劳性能比金属材料好得多。

已知,缩颈判据为dS/de=S。试证明对符合Hollomon关系S=Ke的材料,其n=eB 。 (eB为最大均匀真应变)。

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