材料科学与工程基础作业讲评-6.pptx

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第九次作业中文,4-1：

铝的弹性模量为70GPa,泊松比为0.34，在83MPa的静水压时，此单位晶胞的体积是多少？

由E=3K（1-2）得K=E/3（1-2）=70Gpa/3（1-2*0.34）=72.9GpaV/V=/K=83Mpa/72.9GPa=1.14V=4.04963*10-30*（1-1.14）=66.310-30（m3）,4-3直径为12.83mm的试棒，标距长度为50mm，轴向受200kN的作用力后拉长0.456mm，且直径变成12.79mm，（a）此试棒的体积模量是多少？

（b）剪切模量是多少？

解：

=F/S=F/（d2/4）=1.56GPa=L/L=0.456/50=0.912%正弹性模量：

E=/=1.56Gpa/0.912%=172.9Gpa泊松比：

=-eY/eX=-（12.79-12.83）/12.83/0.912%=0.342（a）体积模量：

K=E/3（1-2）=172.9/3（1-2*0.342）=182Gpa（b）剪切模量：

G=E/（2（1+）=172.9/2*（1+0.342）=64Gpa,英文书,7.20Acylindricalmetalspecimen15.0mmindiameterand150mmlongistobesubjectedtoatensilestressof50Mpa;atthisstressleveltheresultingdeformationwillbetotallyelastic.（a）Iftheelongationmustbelessthan0.072mm,whichofthemetalsinTable7.1aresuitablecandidates?

Why?

=l/l0=0.072mm/150mm=0.00048=E，E=/=50MPa/0.00048=104GPa要使l104MPa,因此inTable7.1,themetalsofTungsten,steel,nickel,titaniumandcopperaresuitablecandidates.,（b）If,inaddition,themaximumpermissiblediameterdecreaseis2.310-3mm,whichofthemetalsinTable7.1maybeused?

Why?

y=d/d0=0.0023mm/15mm=0.000153v=-y/x=0.000153/0.00048=0.319要使d0.0023mm,则v0.319,因此inTable7.1,themetalsofTungsten,steelandnickelmaybeused.,7.24Acylindricalrod380mmlong,havingadiameterof10.0mm,istobesubjectedtoatensileload.Iftherodistoexperienceneitherplasticdeformationnoranelongationofmorethan0.9mmwhentheappliedloadis24,500N,whichofthefourmetalsoralloyslistedbelowarepossiblecandidates?

=F/A0=F/（d02/4）=24500N/（3.14*102mm2/4）=312MPa,因此从屈服强度来看，只有SteelalloyandBrassalloy才有可能。

另外：

=l/l0=0.9mm/380mm=0.00237=E，E=/=312MPa/0.00237=131MPa,因此，l大于131MPa,因此Steelalloy合适。

7.47Asteelspecimenhavingarectangularcrosssectionofdimensions19mm3.2mm（0.75in0.125in.）hasthestressstrainbehaviorshowninFigure7.33.Ifthisspecimenissubjectedtoatensileforceof33,400N（7,500lbf）,then（a）Determinetheelasticandplasticstrainvalues.（b）Ifitsoriginallengthis460mm（18in.）,whatwillbeitsfinallengthaftertheloadinpartaisappliedandthenreleased?

（a）Determinetheelasticandplasticstrainvalues.弹性变形应变数值大约：

0-0.0015，塑性变形：

0.0015,（b）Ifitsoriginallengthis460mm（18in.）,whatwillbeitsfinallengthaftertheloadinpartaisappliedandthenreleased?

E=slope=/=（2-1）/（2-1）=（300-0）MPa/（0.0013-0）=231GPa=F/A0=F/（a*b）=33400N/（19*3.2mm2）=549.3MPa图中可知,在该应力时的总应变为总=0.005,最大弹性为:

弹=0.0015去除应力后弹性应变回复,故长度为:

l0*（1+总-弹）=460*（1+0.0050.0015）=461.61mm,8.24（a）Show,foratensiletest,thatifthereisnochangeinspecimenvolumeduringthedeformationprocess（i.e.,A0l0=Adld）.CW%=（A0-Ad）/A0100=（1-Ad/A0）*100A0l0=Adld,Ad/A0=l0/ld=l0/（l0+l）=1/（l0+l）/l0=1/1+所以CW%=（A0-Ad）/A0100=（1-Ad/A0）100=1-1/（1+）100=/（1+）100,即上式。

（b）Usingtheresultofparta,computethepercentcoldworkexperiencedbynavalbrass（thestressstrainbehaviorofwhichisshowninFigure7.12）whenastressof400MPaisapplied.=0.12CW%=/（1+）100=0.12/（1+0.12）100%=10.7%,4-6.已知温度为25时五种高聚物的性能，用下面列的名称来识别是哪种高聚物，并说明原因。

a.拉伸强度伸长率冲击强度（悬臂梁）弹性模量MPa%NmMPa103

（1）62.111019.042.41551.800.416.9027.6724.080.82869.001.096.9017.32005.440.414名称：

环氧树脂、聚四氟乙烯、聚乙烯、酚醛树脂、聚碳酸酯,思考题,

（1）PC;

（2）酚醛;（3）HDPE;（4）环氧树脂;（5）PTFE,4-14.有哪些途径可以提高材料的刚性？

复合材料、提高材料刚性、结晶、交联、提高分子量、热处理,7.22Citetheprimarydifferencesbetweenelastic,anelastic,andplasticdeformationbehaviors.分别从概念、原子论角度、施加应力后的应变、材料的差别（或对应的材料）等几个方面阐述。

8.18Describeinyourownwordsthethreestrengtheningmechanismsdiscussedinthischapter（i.e.,grainsizereduction,solidsolutionstrengthening,andstrainhardening）.Besuretoexplainhowdislocationsareinvolvedineachofthestrengtheningtechniques.Grainsizereduction:

晶粒尺寸减少，位错时滑移减少方向的改变；原子位置不连续减少。

Solidsolutionstrengthening：

加入不同种的原子相成形成固溶体或合金，这些加入的原子限制位错移动。

Strainhardening：

先施加应力产生位错。

而位错之间的作用是排斥的，结果是存在的一个位错限制另一位错的移动。