材料结构与性能课后答案

1.材料的结构层次有哪些，分别在什么尺度，用什么仪器进行分析？

现在,人们通过大量的科学研究和工程实践,已经充分认识到物质结构的尺度和层次是有决定性意义的。

在不同的尺度下,主要的,或者说起决定性的问题现象和机理都有很大的差异,因此需要我们用不同的思路和方法去研究解决这些问题。更值得注意的是空间尺度与时间尺度还紧密相关,不同空间尺度下事件发生及进行的时间尺度也很不相同。一般地讲,空间尺度越大的,则描述事件的时间尺度也应越长。不同的学科关注不同尺度的时空中发生的事件。现代科学则按人眼能否直接观察到,且是否涉及分子、原子、电子等的内部结构或机制,而将世界粗略地划分为宏观(Macro-scopic)世界和微观(Microscopic)世界。之后,又有人将可以用光学显微镜观察到的尺度范围单独分出,特别地称作/显微结构(世界)。随着近年来材料科学的迅速发展,材料科学家中有人将微观世界作了更细致地划分。而研究基本粒子的物理学家可能还会把尺度向更小的方向收缩,并给出另外的命名。对于宏观世界,根据尺度的不同,或许还可以细分为/宇宙尺度/太阳系尺度/地球尺度和/工程及人体尺度等。人类的研究尺度已小至基本粒子,大至全宇宙。但到目前为止,关于/世界的认识还在不断深

《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、一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O（和5%的玻璃相（E=84GPa），3E=380GPa）计算上限及下限弹性模量。如该陶瓷含有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=73G

《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、一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。如该陶瓷含有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=73GP

《材料结构与性能》思考题

第一章 金属及合金的晶体结构

1．重要名词 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 晶粒 晶界 各向异性 假等向性（伪各向同性） 空间点阵 阵点（结点） 晶胞 简单晶胞（初级晶胞） 布拉菲点阵 晶系 晶面 晶面指数 晶向 晶向指数 密勒指数 晶面族 晶向族 晶带 晶带轴 面间距 配位数 致密度 点阵常数 面心立方（A1） 体心立方(A2) 密排六方(A3) 同素异构现象 四面体间隙 八面体间隙 多晶型性(同素异构转变) 原子半径 合金 相 固溶体 间隙固溶体 置换固溶体 有限固溶体 无限固溶体 电子浓度 无序分布 偏聚 短程有序 短程有序参数 维伽定律 中间相 金属间化合物 正常价化合物 电子化合物(Hume-Rothery相) 间隙相 间隙化合物 拓扑密堆相(TCP相) PHACOMP方法 超结构（有序固溶体，超点阵） 长程有序度参数 反相畴（有序畴） 2．试述晶体的主要特征。

3．画出立方晶系中的下列晶面和晶向：(100), (111), (110),

1. 概念

1、构型(configuration)：是指分子中通过化学键所固定的原子的空间排列。

2、大分子(macromolecule): 是由大量原子组成的，具有相对高的分子质量或分子重量。

聚合物分子(polymer molecule)：由许多重复结构单元组成的，具有相对高的分子质量或分子重量。

3、共聚物(copolymer)：由两种或两种以上单体合成的聚合物。

4、侧基(side/pendant group)：一个分子链的分支。

5、端基(end group)：大分子或低聚物分子的末端构造单元。

6、统计共聚物(statistical copolymer)：通过聚合反应的统计处理给出单体单元在共聚物分子中的序列。

7、无规共聚物(random copolymer)：具有Bernoullian序列统计的统计聚合物。在Bernoullian模型中，各键接的构型是相互独立的，不受前面键接构型的影响，故单体单元在分子链中无规则排列。

8、交替共聚物(alternating copolymer)：单体单元A和单体单元B在共聚物分子中交替分布。

9、嵌段共聚物(block copolymer)：由通过末端连接的均匀序列的嵌段组成的。

10、星型高分子(star po

2007年材料结构与力学性能试题加答案

注意：答案仅供参考，不一定完全正确
五、材料结构部分
1、 名词解释(10分,每个2分)
对称中心：若晶体中所有的点在经过某一点反演后能复原，则该点就称为对称中心 间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体
重合位置点阵：两个相邻晶粒的点陈彼此通过晶界向对方延伸，则其中一些原子将出现有规律的相互重合。由这些原子重合位置所组成比原来晶体点阵大的新点阵，称为重合位置点阵
堆垛层错：实际晶体结构中，密排面的正常堆垛顺序遭到破坏和错排，称为堆垛层错 割阶： 在位错的滑移运动过程中，其位错线往往很难同时实现全长的运动，可能通过其中一部分线段(n个原子间距)首先进行滑移，在原位错线上形成一段折线，若该曲折线段垂直于位错的滑移面时，称为割阶
2、 已知某二元合金的共晶反应为：L（75%B）≒α（15%B）+β（95%B）。试求含60%B的合金完全结晶后，初晶α与共晶（α+β）的重量%，合金中α相与β相的重量%，共晶体中α相与β相的重量比。（10分）
答：初晶α的重量%=（75-60）/（75-15）=15/60=0。25=25%（2分）
共晶（α+β）的重量%=（60-15）/（75-15）=45/60

第一章 材料单向静拉伸载荷下的力学性能 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。（1）应力状态软性系数—材料最大切

课后习题

《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：

F4500??995(MPa)A4.524?10?6A0l12.52真应变?T?ln?ln?ln?0.08162l0A2.4F4500名义应力????917(MPa)?6A04.909?10?lA0名义应变????1?0.0851l0A真应力?T? 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Al2O3 (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E1=380GPa,E2=84GPa,V1=0.95,V2=0.05。则有

上限弹性模量EH?E1V1?E2V2?380?0.95?84?0.05?365.2(GPa)VV0.950.05?1下限弹性模量EL?(1?2)?1?(?)?323.1(GPa)E1E238

材料力学性能课后习题答案

第一章 单向静拉伸力学性能 1、 解释下列名词。

1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。

2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。

3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。 8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。

9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。

10.

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《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

(σP)或屈服强度(σS)增加；反向加载时弹性极限(σP)或屈服 强度(σS)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