石家庄铁道大学基础力学实验竞赛基本理论培训题
(A) 试件的材料； (B) 加载速度的快慢； (C) 指针偏转的程度 (D) 摆锤的设置
27、按照国标，压缩试样一般制成圆柱形，常用的压缩试验方法是两端平压法，那么压缩试验结果与以下哪些条件有关？ （ABCD）
A：试样高度与试样直径之比；B：试样上下端面与试验机承垫之间的摩擦力 C：试样上下端面的平行度；D：试验机加载速度的控制
28、拉伸试验的载荷-变形曲线中，弹性段往往并非和理论分析一样是一条直线，起始段经常出现明显的弧线，这是因为（D） ：
A：加载速度不稳定造成的 B：试件材质原因造成的
C： 绘图装置误差或软件采集滞后等因素造成的
D： 系统误差，如系统刚性不足、系统间隙、试件装夹不牢打滑等因素造成的
29、在国标GB/T228-2002中，对具有物理屈服现象金属材料的屈服性能指标有明确定义，图示中，哪一种不正确？ （C）
A B C D
30、低碳钢试件拉伸过程中颈缩时，真实应力将( A ) 。
A 增加 B 减小 C 先增后减 D 不变 31、σP 0.2表示的是无明显屈服点的塑性材料，产生（ B ）对应的应力。
A 0.2％的弹性应变 B 0.2％的塑性应变 C 0.2％的应变
32、 试件材料相同，直径相同，长度不同测得的断后伸长率δ、截面收缩率ψ是( C )
A 均不同 B 相同 C δ不同，ψ相同 D δ相同，ψ不同
33、材料a,b,c的应力―应变曲线如下图所示。强度、塑性最好的材料分别是 B 。 A a,b B a,c C c,b D c,a
34、测量拉伸试样选用的游标卡尺分度值为0.02mm，以下测量数据不正确的是（A、D）。
A、10.01 B、9.98 C、100.26 D、10.2 35、铸铁的压缩破坏方向是45°~55°，是什么破坏类型（C）。 A、拉伸 B、压缩 C、剪切 D、弯曲
σ a b c ε
36、根据扭转试验方法规定，通常在进行低碳钢扭转试验时，材料屈服前的试验速度应控制在（ 20度/分 B ）范围内某个尽量恒定的值，屈服后不大于720°/min。速度的改变应无冲击。 a. 0.3～3°/min b. 3～30°/min c. 60～300°/min d. 5～50°/ s 38、在扭转试验过程中，试样的平行长度Lc会（ C ）。 a. 伸长 b. 缩短 c. 不变
37、低碳钢拉伸试样其断口在端部第二格处，须采用移中法測断后伸长率，除测量X到Y的长度外，还应测量几个格数的长度（A）。 A、2×（3格） B、4格 C、5格 D、6格
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38、以下结论中正确的是：。
（1）对低碳钢进行压缩试验，能测出材料的屈服极限，但测不出强度极限。 （2）对铸铁进行压缩试验，能测出材料的强度极限，但测不出屈服极限。 （3）对低碳钢进行压缩试验，试件不会断裂。
A．（1），（2） B．（2），（3） C．（1），（2），（3） D．（1），（3） 39、以下结论中正确的是：。 （1）拉伸试件可以是圆截面，也可以是矩形截面。
（2）金属材料的压缩试件通常做成短圆柱体，水泥压缩试件通常做成正立方体。 （3）材料的扭转实验一般均采用圆截面试件。
A．（1），（2） B．（2），（3） C．（1），（3） D．（1），（2），（3）
四、简答题
1、低碳钢拉伸时可测得试样所能承受的最大载荷Fb，而压缩时测不出最大载荷，为什么说它是拉压等强度材料？
解：低碳钢是塑性材料，无论拉还是压，让它发生塑性变形所需的力基本一样大，所以二者的屈服点（即屈服强度）基本相同。对低碳钢来说，等强度指的是屈服强度，不是断裂强度。所以说低碳钢是拉压等强度材料。
2、压缩试验一般测得的抗压强度较实际的要高，原因是什么？
解：试样的上下两端与试验机承垫之间产生较大的摩擦力，阻碍了试样上下部的横向变形，相当于一个“套箍”效应，故测得的抗压强度较实际的要高。 3、拉伸或压缩的胡克定律使用的前提条件是？ 解：???p
4、某一均匀材料矩形截面杆件，现要估测其弹性模量E。在拉伸试验发现该材料在夹具中总是打滑，无法正常实验。现有应变片、应变仪和实验机，如何不加工特殊夹头而完成估测E的实验？
解：采用弯曲实验如图示。
采用半桥自补偿测出?仪。
?仪??K1??K2?2?K1
?K1??K1E
?K1可由理论计算，
?K1??K2?K1M6Fa12Fa?2?E?1? ?2WZbh?K1?仪bh?仪5、某塑性材料拉伸试验采用的圆截面试样，直径10mm，标距100mm。
在线弹性阶段，10kN载荷作用下，测得试样50mm(引伸计夹角间距离)伸长0.0318mm。继续拉伸时测得下屈服极限载荷为22.8kN，最大载荷
为34.0kN，破坏后的标距长131.24mm，破坏部分的最小直径为6.46mm。试求解及回答：
1)这种材料的E、σs、σb、δ、ψ。另外该材料是什么方式失效？导致失效的是什么应力？ 2)当载荷达到22kN时产生0.04的应变，此时对应的弹性应变和塑性应变各为多少？
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答：1)E?FFFl?200.3GPa，?s?s?290MPa，?b?b?435MPa
AAA?ll?lA?A1??10?100%?31.0%，??0?100%?58.5%
l1A1屈服失效，与轴线成45o面上的最大切应力。 F2)?e??0.00127，?p????e?0.03873
EA6、简述低碳钢拉伸的冷作硬化现象，其对材料的力学性能有何影响？
答：低碳钢拉伸强化阶段卸载时，应力——应变关系保持与线弹性阶段平行。它提高了材料的比例极限(提高了弹性范围)，降低了塑性变形。
7、某材料采进行扭转试验，圆截面试样表面抛光，直径10mm，在开始阶段，每隔10N.m，标距100mm内测得相对扭转角分别为1.26?10?2o/m、1.28?10?2o/m、1.25?10?2和1.24?10?2。发现在43.0N.m处，试样表面出现轴向线与横向线网格，且扭转图曲线出现平台，继续加载，在98.4N.m处试样断裂。试回答及求解：
1)该材料扭转失效方式是什么？试样表面网格是如何产生的？最后的断面应该如何？ 2)根据给定试验数据求出其相关力学参量。
答：1)该材料扭转失效方式是屈服，表面的网格是横截面和纵截面上的最大切应力产生。最后的断面是横截面。
TT?Tl?81.0GPa，?s?s?219MPa，?b?b?500MPa 2)G?WpWpIp??8、低碳钢和灰铸铁扭转断裂时横截面真实切应力分布是否有区别，为什么？
答：低碳钢是塑性材料，有屈服现象，在屈服阶段之后，其扭转角增加很快，承担的扭矩增加很小，即扭转图近似一直线，因此整个横截面切应力趋向于相同大小。铸铁扭转破坏之前塑性变形很小，所以近似按线弹性假设，认为横截面切应力与点到圆心距离呈正比。
9、扭转试验计算极惯性矩和抗扭截面系数对测量圆轴直径要求是否一样？
答：不一样，极惯性矩是取标距和中间三个截面平均直径的平均值计算，抗扭截面系数是取标距和中间三个截面平均直径的最小值计算。
10、矩形截面的拉伸试样，截面尺寸为15×8.1mm，问：试样的平行段长度Lc和短试样的原始标距长度L0各等于多少？
解：S0=15×8=121.5mm2，L0=5.65121.5=62.28mm，修约后L0=65mm。Lc=L0+2×15=95mm 11、拉伸试件的延伸率??l1?l?l?l?100%??100%，而试件的纵向线应变??，可见， ?与?的表达lll式相同，因此是否可说，延伸率就等于试件的纵向线应变？
解：不能，?是一点处的线应变，当在全长l范围内为均匀变形时才有意义，且其伸长?l包含弹性变形和塑性变形。试件断裂后的延伸率?，其总伸长仅是试件的塑性变形部分，且通常包括均匀变形和非均匀变形两部分，故?和?的意义是不同的。
12、一圆截面杆，材料的应力应变曲线如图所示，若杆直径d=10mm，杆长l=200mm，杆端承受拉力F=12KN作用，试计算拉力作用时与卸去后，杆的轴向变形；若轴向拉力F=20KN，则当拉力作用时与卸去后，杆的轴向变形又分别为何值。 解：（1）F=12KN时
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F4?12?103N8??1.528?10Pa?158.2MPa ??22A??0.010m查图示应力应变曲线，知该杆的轴向应变为
??0.0022?0.22%
?l?l??(0.200m)?0.0022?4.4?10?4m?0.44mm
拉力作用时，有
拉力卸去后 ?l?0
（2）F=20KN时
F4?20?103N ??? ?2.55?108Pa?255MPa22A??0.010m查图示应力应变曲线，知该杆的轴向应变为 ??0.0039?0.39%
拉力作用时，有
?l?l??(0.200m)?0.0039?7.8?10?4m?0.78mm
此拉力卸去后 ?e?0.00364 ，?p?0.00026 故残留轴向变形为
?l?l?p?(0.200m)?0.00026?5.2?10?5m?0.052mm
13、若受力试件的变形已超出弹性阶段，而进入强化阶段，则试件塑性变形而无弹性变形，这一结论对吗？为什么？
解答：不正确。因为试件拉伸过程强化阶段中既有塑性变形又有变形，如果在此阶段卸载则只有塑性变形而无弹性变形。
14、断后伸长率如何测量，有一检测人员对直径10.00mm的低碳钢进行拉伸实验，实验前测量的标距为100.00mm，实验后测量的为125.80mm（断口位置位于试样中部），该检测人员计算该低碳样的断后伸长率为A=25.8%，请问该检测结果是否正确?
答：不正确，断后伸长率一般是在标距为L0?5.65S0测试得到的实验结果，标距为L0?11.3S0测试得到的结果应注明A11.3=25.8%。同时A11.3=25.8%应进行数值修约，最终结果应为A11.3=26.0%。
15、在材料力学测量杆件的变形或应变的实验中，为什么系统误差的消除常用增量法？
答：增量法可以避免某些系统误差的影响。材料试验机如果有摩擦力f（常量）存在，则每次施加于试件上的真实力为P。。。。再取其增量?P?(P2?f)?(P1?f、P2?f。1?f)?P2?P1，摩擦力f变可消去。在读引伸仪时，如习惯于把数字读得偏高。如果采用增量法，个人的偏向所带来的系统误差也可以消除掉。
试验过程中，记录人员如果能随时将读数差算出，还可以消去由于实验者粗心所致的过失误差。一般采用增量法。
16、设一铸铁压缩试件如图，其内摩擦系数为f = 0.28。试计算受压破坏时的破坏面的法线与轴线的夹角? ≈53。 解：铸铁试件受压破坏使为斜截面断裂，而斜截面上的应力如图所示。
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解法一：若材料的剪切强度极限为τb，斜截面有τα及内摩擦力Fτ。材料断裂必须满足：
??A??F???bA?
F????A?f
即：??A????A?f??bA? ?????f??b
2?co?s 因为：????0cos? ????0sin2所以：?0sin?cos???0fcos???b
?0??b
sin?cos??fcos2?σ0使材料破坏，必为破坏时的极小值。所以有
d?0?0 d?得到：cos??sin??2fsin?cos??0
22即：tan2???1??3.5714 f2α=105.6o， α=52.8o≈53o
解法二：对于任意? 角相应截面的剪力为??A??F? 即是 ??A????A?f
对于任意? 角相应截面的切应力为?????f 作函数??????????f 由横斜截面应力变换公式可知：
????02?1?cos2?? ????0sin2?
2其余过程与解法一一样。
17、低碳钢试件拉断后，什么情况下需对其进行断口移中，为何要进行断口移中？
答：断口发生于标距
l0两端标记点或之外时，实验无效，发生于标
距l0之内且距标距l0的一端≤l0/3时，需进行断口移中。主要塑性变形发生于断口附近，如断口偏于标距两侧，则断口靠近试件头部的一侧塑性变形受到影响，故需进行断口移中。
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