工程材料作业5答案
工程力学--材料力学（北京科大、东北大学版）第4版第五章习题答案
⼯程⼒学--材料⼒学（北京科⼤、东北⼤学版）第4版第五章习题答案第五章习题5-1⼀矩形截⾯梁如图所⽰，试计算I-I截⾯A、B、C、D各点的正应⼒，并指明是拉应⼒还是压应⼒。
5-2⼀外伸梁如图所⽰，梁为16a号槽刚所⽀撑，试求梁的最⼤拉应⼒和最⼤压应⼒，并指明其所作⽤的界⾯和位置。
5-3⼀矩形截⾯梁如图所⽰，已知P=2KN,横截⾯的⾼宽⽐h/b=3;材料为松⽊，其许⽤应⼒为。
试选择横截⾯的尺⼨。
5-4⼀圆轴如图所⽰，其外伸部分为空⼼管状，试做弯矩图，并求轴内的最⼤正应⼒。
5-5 ⼀矿车车轴如图所⽰。
已知 a=0.6cm,p=5KN,材料的许⽤应⼒，试选择车轴轴径。
5-6 ⼀受均布载荷的外伸刚梁，已知q=12KN/m,材料的许⽤⽤⼒。
试选择此量的⼯字钢的号码.5-7 图⽰的空⽓泵的操纵杆右端受⼒为8.5KN,截⾯I-I和II-II位矩形，其⾼宽⽐为h/b=3，材料的许⽤应⼒。
试求此⼆截⾯的尺⼨。
5-8 图⽰为以铸造⽤的钢⽔包。
试按其⽿轴的正应⼒强度确定充满钢⽔所允许的总重量，已知材料的许⽤应⼒，d=200mm.5-9 求以下各图形对形⼼轴的z的惯性矩。
5-10 横梁受⼒如图所试。
已知P=97KN,许⽤应⼒。
校核其强度。
5-11 铸铁抽承架尺⼨如图所⽰，受⼒P=16KN。
材料的许⽤拉应⼒。
许⽤压应⼒。
校核截⾯A-A的强度，并化出其正应⼒分布图。
5-12 铸铁T形截⾯如图所⽰。
设材料的许⽤应⼒与许⽤压应⼒之⽐为，试确定翼缘的合理跨度b.5-13 试求题5-1中截⾯I-I上A、B、C、D各点处的切应⼒。
5-14 制动装置的杠杆，在B处⽤直径d=30mm的销钉⽀承。
若杠杆的许⽤应⼒，销钉的，试求许可载荷和。
5-15 有⼯字钢制成的外伸梁如图所⽰。
设材料的弯曲许⽤应⼒，许⽤且应⼒，试选择⼯字钢的型号。
5-16 ⼀单梁吊车由40a号⼯字钢制成，在梁中段的上下翼缘上各加焊⼀块的盖板，如图所⽰。
已知梁跨长=8m,=5.2m,材料的弯曲许⽤应⼒，许⽤且应⼒。
工程材料与热处理-第5章作业题参考答案
工程材料与热处理-第5章作业题参考答案(总24页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1.奥氏体晶粒大小与哪些因素有关为什么说奥氏体晶粒大小直接影响冷却后钢的组织和性能奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标，主要有下列因素影响奥氏体晶粒大小。
（1）加热温度和保温时间。
加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。
（2）加热速度。
加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率和长大速度的比值增大，则奥氏体的起始晶粒越细小，但快速加热时，保温时间不能过长，否则晶粒反而更加粗大。
（3）钢的化学成分。
在一定含碳量范围内，随着奥氏体中含碳量的增加，碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大，晶粒长大倾向增加，但当含碳量超过一定限度后，碳能以未溶碳化物的形式存在，阻碍奥氏体晶粒长大，使奥氏体晶粒长大倾向减小。
（4）钢的原始组织。
钢的原始组织越细，碳化物弥散速度越大，奥氏体的起始晶粒越细小，相同的加热条件下奥氏体晶粒越细小。
传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch关系，即σs=σ0+kd-1/2，其中σ0和k是细晶强化常数，σs是屈服强度，d是平均晶粒直径。
显然，晶粒尺寸与强度成反比关系，晶粒越细小，强度越高。
然而常温下金属材料的晶粒是和奥氏体晶粒度相关的，通俗地说常温下的晶粒度遗传了奥氏体晶粒度。
所以奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响。
奥氏体晶粒度越细小，冷却后的组织转变产物的也越细小，其强度也越高，此外塑性，韧性也较好。
2．过冷奥氏体在不同的温度等温转变时，可得到哪些转变产物试列表比较它们的组织和性能。
3.共析钢过冷奥氏体在不同温度的等温过程中，为什么550℃的孕育期最短，转变速度最快因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个是旧与新相之间的自由能差ΔG；另一个是原子的扩散系数D。
等温温度越低，过冷度越大，自由能差ΔG也越大，则加快过冷奥氏体的转变速度；但原子扩散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。
工程材料作业第五、六章
第五章金属材料的主要性能1 金属材料的力学性能指的是什么性能？常用的力学性能包括哪些方面的内容？答：金属的力学性能是指在力的作用下，材料所表现出来的一系列力学性能指标，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。
主要包括：强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳等。
2 衡量金属材料强度、塑性及韧性常用哪些性能指标？各用什么符号和单位表示？答：衡量金属材料的强度指标为：比例极限σp、弹性极限σe、弹性模量E、屈服强度σs、抗拉强度σb、屈强比σs/σb。
衡量金属材料的塑性指标为：延伸率δ、断面收缩率ψ。
衡量金属材料的韧性指标为：冲击韧性指标：冲击吸收功Ak；断裂韧性指标：断裂韧度。
3、硬度是否为金属材料独立的性能指标？它反映金属材料的什么性能？有5种材料其硬度分别为449HV、80HRB 、291HBS 、77HRA 、62 HRC，试比较五种材料硬度高低。
答：硬度不是金属材料的独立性能（它与金属抗拉强度成正比），是反映材料软硬程度的指标，表征材料表面抵抗外物压入时所引起局部塑性变形的能力。
80HRB<291HBS<449HV<77HRA <62HRC。
4、为什么说金属材料的力学性能是个可变化的性能指标？答：（1）温度的改变会影响金属的塑性，而塑性与韧性和强度、硬度有关，则改变温度会导致力学性能改变；（2）不同的承载情况会改变材料的力学性能，如很小的交变载荷也可使钢丝折断；不同的加工工艺也会改变材料的力学性能（为了使材料有不同的性能来满足我们的需要，就用了回火、淬火、正火等加工工艺）。
5、金属材料的焊接性能包括哪些内容？常用什么指标估算金属材料的焊接性能？答：金属的焊接性能：①接合性能：金属材料在一定焊接工艺条件下，形成焊接缺陷的敏感性。
②使用性能：某金属材料在一定的焊接工艺条件下其焊接接头对使用要求的适应性，也就是焊接接头承受载荷的能力。
金属的焊接性能指标：碳当量、冷裂纹敏感系数。
机械工程材料_习题集答案
作业01 力学性能 参考答案一、下列情况分别是因为哪一个力学性能指标达不到要求？1. 紧固螺栓使用后发生塑性变形。
( 屈服强度 )2. 齿轮正常负荷条件下工作中发生断裂。
( 疲劳强度 )3. 汽车紧急刹车时，发动机曲轴发生断裂。
( 冲击韧度 )4. 不锈钢圆板冲压加工成圆柱杯的过程中发生裂纹。
( 塑性 )5. 齿轮工作在寿命期内发生严重磨损。
( 硬度 )二、下列现象与哪一个力学性能有关？1. 铜比低碳钢容易被锯割。
( 硬度 )2. 锯条易被折断，而铁丝不易折断。
( 塑性 )p151-4 甲、乙、丙、丁四种材料的硬度分别为45HRC 、90HRB 、800HV 、240HBS ，试比较这四种材料硬度的高低。
答： 45HRC →HV ： 90HRB →HB ： 183901307300HRB 1307300HB ≈-=-=所以，800HV ＞45HRC ＞240HBS ＞90HRB作业02a 金属结构与结晶 参考答案一、判断题（ × ）1. 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
（ × ）2. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。
二、选择题（ b ）1. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：a. 越高b. 越低c. 越接近理论结晶温度（ b ）2. 为细化晶粒，可采用：a. 快速浇注b. 加变质剂c. 以砂型代金属型（c ）3. 晶体中的位错属于：a. 体缺陷b. 面缺陷c. 线缺陷d. 点缺陷三、填空题1. 晶体与非晶体结构上的最根本的区别是，晶体内原子排列是：（有规则、周期性的）。
2. γ-Fe的一个晶胞原子数=（4 ）。
3. α-Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构：体心立方：（α-Fe、V ）；面心立方：（Al、Cu、Ni ）；密排六方：（Mg、Zn ）4. 实际金属晶体中存在：（点、线、面）三种缺陷，引起晶格（畸变）。
5. 结晶过程是靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是：（形核）和（晶核长大）。
05工程力学（静力学和材料力学）第2版课后习题答案_范钦珊主编_第5章_轴向拉伸与压缩
eBook工程力学（静力学与材料力学）习题详细解答（教师用书）(第5章)范钦珊 唐静静2006-12-18第5章轴向拉伸与压缩5－1试用截面法计算图示杆件各段的轴力，并画轴力图。
解：(a)题(b)题(c)题(d)题习题5－1图F NxF N(kN)x-3F Nx A5－2 图示之等截面直杆由钢杆ABC 与铜杆CD 在C 处粘接而成。
直杆各部分的直径均为d ＝36 mm ，受力如图所示。
若不考虑杆的自重，试求AC 段和AD 段杆的轴向变形量AC l Δ和AD l Δ解：()()N N 22ssππ44BCAB BC AB ACF l F l l d dE E Δ=+33321501020001001030004294720010π36.××+××=×=××mm ()3N 232c100102500429475286mm π10510π364..CDCD AD AC F l l l d E ΔΔ×××=+=+=×××5－3 长度l ＝1.2 m 、横截面面积为1.10×l0－3 m 2的铝制圆筒放置在固定的刚性块上；-10F N x习题5－2图刚性板固定刚性板A E mkN习题5－4解图直径d ＝15.0mm 的钢杆BC 悬挂在铝筒顶端的刚性板上；铝制圆筒的轴线与钢杆的轴线重合。
若在钢杆的C 端施加轴向拉力F P ，且已知钢和铝的弹性模量分别为E s ＝200GPa ，E a ＝70GPa ；轴向载荷F P ＝60kN ，试求钢杆C 端向下移动的距离。
解： a a P A E l F u u ABB A −=−（其中u A = 0）∴ 935.0101010.11070102.1106063333=×××××××=−B u mm钢杆C 端的位移为33P 32s s601021100935450mm π20010154...BC C B F l u u E A ×××=+=+=×××5－4 螺旋压紧装置如图所示。
工程材料及成型工艺基础习题及答案
〔2〕影响液态合金充型能力的因素有合金的流动性、浇注条件、铸型充填条件。
〔1〕合金在铸造生产条件下，获得优质铸件的难易程度。 〔2〕流动性和收缩。合金的流动性越好、收缩越小，铸造性能越好。
2．什么是合金的铸造性能？衡量合金铸造性能的主要指标是什么 ？其是如何影响的？
图2-3 铸铁顶盖的两种设计方案
8.分析图2-4所示零件分型方案的优缺点，并选择其中与零件生产类型相适应的分型方案。
大批量生产
单件生产
1
2
方案1
方案1
方案2
方案2
图(b)方案1:优点是起模高度小,砂箱高度减小;缺点是分开模造型对合箱精度要求较高,不易保证整个螺纹内孔外表的质量,且需要砂芯. 方案2:优点是整体模造型，铸件的尺寸精度易于保证；铸件螺纹内孔外表质量均匀；可以直接铸出铸件的内腔，省去了型芯。缺点是下砂箱高度大,起模高度较大. 单件生产时，应选择方案2。
图2-1 铸造应力框铸件
5. 灰口铸铁的组织和性能决定于什么因素？为什么在灰口铸铁中，碳硅含量越高，则其强度越低？
1〕灰口铸铁的组织和性能决定于化学成分和冷却速度。
2〕因为碳、硅含量越高，铸铁中的石墨片就越粗大，石墨数量也越多，对基体的破坏就越严重。同时基体中铁素体的量增加，珠光体的量减少。所以铸铁的强度越低。
金属材料成形根底作业〔2〕
4．铸件在凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属的补充，将产生缩孔或缩松。凝固温度范围窄的合金，倾向于“逐层凝固〞，因此易产生缩孔；而凝固温度范围宽的合金，倾向于“糊状凝固〞，因此易产生缩松。 5．准确地估计铸件上缩孔可能产生的位置是合理安排冒口和冷铁的主要依据。生产中确定缩孔位置的常用方法有画等温线法、内切圆法和计算机模拟凝固法等。 6．顺序凝固原则主要适用于 逐层凝固的合金，其目的是消除缩孔；同时凝固原则主要适用于 糊状凝固的合金，其目的是减小应力。
工程材料第五章作业答案
1.画出Fe-Fe3C相图，指出图中S、E、GS、SE、PQ、PSK和ECF 各点线的含义，并标注各区域的相组成物或组织组成物。
略2.何谓铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体（Fe3C）、珠光体（P）？铁素体（F）：C在α-Fe中的间隙固溶体，具有体心立方晶格。
奥氏体（A）：C在γ-Fe中的间隙固溶体，具有面心立方晶格。
渗碳体（Fe3C）：C与Fe的化合物。
珠光体（P）：铁素体与渗碳体的机械混合物。
3.在Fe-Fe3C相图上，指出碳在α-Fe和γ-Fe中的溶解度曲线，并指出它们的溶碳范围。
α-Fe：0～0.0218%γ-Fe：0～2.11%4.分别画出含碳为0.45%、0.77%、和1.0%的铁碳合金的结晶过程和室温组织。
w C=0.45%，亚共析钢w C=0.77%，共析钢：w C=1.0%，过共析钢：5.计算下列问题（1）0.6%C钢中的珠光体和铁素体各占多少？（2）1.2%C钢中的珠光体和渗碳体（二次）各占多少？6.某钢试样在显微镜下观察，发现珠光体占40%，铁素体占60%，试问这是什么成分的钢？首先由题设可知，该钢为亚共析钢。
设碳含量为x：求出x=0.32，即该钢为0.32%C的亚共析钢。
7.写出下列牌号钢材所属种类，含碳量和主要用途：45、50、T8、T12A。
45：平均碳含量为0.45%的优质碳素结构钢。
50：平均碳含量为0.50%的优质碳素结构钢。
优质碳素结构钢中有害杂质及非金属夹杂物含量较少，化学成分控制比较严格，塑韧性较好，多用于制造较重要零件。
T8：平均碳含量为0.8%的碳素工具钢。
T12A：平均碳含量为1.2%的高级碳素工具钢。
碳素工具钢含碳量较高，适用于制作工具。
8.解释下列名词α-Fe、α相与铁素体、γ-Fe、γ相与奥氏体α-Fe：具有体心立方晶格的Fe。
α相与铁素体：C在α-Fe中的间隙固溶体，具有体心立方晶格γ-Fe：具有面心立方晶格的Fe。
γ相与奥氏体：C在γ-Fe中的间隙固溶体，具有面心立方晶格。
土木工程材料习题(第五版)名词解释及问答题答案
名词解释2表观密度：表观密度是指材料在自然状态下（长期在空气中存放的干燥状态），单位体积的干质量4密实度：指材料体积内被固体物质所充实的程度。
密实度与孔隙率之和为16填充率：指在某堆积体积中，被散粒或粉状材料的颗粒所填充的程度程度。
8材料的含水率：材料中所含水的质量与干燥下状态下材料的质量之比10耐水性材料长期在饱水作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性12抗冻性：材料在吸水饱和的状态下，能经受多次冻融循环（冻结和融化）作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性质称为抗冻性14材料的憎水性：材料与水接触时不能被水润湿的性质成为憎水性16材料的耐久性：是指材料在物理化学生物等因素作用下，能经久不变质不破坏，而尚能保持原有的性能。
18材料的塑性变形材料在外力作用下，当应力超过一定限值后产生显著变形，且不产生裂缝或发生断裂，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质称为塑性。
这种不能恢复的变形称为塑性变形，属于不可逆变形。
20材料的脆性当外力达到一定限度后，材料突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，材料的这种性质称为脆性软化系数=材料在吸水饱和状态下的抗压强度/材料在干燥状态下的抗压强度11.胶凝材料：指土木工程材料中，经过一系列物理，化学作用，能够散粒状或块状材料粘结成整体材料。
12.水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化，保持并发展其强度的无机胶凝材料。
13. β型半水石膏：β—CaSO4·1/2H2O14.过火石灰：指石灰生产时局部煅烧温度过高，在表面有熔融物的石灰。
15.石灰陈伏：陈伏是指石灰膏在储灰坑中放置14天以上的过程。
16.普通水泥：凡由硅酸盐水泥熟料5%~20%的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通水泥。
17.火山灰水泥：在硅酸盐水泥熟料中，按水泥成品质量均匀地加入20~50%火山灰质混合材料，再按需要加入适量石膏磨成细粉，所制成的水硬性胶凝材料称为火山灰水泥。
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工程材料作业（5）答案
1．试述石墨形态对铸铁性能的影响。
石墨强度、韧性极低，相当于钢基体上的裂纹和空洞，它减小基体的有效截面，并引起应力集中。
石墨越多，片状越大，对基体的割裂约严重，使得铸铁的抗拉强度越低。
但随着石墨形态改变，从粗大片状→细小片状→团絮状→蠕虫状→球状，这种对基体的割裂作用和应力集中降低，铸铁的抗拉强度逐渐提高。
2．为何一般机器的支架，机床床身常采用灰口铸铁制造？
灰铸铁由于片状石墨存在，虽然抗拉强度低，塑韧性差，但是石墨对抗压强度影响小，而且铸造性能好，消震性好，切削加工性能好。
因此适合于制造支架，机床床身等支架底座性零件。
3．有一壁厚为15-30mm的零件，要求抗拉强度350Mpa，应选用何种牌号的灰口铸铁制造为宜。
依据铸件的壁厚和抗拉强度要求，应选用孕育铸铁HT350。
4．生产中出现下列不正常现象，应采取何种措施予以防治或改善：
（1）灰口铸铁磨床床身铸造以后就进行切削加工，加工后发生了不允许的变形。
铸件在冷却过程中，因各部位的冷却速度不同，会产生很大的内应力，它不仅在冷却中引起铸件的变形或开裂，在随后的切削加工中还会因为应力的重新分布而引起工件变形，失去加工精度。
因此，在铸件开箱后或机加工前，因进行一次去应力退火（低温退火或时效处理）。
（500-600℃，4-8h）。
（2）灰口铸铁铸件薄壁处出现白口组织，造成切削困难。
铸件表层或薄壁处，由于冷却速度快（如金属模浇铸时），容易产生白口组织，硬度高，致使切削加工困难。
为了降低硬度，须在共析温度以上进行高温退火，使渗碳体分解为（团絮）状石墨（可锻铸铁）。
850-900℃，2-5h，随炉冷却至400-500℃后，空冷。
5．指出下列铸铁的类别，用途及性能的主要指标：
5．不同铝合金可通过哪些途径达到强化目的？
铝合金分类：变形铝合金（可热处理强化和不可热处理强化）和铸造铝合金。
变形铝合金（可热处理强化）：存在单相固溶体区，经过溶解度变化曲线区间，即可进行固溶处理+时效强化热处理。
变形铝合金（不可热处理强化）：单相固溶体区，为经过溶解度变化曲线区间，故不能热处理，仅能依靠加工硬化强化。
铸造铝合金：共晶点附近，适合于铸造成型。
当存在固溶体相较多时可热处理。
7．何谓硅铝明？属于哪类铝合金？为何具有良好的铸造性能？变质处理前后的组织和性能有何变化？硅铝明的基本用途？
Al-Si铸造铝合金亦成为硅铝明。
成分Si11-13%，在共晶点附近，铸造性能良好。
但铸造组织几乎全部为粗大的共晶体（α+Si），性能差，故在浇铸时加入变质剂（2/3NaF+1/3NaCl），使其变为亚共晶组织α+（α+Si），细化晶粒，提高性能。
9．指出系列合金的类别，主要成分，基本性能特点和用途：LY12，LD7，ZL109，ZL302，H62，QAl10-3-1.5，ZchSnSb11Cu6，ZchPbSb16Sn16Cu2。