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材料科学
题目

有一直径d0=10mm,L0=100mm的低碳钢试样,拉伸试验时测得Fs=21KN,Fb=29KN,d1=5.65mm,L1=138mm。求此试样的σs、σb。

有一直径d0=10mm,L0=100mm的低碳钢试样,拉伸试验时测得Fs=21KN,Fb=29KN,d1=5.65mm,L1=138mm。求此试样的σs、σb。


题目解答

答案

S0=πd02/4=π×102/4=78.5mm2S1=πd12/4=π×5.652/4=25mm2σs=Fs/ S0=21000/78.5=267.5MPaσb=F0/ S0=29000/78.5=369.4MPa答:此试样的σs为267.5MPa、σb为369.4MPa。

解析

考查要点:本题主要考查金属材料拉伸试验中屈服强度(σs)和抗拉强度(σb)的计算方法,需要掌握原始横截面积的计算及强度公式的应用。

解题核心思路:

  1. 原始横截面积的计算公式为 $S_0 = \frac{\pi d_0^2}{4}$,其中 $d_0$ 是试样的原始直径。
  2. 屈服强度 $\sigma_s = \frac{F_s}{S_0}$,抗拉强度 $\sigma_b = \frac{F_b}{S_0}$,均基于原始横截面积计算,与断后尺寸无关。

破题关键点:

  • 正确代入公式计算原始面积。
  • 注意单位换算:载荷需从 kN 转换为 N(1 kN = 1000 N),最终强度单位为 MPa(1 MPa = 1 N/mm²)。

步骤1:计算原始横截面积 $S_0$

根据公式 $S_0 = \frac{\pi d_0^2}{4}$,代入 $d_0 = 10 \, \text{mm}$:
$S_0 = \frac{\pi \times 10^2}{4} = \frac{100\pi}{4} \approx 78.5 \, \text{mm}^2$

步骤2:计算屈服强度 $\sigma_s$

屈服载荷 $F_s = 21 \, \text{kN} = 21000 \, \text{N}$,代入公式 $\sigma_s = \frac{F_s}{S_0}$:
$\sigma_s = \frac{21000}{78.5} \approx 267.5 \, \text{MPa}$

步骤3:计算抗拉强度 $\sigma_b$

断裂载荷 $F_b = 29 \, \text{kN} = 29000 \, \text{N}$,代入公式 $\sigma_b = \frac{F_b}{S_0}$:
$\sigma_b = \frac{29000}{78.5} \approx 369.4 \, \text{MPa}$

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