题目
2-8 一直径为 d=10mm 的试样,标距 _(0)=50mm, 拉伸断裂后,标距段的长度 _(1)=-|||-63.2mm,缩颈处的直径 _(1)=5.9mm 试确定材料的延伸率与断面收缩率。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查材料力学中的延伸率(伸长率)和断面收缩率的计算,以及根据延伸率判断材料类型的综合能力。
解题核心思路:
- 延伸率反映材料在拉伸过程中的塑性变形能力,计算公式为:
$\delta = \frac{l_1 - l_0}{l_0} \times 100\%$
其中,$l_0$为原始标距,$l_1$为断裂后标距段长度。 - 断面收缩率反映材料断裂时横截面积的缩减程度,计算公式为:
$\psi = \frac{A_0 - A_1}{A_0} \times 100\%$
其中,$A_0$为原始横截面积,$A_1$为断裂后最小横截面积。 - 材料类型判断:若延伸率 $\delta > 5\%$,则为塑性材料;否则为脆性材料。
破题关键点:
- 正确代入公式,注意单位统一(长度单位均为毫米)。
- 准确计算横截面积,需用原始直径和断裂处直径分别计算 $A_0$ 和 $A_1$。
1. 计算延伸率 $\delta$
根据公式:
$\delta = \frac{l_1 - l_0}{l_0} \times 100\%$
代入数据 $l_0 = 50 \, \text{mm}$,$l_1 = 63.2 \, \text{mm}$:
$\delta = \frac{63.2 - 50}{50} \times 100\% = \frac{13.2}{50} \times 100\% = 26.4\%$
2. 计算断面收缩率 $\psi$
- 原始横截面积:
$A_0 = \pi \left( \frac{d}{2} \right)^2 = \pi \left( \frac{10}{2} \right)^2 = 25\pi \, \text{mm}^2$ - 断裂后横截面积:
$A_1 = \pi \left( \frac{d_1}{2} \right)^2 = \pi \left( \frac{5.9}{2} \right)^2 \approx \pi \times 8.7025 \, \text{mm}^2$ - 断面收缩率:
$\psi = \frac{25\pi - 8.7025\pi}{25\pi} \times 100\% = \frac{16.2975}{25} \times 100\% \approx 65.2\%$
3. 判断材料类型
由于延伸率 $\delta = 26.4\% > 5\%$,故该材料为塑性材料。