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材料科学
题目

钢杆受轴向拉力作用,横截面上的正应力sigma超过了材料的屈服极限,此时轴向线应变为varepsilon_1,现开始卸载,轴向拉力全部卸掉后,轴向残余应变为varepsilon_2,则该钢材的弹性模量E=()。A. (sigma)/(varepsilon_1)B. (sigma)/(varepsilon_2)C. 无法确定D. (sigma)/(varepsilon_1 - varepsilon_2)

钢杆受轴向拉力作用,横截面上的正应力$\sigma$超过了材料的屈服极限,此时轴向线应变为$\varepsilon_1$,现开始卸载,轴向拉力全部卸掉后,轴向残余应变为$\varepsilon_2$,则该钢材的弹性模量$E=$()。

A. $\frac{\sigma}{\varepsilon_1}$

B. $\frac{\sigma}{\varepsilon_2}$

C. 无法确定

D. $\frac{\sigma}{\varepsilon_1 - \varepsilon_2}$

题目解答

答案

D. $\frac{\sigma}{\varepsilon_1 - \varepsilon_2}$

解析

步骤 1:理解弹性模量的定义
弹性模量$E$是材料的弹性性质,定义为应力$\sigma$与应变$\varepsilon$的比值,即$E = \frac{\sigma}{\varepsilon}$。在弹性范围内,应力与应变成正比关系,即胡克定律。

步骤 2:分析材料的应力-应变关系
题目中提到,钢杆受轴向拉力作用,横截面上的正应力$\sigma$超过了材料的屈服极限,此时轴向线应变为$\varepsilon_1$。这意味着材料已经进入了塑性变形阶段,应力与应变不再成正比关系。

步骤 3:分析卸载后的残余应变
当轴向拉力全部卸掉后,轴向残余应变为$\varepsilon_2$。这意味着在卸载后,材料中仍然存在一部分不可恢复的塑性变形,这部分变形与弹性模量无关。

步骤 4:计算弹性模量
由于弹性模量$E$是材料在弹性范围内应力与应变的比值,因此我们需要计算的是在弹性范围内应力与应变的比值。在题目中,$\varepsilon_1$是总应变,包括了弹性变形和塑性变形,而$\varepsilon_2$是卸载后的残余应变,即塑性变形。因此,弹性变形部分的应变是$\varepsilon_1 - \varepsilon_2$。所以,弹性模量$E$应该等于应力$\sigma$与弹性变形部分的应变$\varepsilon_1 - \varepsilon_2$的比值,即$E = \frac{\sigma}{\varepsilon_1 - \varepsilon_2}$。

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