题目
现有标准圆形长、短试样各一根,原始直径d0=10mm,经拉伸试验测得其伸长率δ10、 δ5均为25%,求两试样拉断时的标距长度?这两试样中哪一个塑性较好?为什么?
现有标准圆形长、短试样各一根,原始直径d0=10mm,经拉伸试验测得其伸长率δ10、 δ5均为25%,求两试样拉断时的标距长度?这两试样中哪一个塑性较好?为什么?
题目解答
答案
长试样拉断时的标距长度为125mm,短试样拉断时的标距长度为62.5mm,一般情况下同种材料的 δ5 > δ10 ,显然不是同一种材料,长试样的伸长量更大一些,塑性较好。
解析
考查要点:本题主要考查金属材料拉伸试验中伸长率的计算及塑性比较。
解题核心思路:
- 伸长率公式:伸长率 $\delta = \frac{L_1 - L_0}{L_0} \times 100\%$,其中 $L_0$ 为原始标距长度,$L_1$ 为断裂后标距长度。
- 标准试样标距:长试样原始标距 $L_0 = 10d_0$,短试样 $L_0 = 5d_0$。
- 塑性判断:同种材料通常 $\delta_5 > \delta_{10}$,若 $\delta$ 相同但标距不同,需通过绝对伸长量判断塑性优劣。
破题关键:
- 明确原始标距与试样类型的关系。
- 代入公式计算断后标距长度。
- 结合材料特性分析塑性差异。
1. 计算断后标距长度
长试样
- 原始标距:$L_0 = 10d_0 = 10 \times 10 = 100 \, \text{mm}$
- 代入伸长率公式:
$\delta_{10} = 25\% = \frac{L_1 - 100}{100} \times 100\% \implies L_1 = 100 \times (1 + 0.25) = 125 \, \text{mm}$
短试样
- 原始标距:$L_0 = 5d_0 = 5 \times 10 = 50 \, \text{mm}$
- 代入伸长率公式:
$\delta_5 = 25\% = \frac{L_1 - 50}{50} \times 100\% \implies L_1 = 50 \times (1 + 0.25) = 62.5 \, \text{mm}$
2. 比较塑性
- 绝对伸长量:长试样伸长 $125 - 100 = 25 \, \text{mm}$,短试样伸长 $62.5 - 50 = 12.5 \, \text{mm}$。
- 材料特性:若材料相同,$\delta_5 > \delta_{10}$,但本题 $\delta_5 = \delta_{10}$,说明材料不同。
- 结论:长试样断后标距更长,绝对伸长量更大,故塑性更好。