题目
设低碳钢拉伸试件工作段的初始横截面面积为 S_0,试件被拉断后,断口处的横截面面积为 S,整个实验过程中试件所能承受的最大载荷为 F_b,则下列结论中正确的是__________。A. 材料的强度极限为 sigma_b = F_b / S_0;B. 材料的强度极限为 sigma_b = F_b / S;C. 当试件工作段中的应力达到强度极限 sigma_b 的瞬时,试件的横截面面积为 S;D. 当试件被拉断的瞬时,作用于试件的载荷为 F_b。
设低碳钢拉伸试件工作段的初始横截面面积为 $S_0$,试件被拉断后,断口处的横截面面积为 $S$,整个实验过程中试件所能承受的最大载荷为 $F_b$,则下列结论中正确的是__________。
A. 材料的强度极限为 $\sigma_b = F_b / S_0$;
B. 材料的强度极限为 $\sigma_b = F_b / S$;
C. 当试件工作段中的应力达到强度极限 $\sigma_b$ 的瞬时,试件的横截面面积为 $S$;
D. 当试件被拉断的瞬时,作用于试件的载荷为 $F_b$。
题目解答
答案
A. 材料的强度极限为 $\sigma_b = F_b / S_0$;
解析
本题主要考察材料力学中低碳钢拉伸实验的关键力学性能指标,包括强度强度极限的定义,以及拉伸过程中载荷、横截面面积与应力的关系。
关键知识点回顾
材料的强度极限($\sigma_b$)定义为:材料在拉伸断裂前所能承受的最大应力,其计算公式为 $\sigma_b = \frac{F_b}{S_0}$,其中 $F_b$ 是试件断裂前的最大载荷,$S_0$ 是试件的原始横截面面积(而非断口处的最小面积 $S$)。
选项逐一分析
- 选项A:强度极限 $\sigma_b = F_b / S_0$。根据定义,强度极限以原始截面积计算,而非断口面积,故正确。
- 选项B:$\sigma_b = F_b / S$。错误,$S$ 是断口面积,强度极限需用原始面积 $S_0$。
- 选项C:应力达到 $\sigma_b$ 时,横截面面积为 $S$。错误,应力达到 $\sigma_b$ 时,试件可能已进入塑性变形阶段,但此时横截面面积尚未缩小到断口面积 $S$(断裂前可能仍有变形)。
- 选项D:拉断瞬时载荷为 $F_b$。错误,$F_b$ 是“最大载荷”,拉断瞬时载荷通常小于 $F_b$(因塑性变形后截面积减小,但载荷可能下降)。