山东省（春季高考）机械制造类 《机械基础》项目十七任务四 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机械制造类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共220份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机械制造类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机械制造类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《金属加工基础》《钳工加工技术》《极限配合与技术测量》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机械制造类 《机械基础》 项目十七：材料的力学性能 任务四：低碳钢拉伸 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 金属材料的屈服强度是指什么（ ） A. 材料开始发生塑性变形时的应力 B. 材料发生断裂时的应力 C. 材料的弹性模量 D. 材料的硬度 2. 在试样拉伸试验中，试样拉断前所能承受的最大应力，称为（ ） A. 抗拉强度极限 B. 屈服极限 C. 弹性极限 D. 工作应力 3. 根据拉伸试验过程中拉伸试验力和伸长量关系，画出的力一伸长曲线（拉伸图）可以确定出金属的（ ） A. 强度和硬度 B. 强度和塑性 C. 强度和韧性 D. 塑性和韧性 4. 拉伸试验中，试样拉断前的最大应力称为（ ） A. 屈服强度 B. 抗拉强度 C. 弹性极限 D. 比例极限 5. 在作低碳钢拉伸试验时，出现暗纹的阶段是（ ） A. 弹性阶段 B. 屈服阶段 C. 强化阶段 D. 局部变形阶段 6. 用拉伸试验不可以测定材料的性能指标是（ ） A. 硬度 B. 抗拉强度 C. 塑性 D. 屈服点 7. 下列关于低碳钢拉伸试验曲线的说法，错误的是（ ） 低碳钢拉伸曲线 A. 碳钢的强度、刚度、弹性和塑性可以通过拉伸试验来测定 B. 强度是金属材料在静载荷作用下抵抗永久变形和断裂的能力 C. 硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力，主要有HBW和HRC两个指标，检测的硬度通常选用HRC D. 疲劳强度是金属材料在交变载荷作用下经受无限多次循环而不断裂的能力 8. 材料拉伸试验中，“颈缩”现象发生在（ ） A. 弹性阶段 B. 屈服阶段 C. 强化阶段 D. 断裂阶段 9. 做拉伸试验时，如果在弹性变形阶段卸载，试样变形（ ） A. 完全恢复 B. 部分恢复 C. 不能恢复 D. 发生永久变形 10. 用直径为φ10mm、长度为100mm的碳钢标准试样做拉伸试验，试样拉断后标距长度为116mm，则试样含碳量的范围是（ ） A. 0.02181%~0.25% B. 0.25%~0.6% C. 0.6%~2.11% D. 2.11%~4.3% 11. 退火低碳钢拉伸过程正确的是（ ） A. 弹性变形阶段一屈服阶段一变形强化阶段一缩颈与断裂阶段 B. 屈服阶段—变形强化阶段一弹性变形阶段—缩颈与断裂阶段 C. 变形强化阶段—缩颈与断裂阶段一屈服阶段一弹性变形阶段 D. 缩颈与断裂阶段—变形强化阶段—屈服阶段—弹性变形阶段 12. 低碳钢拉伸试验中，出现屈服现象的阶段是（ ） A. 弹性阶段 B. 屈服阶段 C. 强化阶段 D. 缩颈阶段 13. 低碳钢试样在拉伸试验进入屈服阶段时，通常表现为（ ） A. 应力持续显著上升而变形很小 B. 应力变化不大而变形明显增加 C. 卸载后的残余变形能够完全恢复 D. 横截面积始终保持原始数值 14. 下列材料中，弹性模量最大的是（ ） A. 木材 B. 铸铁 C. 铝合金 D. 钢材 15. 低碳钢拉伸实验时，首先经历的阶段是（ ） A. 弹性变形阶段 B. 屈服阶段 C. 强化阶段 D. 缩颈阶段 16. 用一标距长度为50mm的低碳钢短试样做拉伸试验，试样拉断时，断面处的直径为5mm，则试样的断面收缩率为（ ） A. 68% B. 75% C. 32% D. 90% 17. 低碳钢拉伸实验时，在卸除载荷后，试样的变形可完全消失的阶段被称为（ ） A. 局部变形阶段 B. 强化阶段 C. 弹性阶段 D. 屈服阶段 18. 在低碳钢拉伸试验中，抗拉强度是指试样（ ） A. 处于弹性阶段时的应力应变比值 B. 开始发生塑性变形时的工程应力 C. 承受最大拉力时的工程应力 D. 拉断以后按断口面积计算的应力 19. 胡克定律适用的范围是应力值不能超过（ ） A. 比例极限 B. 弹性极限 C. 屈服极限 D. 强度极限 20. 低碳钢拉伸的力学性能，出现最大拉应力的阶段是（ ） A. 弹性阶段 B. 屈服阶段 C. 强化阶段 D. 缩颈阶段 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 材料的塑性指标有哪些？如何通过拉伸试验测定？ 22. 简述低碳钢拉伸试验的四个阶段。 23. 低碳钢从拉伸到断裂一般经历哪几个阶段？ 24. 低碳钢的拉伸试验力一伸长曲线要经历哪几个阶段？试样断裂前所能承受的最大拉应力出现在哪个阶段？ 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 某机械零件采用低碳钢制作，拉伸试验中，试样原始直径为 ，原始标距为 。试验测得最大拉力为 ，拉断后标距为 ，断口处最小直径为 。（1）计算该低碳钢的抗拉强度。（2）计算试样的断后伸长率。（3）计算试样的断面收缩率。 26. 对一根低碳钢圆柱拉伸试样进行拉伸试验。试样原始直径为10 mm，拉伸过程中测得最大拉力为31.42 kN；试样拉断后，断口处最小直径为6 mm。 （1）计算试样的原始横截面积。 （2）计算材料的抗拉强度。 （3）计算试样断后的断面收缩率。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某机械加工厂对一批低碳钢圆试样进行拉伸试验。试样原始直径为10 mm，原始标距为50 mm；测得下屈服力为23.5 kN，最大拉力为31.4 kN，断后标距为64 mm。试验中，当载荷升至25.0 kN后卸载，测得标距为50.40 mm。（1）计算该试样的下屈服强度、抗拉强度和断后伸长率。（2）判断试样在载荷升至25.0 kN时是否已经进入塑性变形阶段，并说明依据。（3）说明该材料制成受拉构件时，为防止产生永久变形，工作应力应如何控制。 28.（5分）某机械制造企业对一批低碳钢拉杆材料进行进厂检验。试样原始直径为 ，原始标距为 。拉伸试验中，测得屈服载荷为 ，最大载荷为 ；试样断裂后，将断口对齐测得标距为 。该材料验收要求为：屈服强度不低于 ，抗拉强度不低于 ，断后伸长率不低于 。（1）计算试样的原始横截面积、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率。（2）根据计算结果，判断该批低碳钢材料是否符合验收要求。（3）说明低碳钢试样在拉伸和压缩时塑性变形现象的主要区别，并提出拉杆使用中的一项防护措施。 29.（10分）某材料检测室对低碳钢圆柱试样进行拉伸试验。试样原始直径为10 mm，标距为50 mm。在拉力达到15.71 kN时，标距伸长量为0.05 mm；卸载后，标距恢复为50 mm。已知该批低碳钢的屈服强度为235 MPa。 （1）计算该拉力作用下试样的工程应力、工程应变和弹性模量。 （2）判断该拉力作用下试样处于弹性变形阶段还是塑性变形阶段，并说明依据。 （3）若继续加载，试样临近断裂前标距中部出现局部明显变细现象，说明该现象的名称及其对后续拉伸变形的影响。 30.（10分）某零件厂对用于冷冲压的低碳钢材料进行进厂复验。拉伸试样原始直径为12 mm，原始标距为60 mm。试验测得下屈服力为26.0 kN，最大拉力为43.0 kN，断后标距为75.6 mm，断裂处最小直径为8.4 mm。材料验收要求为：下屈服强度不低于220 MPa，抗拉强度为340～470 MPa，断后伸长率不低于20%。（1）计算该材料的下屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。（2）根据验收要求，判断该批材料是否合格。（3）说明试样达到最大拉力后至断裂前发生的主要变形现象，并比较该现象与压缩试样外形变化的区别。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东省（春季高考）机械制造类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共220份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机械制造类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机械制造类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《金属加工基础》《钳工加工技术》《极限配合与技术测量》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机械制造类 《机械基础》 项目十七：材料的力学性能 任务四：低碳钢拉伸 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 金属材料的屈服强度是指什么（ ） A. 材料开始发生塑性变形时的应力 B. 材料发生断裂时的应力 C. 材料的弹性模量 D. 材料的硬度 【答案】A 【解析】屈服强度是材料在受到外力作用时，从弹性变形转变为塑性变形的临界应力。 2. 在试样拉伸试验中，试样拉断前所能承受的最大应力，称为（ ） A. 抗拉强度极限 B. 屈服极限 C. 弹性极限 D. 工作应力 【答案】A 【解析】抗拉强度极限是指试样在拉伸过程中、拉断前所承受的最大应力，故选A。 3. 根据拉伸试验过程中拉伸试验力和伸长量关系，画出的力一伸长曲线（拉伸图）可以确定出金属的（ ） A. 强度和硬度 B. 强度和塑性 C. 强度和韧性 D. 塑性和韧性 【答案】B 【解析】根据拉伸试验过程中拉伸试验力和伸长量关系，画出的力一伸长曲线（拉伸图）可以确定出金属的强度和塑性 4. 拉伸试验中，试样拉断前的最大应力称为（ ） A. 屈服强度 B. 抗拉强度 C. 弹性极限 D. 比例极限 【答案】B 【解析】拉伸试验中试样拉断前达到的最大应力称为抗拉强度，故选B。 5. 在作低碳钢拉伸试验时，出现暗纹的阶段是（ ） A. 弹性阶段 B. 屈服阶段 C. 强化阶段 D. 局部变形阶段 【答案】B 【解析】低碳钢在屈服阶段会出现与试样轴线约成的滑移线（暗纹），这是材料发生屈服和塑性流动的现象，故选B。 6. 用拉伸试验不可以测定材料的性能指标是（ ） A. 硬度 B. 抗拉强度 C. 塑性 D. 屈服点 【答案】A 【解析】拉伸试验可测定抗拉强度、屈服点及伸长率等塑性指标；硬度需采用压痕硬度试验测定，故选A。 7. 下列关于低碳钢拉伸试验曲线的说法，错误的是（ ） 低碳钢拉伸曲线 A. 碳钢的强度、刚度、弹性和塑性可以通过拉伸试验来测定 B. 强度是金属材料在静载荷作用下抵抗永久变形和断裂的能力 C. 硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力，主要有HBW和HRC两个指标，检测的硬度通常选用HRC D. 疲劳强度是金属材料在交变载荷作用下经受无限多次循环而不断裂的能力 【答案】C 8. 材料拉伸试验中，“颈缩”现象发生在（ ） A. 弹性阶段 B. 屈服阶段 C. 强化阶段 D. 断裂阶段 【答案】D 【解析】试样达到最大拉伸力后开始发生局部截面收缩，即颈缩；随后继续变形直至断裂。该过程属于缩颈与断裂阶段，故选D。 9. 做拉伸试验时，如果在弹性变形阶段卸载，试样变形（ ） A. 完全恢复 B. 部分恢复 C. 不能恢复 D. 发生永久变形 【答案】A 【解析】在弹性变形阶段内卸载后，试样的弹性变形能够完全恢复，不会留下永久变形，故选A。 10. 用直径为φ10mm、长度为100mm的碳钢标准试样做拉伸试验，试样拉断后标距长度为116mm，则试样含碳量的范围是（ ） A. 0.02181%~0.25% B. 0.25%~0.6% C. 0.6%~2.11% D. 2.11%~4.3% 【答案】B 【解析】试样断后伸长率为：。碳钢中，低碳钢的塑性较好、伸长率较大；随着含碳量增加，伸长率降低。伸长率为16%通常对应中碳钢，其含碳量范围为0.25%~0.6%，故选B。 11. 退火低碳钢拉伸过程正确的是（ ） A. 弹性变形阶段一屈服阶段一变形强化阶段一缩颈与断裂阶段 B. 屈服阶段—变形强化阶段一弹性变形阶段—缩颈与断裂阶段 C. 变形强化阶段—缩颈与断裂阶段一屈服阶段一弹性变形阶段 D. 缩颈与断裂阶段—变形强化阶段—屈服阶段—弹性变形阶段 【答案】A 【解析】退火低碳钢拉伸时依次经历弹性变形、屈服、变形强化以及缩颈与断裂四个阶段，故选A。 12. 低碳钢拉伸试验中，出现屈服现象的阶段是（ ） A. 弹性阶段 B. 屈服阶段 C. 强化阶段 D. 缩颈阶段 【答案】B 【解析】低碳钢在拉伸过程中达到屈服强度后，会出现应力基本不增加而塑性变形明显增加的屈服现象，该阶段为屈服阶段，故选B。 13. 低碳钢试样在拉伸试验进入屈服阶段时，通常表现为（ ） A. 应力持续显著上升而变形很小 B. 应力变化不大而变形明显增加 C. 卸载后的残余变形能够完全恢复 D. 横截面积始终保持原始数值 【答案】B 【解析】低碳钢具有明显的屈服现象。试样进入屈服阶段后，在应力变化不大的情况下会产生较明显的塑性变形。 14. 下列材料中，弹性模量最大的是（ ） A. 木材 B. 铸铁 C. 铝合金 D. 钢材 【答案】D 【解析】钢材的弹性模量约为200GPa，铸铁约为110-160GPa，铝合金约为70GPa，木材约为10GPa，故钢材弹性模量最大。 15. 低碳钢拉伸实验时，首先经历的阶段是（ ） A. 弹性变形阶段 B. 屈服阶段 C. 强化阶段 D. 缩颈阶段 【答案】A 【解析】低碳钢试件在拉伸过程中，有四个变形阶段，依次是：弹性变形阶段 、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。 16. 用一标距长度为50mm的低碳钢短试样做拉伸试验，试样拉断时，断面处的直径为5mm，则试样的断面收缩率为（ ） A. 68% B. 75% C. 32% D. 90% 【答案】B 【解析】短试样的标距长度，由得原直径。断面收缩率，故选B。 17. 低碳钢拉伸实验时，在卸除载荷后，试样的变形可完全消失的阶段被称为（ ） A. 局部变形阶段 B. 强化阶段 C. 弹性阶段 D. 屈服阶段 【答案】C 【解析】在弹性阶段内，卸除载荷后试样的变形能够完全恢复，不产生永久变形，因此称为弹性阶段，故选C。 18. 在低碳钢拉伸试验中，抗拉强度是指试样（ ） A. 处于弹性阶段时的应力应变比值 B. 开始发生塑性变形时的工程应力 C. 承受最大拉力时的工程应力 D. 拉断以后按断口面积计算的应力 【答案】C 【解析】抗拉强度反映材料抵抗断裂的最大能力，按试样承受的最大拉力除以原始横截面积计算。开始塑性变形时的应力属于屈服强度。 19. 胡克定律适用的范围是应力值不能超过（ ） A. 比例极限 B. 弹性极限 C. 屈服极限 D. 强度极限 【答案】A 【解析】胡克定律表明，在材料的比例极限以内，应力与应变成正比，即。当应力超过比例极限后，应力与应变不再保持严格的正比关系；即使材料尚未超过弹性极限，也不再满足胡克定律。因此应力值不能超过比例极限，故选A。 20. 低碳钢拉伸的力学性能，出现最大拉应力的阶段是（ ） A. 弹性阶段 B. 屈服阶段 C. 强化阶段 D. 缩颈阶段 【答案】C 【解析】‌低碳钢在拉伸过程中出现最大拉应力的阶段是强化阶段。‌在这个阶段，钢材经过屈服阶段后，内部晶粒重新排列，抵抗变形的能力进一步提高，应力和应变继续增加，直到达到最大值，这个最大值称为强度极限。 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 材料的塑性指标有哪些？如何通过拉伸试验测定？ 【答案】材料的塑性指标主要有伸长率（δ）和断面收缩率（ψ） - 伸长率：试件拉断后，标距长度的伸长量与原标距长度的百分比，即δ = [（）/]×100%，其中为原标距，为拉断后标距。 - 断面收缩率：试件拉断后，横截面面积的缩减量与原横截面积的百分比，即ψ = [（）/]×100%，其中为原横截面积，为拉断后颈缩处的横截面积。 测定方法：通过材料拉伸试验，将标准试件拉伸至断裂，测量、后按上述公式计算。 【解析】伸长率和断面收缩率是衡量材料塑性的关键指标，通过拉伸试验的实测数据计算得出，指标越大，材料塑性越好，在工程中选择材料时需考虑这些指标。 22. 简述低碳钢拉伸试验的四个阶段。 【答案】① 弹性阶段：应力与应变成正比，卸载后变形完全恢复； ② 屈服阶段：应力不增加而应变显著增加； ③ 强化阶段：材料恢复抵抗变形能力，应力随应变增加； ④ 颈缩阶段：试件局部截面明显缩小，最终断裂。 【解析】低碳钢试件在拉伸过程中通常依次经历四个阶段：①弹性阶段，应力与应变近似成正比，卸载后变形可完全恢复；②屈服阶段，载荷或应力基本不再增加，而塑性变形明显增加；③强化阶段，随着塑性变形继续发展，材料的抗变形能力提高，应力随应变继续增加；④颈缩阶段，达到最大载荷后试件局部截面迅速缩小，最终在缩颈处断裂。 23. 低碳钢从拉伸到断裂一般经历哪几个阶段？ 【答案】弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段、缩颈阶段 【解析】低碳钢从开始拉伸到断裂一般依次经历弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段和缩颈阶段。弹性阶段卸载后变形可恢复；屈服阶段塑性变形显著增加；强化阶段应力继续升高；缩颈阶段试件局部截面缩小并最终断裂。 24. 低碳钢的拉伸试验力一伸长曲线要经历哪几个阶段？试样断裂前所能承受的最大拉应力出现在哪个阶段？ 【答案】弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、缩颈与断裂阶段。试样断裂前所能承受的最大拉应力出现在变形强化阶段末期（缩颈开始前），该应力称为抗拉强度。 【解析】低碳钢拉伸时，其力—伸长曲线通常依次经历弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段以及缩颈与断裂阶段。在变形强化阶段，随着伸长量增加，试件承受的载荷继续增大；该阶段末期达到最大载荷，对应的工程拉应力为最大拉应力，即抗拉强度。随后试件进入缩颈阶段，局部截面缩小，承载能力下降直至断裂。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 某机械零件采用低碳钢制作，拉伸试验中，试样原始直径为 ，原始标距为 。试验测得最大拉力为 ，拉断后标距为 ，断口处最小直径为 。（1）计算该低碳钢的抗拉强度。（2）计算试样的断后伸长率。（3）计算试样的断面收缩率。 【答案】（1）抗拉强度为 。（2）断后伸长率为 。（3）断面收缩率为 。 【解析】（1），。（2）。（3），。 26. 对一根低碳钢圆柱拉伸试样进行拉伸试验。试样原始直径为10 mm，拉伸过程中测得最大拉力为31.42 kN；试样拉断后，断口处最小直径为6 mm。 （1）计算试样的原始横截面积。 （2）计算材料的抗拉强度。 （3）计算试样断后的断面收缩率。 【答案】（1）试样原始横截面积为78.54 mm2。 （2）材料的抗拉强度为400 MPa。 （3）试样的断面收缩率为64%。 【解析】（1）圆截面面积按直径计算，原始横截面积为 π×102÷4，即78.54 mm2。 （2）抗拉强度按最大拉力除以原始横截面积计算，31.42 kN换算为31420 N，计算结果为400 MPa。 （3）断口处面积为 π×62÷4，即28.27 mm2。断面收缩率按原始面积与断后最小面积之差除以原始面积计算，结果为64%。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某机械加工厂对一批低碳钢圆试样进行拉伸试验。试样原始直径为10 mm，原始标距为50 mm；测得下屈服力为23.5 kN，最大拉力为31.4 kN，断后标距为64 mm。试验中，当载荷升至25.0 kN后卸载，测得标距为50.40 mm。（1）计算该试样的下屈服强度、抗拉强度和断后伸长率。（2）判断试样在载荷升至25.0 kN时是否已经进入塑性变形阶段，并说明依据。（3）说明该材料制成受拉构件时，为防止产生永久变形，工作应力应如何控制。 【答案】（1）原始横截面积为 。下屈服强度为 。抗拉强度为 。断后伸长率为 。（2）已经进入塑性变形阶段。卸载后标距仍比原始标距增加0.40 mm，存在永久变形。（3）工作应力应控制在材料下屈服强度以下，并留有适当安全裕量。 【解析】（1）原始横截面积为 。 下屈服力，故下屈服强度为 。 最大拉力，故抗拉强度为 。 断后伸长率为 。 （2）载荷升至时已经进入塑性变形阶段。一方面，，已超过下屈服力；另一方面，卸载后标距为，比原始标距增加，说明存在不能恢复的残余变形，即永久塑性变形。 （3）为防止受拉构件产生永久变形，工作应力应控制在材料下屈服强度以下，并按设计要求留有适当安全裕量。 28.（5分）某机械制造企业对一批低碳钢拉杆材料进行进厂检验。试样原始直径为 ，原始标距为 。拉伸试验中，测得屈服载荷为 ，最大载荷为 ；试样断裂后，将断口对齐测得标距为 。该材料验收要求为：屈服强度不低于 ，抗拉强度不低于 ，断后伸长率不低于 。（1）计算试样的原始横截面积、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率。（2）根据计算结果，判断该批低碳钢材料是否符合验收要求。（3）说明低碳钢试样在拉伸和压缩时塑性变形现象的主要区别，并提出拉杆使用中的一项防护措施。 【答案】（1）原始横截面积为 。屈服强度为 。抗拉强度为 。断后伸长率为 。（2）屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均达到验收要求，该批材料符合验收要求。（3）低碳钢拉伸时屈服后会出现塑性伸长、局部缩颈，最终发生断裂；压缩时屈服后试样缩短、横截面增大，通常不会产生缩颈断裂。拉杆使用时应控制工作拉应力低于屈服强度，并避免螺纹根部等位置产生应力集中。 【解析】（1）原始横截面积为 。 屈服载荷，屈服强度为 。 最大载荷，抗拉强度为 。 断后伸长率为 。 （2），，，三项指标均满足验收要求，因此该批低碳钢材料符合验收要求。 （3）低碳钢试样拉伸时，屈服后产生塑性伸长；达到最大载荷后发生局部缩颈，最终在缩颈处断裂。压缩时，试样屈服后主要表现为轴向缩短和横向胀大，通常不会发生缩颈断裂。拉杆使用时应使工作拉应力低于屈服强度，并避免螺纹根部等部位的应力集中。 29.（10分）某材料检测室对低碳钢圆柱试样进行拉伸试验。试样原始直径为10 mm，标距为50 mm。在拉力达到15.71 kN时，标距伸长量为0.05 mm；卸载后，标距恢复为50 mm。已知该批低碳钢的屈服强度为235 MPa。 （1）计算该拉力作用下试样的工程应力、工程应变和弹性模量。 （2）判断该拉力作用下试样处于弹性变形阶段还是塑性变形阶段，并说明依据。 （3）若继续加载，试样临近断裂前标距中部出现局部明显变细现象，说明该现象的名称及其对后续拉伸变形的影响。 【答案】（1）原始横截面积为78.54 mm2；工程应力为200 MPa；工程应变为0.001；弹性模量为200 GPa。 （2）试样处于弹性变形阶段。工程应力低于235 MPa，且卸载后标距能够恢复到原始长度，说明未产生残余变形。 （3）该现象称为缩颈。缩颈后局部横截面积迅速减小，塑性变形集中在缩颈部位，试样最终会在该处断裂。 【解析】（1）原始横截面积按 π×102÷4 计算，得到78.54 mm2。将15.71 kN换算为15710 N后，用拉力除以原始面积得到工程应力200 MPa；伸长量除以原始标距得到工程应变0.001；工程应力除以工程应变得到弹性模量200 GPa。 （2）工程应力未达到材料屈服强度，且卸载后变形完全恢复，符合弹性变形的特征。 （3）低碳钢拉伸试样进入缩颈阶段后，局部承载面积减小会使变形进一步集中，最终导致断裂。 30.（10分）某零件厂对用于冷冲压的低碳钢材料进行进厂复验。拉伸试样原始直径为12 mm，原始标距为60 mm。试验测得下屈服力为26.0 kN，最大拉力为43.0 kN，断后标距为75.6 mm，断裂处最小直径为8.4 mm。材料验收要求为：下屈服强度不低于220 MPa，抗拉强度为340～470 MPa，断后伸长率不低于20%。（1）计算该材料的下屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。（2）根据验收要求，判断该批材料是否合格。（3）说明试样达到最大拉力后至断裂前发生的主要变形现象，并比较该现象与压缩试样外形变化的区别。 【答案】（1）原始横截面积为 。下屈服强度为 。抗拉强度为 。断后伸长率为 。断裂处面积为 。断面收缩率为 。（2）该批材料合格。下屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均满足验收要求。（3）试样达到最大拉力后会在局部产生明显颈缩，随后在颈缩处断裂。压缩试样通常不会出现颈缩，而会因横向塑性变形增大形成鼓形。 【解析】A0=π×122/4=113.10 mm2，ReL=26000/A0=229.9 MPa，Rm=43000/A0=380.2 MPa，A=(75.6-60)/60=26%。Au=π×8.42/4=55.42 mm2，Z=(A0-Au)/A0=51.0%。三项指标均符合要求，材料合格。最大力后局部颈缩并断裂；压缩时横向扩展，常呈鼓形。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $