機械性質與破壞

以三選一題型確認應力-應變曲線、楊氏模數、0.2%偏位降伏強度、真應力、硬度試驗、破壞韌性、疲勞、潛變與延性-脆性轉移,也能附解析練習強度設計的計算。

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熱膨脹與熱應力 →

機械性質與破壞的重點

由拉伸試驗的應力-應變曲線可以得知楊氏模數、降伏應力(或0.2%偏位降伏強度)、抗拉強度與伸長率。楊氏模數由原子間的鍵結決定,幾乎不受熱處理影響;降伏應力則隨顯微組織大幅改變。也要掌握工程應力與真應力的差異,以及維克氏、勃氏、洛氏硬度試驗的原理。

在實際的破壞中,可由裂縫大小與破壞韌性 K_IC,利用 K = Yσ√(πa) 估算臨界應力或臨界裂縫長度。反覆負荷造成的疲勞、高溫下變形隨時間持續進行的潛變,以及BCC金屬在低溫變脆的延性-脆性轉移,也都是左右零件壽命的重要現象。

機械性質與破壞的題目列表(12題)

  1. 關於鋼的楊氏模數的敘述,下列何者正確?
  2. 直徑10 mm的圓棒承受10 kN的拉伸負荷。工程應力最接近下列何者?
  3. 對楊氏模數200 GPa的鋼棒(長度2.0 m),在彈性範圍內施加100 MPa的拉伸應力。鋼棒的伸長量最接近下列何者?
  4. 對於像鋁合金這類不出現明確降伏點的材料,所使用的0.2%偏位降伏強度的求法,下列何者正確?
  5. 在拉伸試驗中,頸縮開始前工程應變為0.20的時點,工程應力為400 MPa。假設塑性變形時體積不變,此時的真應力最接近下列何者?
  6. 關於維克氏硬度試驗的敘述,下列何者正確?
  7. 破壞韌性 K_IC = 50 MPa·√m 的鋼板承受200 MPa的拉伸應力。設形狀係數 Y = 1.0,使用 K = Yσ√(πa),發生破壞的臨界裂縫長度a最接近下列何者?
  8. 以同一材料量測不同厚度板材的破壞韌性時,增加板厚,表觀破壞韌性 K_c 會如何變化?
  9. 關於疲勞S-N曲線的敘述,下列何者正確?
  10. 最大應力 +300 MPa、最小應力 −100 MPa 的反覆應力,其應力振幅為下列何者?
  11. 設潛變變得不可忽略的溫度標準為熔點(絕對溫度)的約0.4倍。對鋁(熔點660℃)而言,此標準最接近下列何者?
  12. 在低溫下明顯出現由延性轉為脆性的轉移(延性-脆性轉移)的材料是下列何者?

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