文档介绍：材料物理性能<br****题和解答
目 录
1 材料力学性能 2
2 材料热学性能 12
3 材料光学性能 17
4 材料电导性能 20
5 材料磁学性能 29
6 材料功效转换性能 37
1材料力学性能
1- mm、长度为25cm并受到4500N轴向拉力，，且拉伸变形后圆杆体积不变,求在此拉力下真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：依据题意可得下表
拉伸前后圆杆相关参数表
体积V/mm3
直径d/mm
圆面积S/mm2
拉伸前
拉伸后
由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm，受到应力为1000N拉力，×109 N/m2，能伸长多少厘米?
1cm
10cm
40cm
Load
Load
解：
1-×108 N/m2,，计算其剪切模量和体积模量。
解：依据 可知：
1-4试证实应力-应变曲线下面积正比于拉伸试样所做功。
证：
1-5一陶瓷含体积百分比为95%Al2O3 (E = 380 GPa)和5%玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令E1=380GPa,E2=84GPa,V1=,V2=。则有
当该陶瓷含有5%气孔时，将P==E0(1-+)可得，其上、 GPa。
1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变和时间关系示意图，并算出t = 0,t = 和t = 时纵坐标表示式。
解：Maxwell模型能够很好地模拟应力松弛过程：
Voigt模型能够很好地模拟应变蠕变过程：
以上两种模型所描述是最简单情况，实际上因为材料力学性能复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶经过串并联组合而成复杂模型。如采取四元件模型来表示线性高聚物蠕变过程等。
1-7试述温度和外力作用频率对聚合物力学损耗角正切影响并画出对应温度谱和频率谱。
解：（详见书本）。
1-×103 N/m2,,,若可用单一Maxwell模型来描述,求其松弛时间τ值。
解：依据Maxwell模型有：
可恢复 不可恢复
依题意得：
所以松弛时间τ=η/E=×105/2×104=5(s).
1-9一非晶高聚物蠕变行为可用一个Maxwell模型和一个Voigt模型串联描述，若t=×104 N/m2至10小时,,移去应力后回复应变可描述为,t为小时，请估算该力学模型四个参数值。
η3,ε3
η2,ε2
E2,ε2
E1,ε1
解：据题即求图E1,E2,η2和η3四参数。图所表示有
其中ε1立即回复，ε2逐步回复，ε3不能回复。
Voigt回复方程为：，这里t为从回复时算起，而题目标t为从开始拉伸时算起，所以此题回复方程为：
排除立即恢复后应变，应变回复方程就可写成
1-10当取Tg为参考温度时log中C1=,C2=，求以Tg+50℃为参考温度时WLF方程中常数C1和C2。
解：
Fτ
τ
Nτ
60°
53°
Ф3mm
1-11一圆柱形Al2O3晶体受轴向拉力F，若其临界抗剪强度τf为135 MPa,求沿图中所表示之方向滑移系统产生滑移时需要最小拉力值，并求滑移面法向应力。
解：
1-12拉伸某试样得到以下表数据,试作曲线图,并估算杨氏模量、屈服应力和屈服时伸长率和抗张强度。
5
10
20
30
40
50
60
250
500
950
1250
1470
1565
1690