无机材料物理性能课后答案
【篇一：无机材料物理性能习题解答关振铎 张中太 焦
金生版】
与解答 目 录
1 材料的力学性
能 ...............................................................................2 2 材料的热学性能 .............................................................................12 3 材料的光学性能 .............................................................................17 4 材料的电导性能 .............................................................................20 5 材料的磁学性
能 .............................................................................29 6 材料的功能转换性能 ......................................................................37 1材料的力学性能
1-1一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500n的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：根据题意可得下表 4.524?10 2
a0l12.5
真应变?t?ln?ln?ln?0.08162 l0a2.4f4500
名义应力????917(mpa) ?6a04.909?10 a?l
名义应变???0?1?0.0851 l0a真应力?t? fa? 4500 ?6
拉伸前后圆杆相关参数表 ?995(mpa)
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。
解：
?l???l0? ? e
?l0?
f?l01000?40??0.0114(cm) ?49a0?e1?10?10?3.5?10
e?2g(1??)?3b(1?2?)可知： 解：根据 剪切模量g? e2(1??) e3(1?2?) ?
3.5?10 8
2(1?0.35)3.5?10 8
?1.3?10(pa)?130(mpa) 8 8
体积模量b?? 3(1?0.7)
?3.9?10(pa)?390(mpa)
1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。 证：
面积s?或者：做功w? ?? ?2 1
?d?? ? l2 fdlal l1 ? 1v ? l2 l1 fdl?
1v
w,亦即s?w. ? l2
1-5一陶瓷含体积百分比为95%的al2o3 (e = 380 gpa)和5%的玻璃相(e = 84 gpa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令e1=380gpa,e2=84gpa,v1=0.95,v2=0.05。则有 下限弹性模量 l1 fdl? ?? ?2 1
a?ld??v ?? ?2 1
?d??vs,亦即w?s. 上限弹性模量
eh?e1v1?e2v2?380?0.95?84?0.05?365.2(gpa) vv?10.950.05?1
el?(1?2)?(?)?323.1(gpa) e1e238084
当该陶瓷含有5%的气孔时，将p=0.05代入经验计算公式e=e0(1-1.9p+0.9p2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 gpa和293.1 gpa。
1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ? 和t = ?时的纵坐标表达式。
解：maxwell模型可以较好地模拟应力松弛过程： 其应力松弛曲线方程为：?(t)??(0)e -t/?
则有：?(0)??(0);?(?)?0;?(?)??(0)/e.
voigt模型可以较好地模拟应变蠕变过程： 则有：?(0)?0；?(?)?
其蠕变曲线方程为：?(t)??0 ?0 e
(1?e ?t/?
)??(?)(1?e(1?e). ?1 ?t/? )
；?(?)? ?0 1.0 1.0
0.80.8 1 2 3 4 5
0.60.6 0.40.4 0.20.2 0.00.0
应力松弛曲线 012345
应变蠕变曲线
以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。如采用四元件模型来表示线性高聚物的蠕变过程等。 1-7试述温度和外力作用频率对聚合物力学损耗角正切的影响并画出相应的温度谱和频率谱。 解：（详见书本）。 ???1??2?
?解：根据maxwell模型有： ??????????t 12?e??
3??1.0?104e???2?10(pa)???10.05 ?3
????t?1.0?10?10?1?105(pa?s) ??20.1? 54
依题意得：
【篇二：无机材料物理性能复习题】
热导的贡献是热导率有所回升。
3.试比较石英玻璃、石英多晶体和石英单晶热导率的大小，并解释产生差异的原因。
答：石英单晶体热导率最大，其次是石英多晶体，最后是石英玻璃。原因：多晶体中晶粒尺寸小，晶界多，缺陷多，晶界处杂质也多 ，声子更易受到散射，因而它的平均自由程度小的多，所以多晶体的热导率比单晶体小。玻璃属于非晶体，在不考虑光子导热的温度下，非晶体声子的平均自由程度比晶体的平均自由程度小的多，所以非晶体的热导率小于晶体的热导率。
4..裂纹形成原因有哪些？裂纹扩展的方式有哪些？哪些措施可防止裂纹扩展？
答：裂纹形成的原因：1晶体微观结构中的缺陷受外力引起应力集中会形成裂纹2.材料表面的机械损伤与化学腐蚀形成表面裂纹3.热应力形成裂纹4.由于晶体的各向异性引起 扩展方式：张开型，划开型，撕开型
阻止裂纹的扩展：1.作用力不超过临界应力2.加入吸收能量的机构3.在材料中造成大量极细微的裂纹。
5.热压al2o3（晶粒尺寸小于1?m，气孔率约为0）、烧结al2o3（晶粒尺寸约15?m，气孔率约为1.3%）以及al2o3单晶（气孔率为0）等三种材料中，哪一种强度最高？哪一种强度最低？为什么？ 答：强度最高的是al2o3单晶，强度最低的是烧结al2o3。因为晶粒越小，强度越高；气孔率的增加也会降
低强度，根据这可以初步判断它们的强度大小。 6.简述固体材料热容的两个经验规律的内容。
②化合物热容定律——柯普定律：化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和 。
7.举例说明预加应力可以提高无机材料强度的原因。(微晶、高密度与高纯度，预加应力，化学强度，陶瓷材料的增韧)
答：如制造安全玻璃（钢化玻璃），将玻璃加热到转变温度以上但低于熔点，然后淬冷，表面立即冷却变成刚性的，而内部仍处于软化状态，不存在应力。在以后继续冷却中，内部将比表面以更大的速率收缩，此时是表面受力，内部受拉，结果在表面形成残留压应力。此过程便提高了玻璃的强度。
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