國營聯招 機械應用力學、材料力學114 年第 26 題單選題
有一軟鋼試片受單軸向之拉伸試驗,其應力(σ)-應變(ε)圖如右所示,關於此材料之測試結果,下列敘述何者有誤?
A在BC段為完全塑性,且材料沒有明顯應變硬化
B在超過C點以後直至D點,材料產生應變硬化
C在D點之後,工程應力降低,主要是因為試片產生頸縮,而非材料發生軟化
D在E點試片產生斷裂,將斷裂試片之側向應變除以軸向應變之比值為材料之蒲松比(Poisson's ratio)正確答案
D正確答案
蒲松比必須在彈性階段內定義,斷裂時已進入塑性變形,側向與軸向應變比不再是蒲松比。
為什麼答案是 D
蒲松比必須在彈性階段內定義,斷裂點E已發生大塑性變形,此時應變比并非蒲松比,敘述錯誤。
考點:降伏平台特性考點:應變硬化階段考點:頸縮與工程應力考點:蒲松比定義
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完整詳解
Pro · 無限重點 蒲松比必須在彈性階段內定義,斷裂時已進入塑性變形,側向與軸向應變比不再是蒲松比。
蒲松比是彈性階段的材料常數,斷裂點E已是大塑性變形,比值非蒲松比。
逐選項分析
A降伏平台特性✕
BC段爲降伏平台,應力几乎不變,屬于完全塑性階段且無明顯應變硬化,敘述正確。
B應變硬化階段✕
C點至D點爲應變硬化階段,材料因晶格滑移阻力增加而使應力上升,敘述正確。
C頸縮與工程應力✕
D點爲極限強度,之后產生頸縮,截面積急減導致工程應力下降,但真應力仍上升,材料未軟化,敘述正確。
D蒲松比定義✓ 正確
蒲松比必須在彈性階段內定義,斷裂點E已發生大塑性變形,此時應變比并非蒲松比,敘述錯誤。
軟鋼拉伸試驗應力-應變曲線各階段特性
| 階段 | 曲線特征 | 物理意義 |
|---|
| 彈性階段 (O-A) | 直線上升 | 應力與應變成正比,符合虎克定律 |
| 降伏階段 (B-C) | 水平或波動平台 | 材料產生大量塑性變形,應力几乎不變 |
| 應變硬化 (C-D) | 曲線上升至最高點 | 材料抵抗變形能力增加,應力繼續上升 |
| 頸縮階段 (D-E) | 曲線下降至斷裂 | 局部截面積急減,工程應力下降,真應力仍上升 |
蒲松比是材料在彈性階段內的橫向應變與軸向應變比值之絕對值。若誤以爲任何階段的應變比都是蒲松比,就會錯選。斷裂時已進入塑性階段,塑性蒲松比約爲0.5,與彈性蒲松比不同。