第一篇：材料成形原理經(jīng)典試題及答案

《材料成形基礎(chǔ)》試卷（A）卷 考試時(shí)間：120 分鐘 考試方式：半開卷 學(xué)院 班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 題　號(hào) 一 二 三 四 五 六 總分 得　分 閱卷人 一、填空題（每空0.5分，共20分）1.潤(rùn)濕角是衡量界面張力的標(biāo)志，潤(rùn)濕角?≥90°，表面液體 不能 潤(rùn)濕固體；

2．晶體結(jié)晶時(shí)，有時(shí)會(huì)以枝晶生長(zhǎng)方式進(jìn)行，此時(shí)固液界面前液體中的溫度梯度 為負(fù)。

3．灰鑄鐵凝固時(shí)，其收縮量遠(yuǎn)小于白口鐵或鋼，其原因在于 碳的石墨化膨脹作用。

4.孕育和變質(zhì)處理是控制金屬（或合金）鑄態(tài)組織的主要方法，兩者的主要區(qū)別在于孕育主要影響 生核過程，而變質(zhì)則主要改變 晶體生長(zhǎng)方式。

5．液態(tài)金屬成形過程中在 固相線 附近產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋，而在 室溫 附近產(chǎn)生的裂紋稱為冷裂紋。

6．鑄造合金從澆注溫度冷卻到室溫一般要經(jīng)歷 液態(tài)收縮、固態(tài)收縮 和 凝固收縮 三個(gè)收縮階段。

7．焊縫中的宏觀偏析可分為 層狀偏析 和 區(qū)域偏析。

8．液態(tài)金屬成形過程中在 附近產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋，而在 附近產(chǎn)生的裂紋成為冷裂紋。

9．鑄件凝固方式有 逐層凝固、體積凝固、中間凝固，其中 逐層 凝固方式容易產(chǎn)生集中性縮孔，一般采用 同時(shí) 凝固原則可以消除；

體積 凝固方式易產(chǎn)生分散性縮松，采用 順序 凝固原則可以消除此缺陷。

10．金屬塑性加工就是在外力作用下使金屬產(chǎn)生 塑性變形 加工方法。

11．塑性反映了材料產(chǎn)生塑性變形的能力，可以用 最大變形程度 來(lái)表示。

1.12．塑性變形時(shí)，由于外力所作的功轉(zhuǎn)化為熱能，從而使物體的溫度升高的現(xiàn)象稱為 溫度效應(yīng)。

2.13．在完全不產(chǎn)生回復(fù)和再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的塑性變形稱為 冷變形。

14．多晶體塑性變形時(shí)，除了晶內(nèi)的滑移和產(chǎn)生，還包括晶界的 滑動(dòng) 和 轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.15．單位面積上的內(nèi)力稱為 應(yīng)力。

4.16．物體在變形時(shí)，如果只在一個(gè)平面內(nèi)產(chǎn)生變形，在這個(gè)平面稱為 塑性流平面。

17．細(xì)晶超塑性時(shí)要求其組織 超細(xì)化、等軸化 和 穩(wěn)定化。

18．軋制時(shí)，變形區(qū)可以分為 后滑區(qū)、中性區(qū) 和 前滑區(qū) 三個(gè)區(qū)域。

19． 棒材擠壓變形時(shí)，其變形過程分為 填充 和 擠壓 兩個(gè)階段。

20． 沖裁件的切斷面由 圓角帶、光亮帶、斷裂帶 三個(gè)部分組成。

二、判斷題（在括號(hào)內(nèi)打“√”或“×”，每小題0.5分，共10分）1．酸性渣一般稱為長(zhǎng)渣，堿性渣一般稱為短渣，前者不適宜仰焊，后者可適用于全位置焊。

(√)2．低合金高強(qiáng)度鋼焊接時(shí)，通常的焊接工藝為：采取預(yù)熱、后熱處理，大的線能量。(x)3．電弧電壓增加，焊縫含氮量增加；

焊接電流增加，焊縫含氮量減少。

(√)4．電弧電壓增加時(shí)，熔池的最大深度增大；

焊接電流增加，熔池的最大寬度增大。(x)5．在非均質(zhì)生核中，外來(lái)固相凹面襯底的生核能力比凸面襯底弱。

(x)6．液態(tài)金屬導(dǎo)熱系數(shù)越小，其相應(yīng)的充型能力就越好；

與此相同，鑄型的導(dǎo)熱系數(shù)越小，越有利于液態(tài)金屬的充型。

(√)7.在K0<1的合金中，由于逆偏析，使得合金鑄件表層范圍內(nèi)溶質(zhì)的濃度分布由外向內(nèi)逐漸降低。

(√)8.粘度反映了原子間結(jié)合力的強(qiáng)弱，與熔點(diǎn)有共同性，難熔化合物的粘度較高，而熔點(diǎn)較低的共晶成分合金其粘度較熔點(diǎn)較高的非共晶成分合金的低。

(√)9．兩邊是塑性區(qū)的速度間斷線在速端圖中為兩條光滑曲線，并且兩曲線的距離即為速度間斷線的間斷值。

(√)10．在主應(yīng)力空間，任一應(yīng)力張量的偏張量都可用π平面的矢量表示。

(√)11．米塞斯屈服準(zhǔn)則可用主應(yīng)力偏量表達(dá)為。(x)12．應(yīng)力為零（如）方向上的應(yīng)變恒等于另兩個(gè)方向的應(yīng)變之和一半，即。

(x)13．多晶體中單個(gè)晶粒的塑性變形和單晶體的塑性變形特點(diǎn)相同。

(x)14．平面應(yīng)力狀態(tài)的屈服軌跡上，在二、四象限內(nèi)的兩個(gè)相差最大的點(diǎn)是平面應(yīng)變。（x）15．多晶體變形是，首先是取向有利的晶粒內(nèi)所有的滑移系開始滑移，然后取向不利的晶粒的滑移系才會(huì)滑移。

(x)16． 塑性變形時(shí)，晶粒內(nèi)的位移一旦開始滑動(dòng)，只有當(dāng)去掉外力后它才會(huì)停止。

(x)17． 塑性變形時(shí)，變形材料的實(shí)際溫度是變形溫度。

(√)18.最小阻力定律中的阻力就是摩擦力。

(x)19.物體要產(chǎn)生塑性變形，一般地，則其內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)不同。

（√）20.π平面上的任意一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力張量中，其σm為零。

（√）三、簡(jiǎn)答題（30分）1．解釋下列名詞：

溶質(zhì)再分配 聯(lián)生結(jié)晶 析出性氣孔(6分)3． 是堿性焊條還是酸性焊條對(duì)工件表面鐵銹（FeO﹒nH2O）更敏感？簡(jiǎn)述其理由。（4分）3．分析氫在形成冷裂紋中的作用，簡(jiǎn)述氫致裂紋的特征和機(jī)理（6分）4． 簡(jiǎn)述細(xì)晶超塑性的應(yīng)力狀態(tài)方程中m的物理意義。(6分)5． 試用一點(diǎn)的應(yīng)力莫爾園判斷該點(diǎn)受力后是出于彈性狀態(tài)還是塑性狀態(tài)。(8分)四、綜合題（40分）1．假設(shè)液體在凝固時(shí)均質(zhì)形核，所形成的臨界晶核分別是半徑為r* 的球形和邊長(zhǎng)為a*正方體形狀：（8分）①分別求臨界晶核半徑r*、臨界晶核邊長(zhǎng)a*、臨界晶核形成功△G*之表達(dá)式。

②證明在相同過冷度下均質(zhì)性核時(shí)，球形晶核較之立方晶核更易形成。

2．Al-Cu合金的主要參數(shù)：共晶點(diǎn)成分CE=33%，CSm=5.65%，Tm=660℃，TE=548℃，用Al-1%Cu（即：C0=1%）的合金澆注細(xì)長(zhǎng)圓棒狀試樣，使其從左至右單向凝固，冷卻速度足以保持固液界面為平面。當(dāng)固相中無(wú)Cu擴(kuò)散，液相中Cu有擴(kuò)散而無(wú)對(duì)流，達(dá)到穩(wěn)定凝固時(shí)，求：（8分）①該合金的熔點(diǎn)；

②固-液界面的Cs* 和CL* 和界面溫度Ti（忽略動(dòng)力學(xué)過冷△Tk）；

③共晶體所占比例；

④畫出沿棒長(zhǎng)度方向Cu的分布曲線。

3．應(yīng)力張量為MPa ① 作出其應(yīng)力莫爾圓（1分），標(biāo)出x面、y面、z面。（3分）②求主應(yīng)力。（6分）③求切應(yīng)力、八面體應(yīng)力。（5分）④求應(yīng)力偏張量的三個(gè)不變量。（3分）⑤ 假設(shè)物體由自由狀態(tài)簡(jiǎn)單加載到該應(yīng)力狀態(tài)，求。（3分）⑥設(shè)材料MPa，分別用屈雷斯加、密塞斯屈服準(zhǔn)則判斷物體處于于什么狀態(tài)（4分）考試試卷（B）題號(hào) 一 二 三 四 五 六 總分 總分人 分?jǐn)?shù) 一、填空題（每空1分，共 30 分）得分 評(píng)卷人 1、液態(tài)金屬或合金中一般存在 起伏、起伏和 起伏，其中在一定過冷度下，臨界核心由 起伏提供，臨界生核功由 起伏提供。

2、液態(tài)金屬的流動(dòng)性主要由 、和 等決定。

3、液態(tài)金屬（合金）凝固的驅(qū)動(dòng)力由 提供，而凝固時(shí)的形核方式有 和 兩種。

5、鑄件凝固過程中采用 、和 等物理方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)結(jié)晶，可以有效地細(xì)化晶粒組織。

6、孕育和變質(zhì)處理是控制金屬（合金）鑄態(tài)組織的主要方法，兩者的主要區(qū)別在于孕育主要影響 ，而變質(zhì)則主要改變。

7、鑄造合金從澆注溫度冷卻到室溫一般要經(jīng)歷 、和 三個(gè)收縮階段。

8、鑄件中的成分偏析按范圍大小可分為 和 兩大類。

10、塑性變形時(shí)不產(chǎn)生硬化的材料叫做。

11、韌性金屬材料屈服時(shí)，準(zhǔn)則較符合實(shí)際的。

12、硫元素的存在使得碳鋼易于產(chǎn)生。

13、應(yīng)力狀態(tài)中的　應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。

14、平面應(yīng)變時(shí)，其平均正應(yīng)力sｍ中間主應(yīng)力s２。

15、鋼材中磷使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性 。

16、材料在一定的條件下，其拉伸變形的延伸率超過１００％的現(xiàn)象叫。

17、材料經(jīng)過連續(xù)兩次拉伸變形，第一次的真實(shí)應(yīng)變?yōu)閑１＝０.1，第二次的真實(shí)應(yīng)變?yōu)閑２＝０.25，則總的真實(shí)應(yīng)變e＝。

18、固體材料在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞其完整性的能力叫材料的 。

二、判斷題（對(duì)打√，錯(cuò)打×，每題1分，共 18 分）得分 評(píng)卷人 1、液態(tài)金屬的流動(dòng)性越強(qiáng)，其充型能力越好。

（）2、金屬結(jié)晶過程中，過冷度越大，則形核率越高。

（）3、穩(wěn)定溫度場(chǎng)通常是指溫度不變的溫度場(chǎng)。

（）4、實(shí)際液態(tài)金屬（合金）凝固過程中的形核方式多為異質(zhì)形核。

（）5、壁厚不均勻的鑄件在凝固過程中，薄壁部位較厚壁部位易出現(xiàn)裂紋。（）6．合金元素使鋼的塑性增加，變形拉力下降。

（）7.合金鋼中的白點(diǎn)現(xiàn)象是由于夾雜引起的。

（）8.結(jié)構(gòu)超塑性的力學(xué)特性為，對(duì)于超塑性金屬m =0.02-0.2。

（）9.影響超塑性的主要因素是變形速度、變形溫度和組織結(jié)構(gòu)。

（）10．屈雷斯加準(zhǔn)則與密席斯準(zhǔn)則在平面應(yīng)變上，兩個(gè)準(zhǔn)則是一致的。

（）11．變形速度對(duì)摩擦系數(shù)沒有影響。

（）12.靜水壓力的增加，有助于提高材料的塑性。（）13.碳鋼中冷脆性的產(chǎn)生主要是由于硫元素的存在所致。（）14.塑性是材料所具有的一種本質(zhì)屬性。（）15.在塑料變形時(shí)要產(chǎn)生硬化的材料叫變形硬化材料。

（）16.塑性變形體內(nèi)各點(diǎn)的最大正應(yīng)力的軌跡線叫滑移線。（）17.二硫化鉬、石墨、礦物油都是液體潤(rùn)滑劑。（）18．碳鋼中碳含量越高，碳鋼的塑性越差。

（）三、名詞解釋（每題4分，共 8 分）得分 評(píng)卷人 1、定向凝固原則 2、偏析 四、簡(jiǎn)答題（每題8分，共 16 分）得分 評(píng)卷人 1、什么是縮孔和縮松？請(qǐng)分別簡(jiǎn)述這兩種鑄造缺陷產(chǎn)生的條件和基本原因？ 2.簡(jiǎn)述提高金屬塑性的主要途徑。

五、計(jì)算題(每題14分，共28分)得分 評(píng)卷人 4 2 3 2 6 1 3 1 5 1.某理想塑性材料，其屈服應(yīng)力為100N/mm2，某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)為 = 求其主應(yīng)力，并將其各應(yīng)力分量畫在如圖所示的應(yīng)力單元圖中，并判斷該點(diǎn)處于什么狀態(tài)（彈性/塑性）。（應(yīng)力單位 N/mm2）。{提示：σ3-15σ2+60σ-54=0可分解為：（σ-9）（σ2-6σ+6）=0）}。

Z X Y 2．圓板坯拉深為圓筒件 , 如圖所示。

假設(shè)板厚為 t , 圓板坯為理想剛塑性材料，材料的真實(shí)應(yīng)力為S，不計(jì)接觸面上的摩擦 ,且忽略凹?？谔幍膹澢?yīng) , 試用主應(yīng)力法證明圖示瞬間的拉深力為：

a)拉深示意圖 b)單元體 重慶工學(xué)院考試試卷（B）題號(hào) 一 二 三 四 五 六 總分 總分人 分?jǐn)?shù) 一、填空題（每空1分，共 30 分）得分 評(píng)卷人 1、液態(tài)金屬或合金中一般存在 相（或結(jié)構(gòu)）起伏、濃度 起伏和 能量 起伏，其中在一定過冷度下，臨界核心由 相（或結(jié)構(gòu)）起伏提供，臨界生核功由 能量 起伏提供。

2、液態(tài)金屬的流動(dòng)性主要由 成分、溫度 和 雜質(zhì)含量 等決定。

3、液態(tài)金屬（合金）凝固的驅(qū)動(dòng)力由 過冷度 提供，而凝固時(shí)的形核方式有 均質(zhì)形核 和 異質(zhì)形核或 非質(zhì)形核 兩種。

5、鑄件凝固過程中采用 振動(dòng)、攪拌 和 旋轉(zhuǎn)鑄型 等物理方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)結(jié)晶，可以有效地細(xì)化晶粒組織。

6、孕育和變質(zhì)處理是控制金屬（合金）鑄態(tài)組織的主要方法，兩者的主要區(qū)別在于孕育主要影響 生核過程，而變質(zhì)則主要改變 晶體的生長(zhǎng)過程。

7、鑄造合金從澆注溫度冷卻到室溫一般要經(jīng)歷 液態(tài)收縮、凝固收縮 和 固態(tài)收縮 三個(gè)收縮階段。

8、鑄件中的成分偏析按范圍大小可分為 微觀偏析 和 宏觀偏析 兩大類。

19、塑性變形時(shí)不產(chǎn)生硬化的材料叫做理想剛塑性材料。

20、韌性金屬材料屈服時(shí)，密席斯屈服準(zhǔn)則較符合實(shí)際的。

21、硫元素的存在使得碳鋼易于產(chǎn)生熱脆。

22、應(yīng)力狀態(tài)中的壓　應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。

23、平面應(yīng)變時(shí)，其平均正應(yīng)力sｍ等于中間主應(yīng)力s２。

24、鋼材中磷使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性 降低。

25、材料在一定的條件下，其拉伸變形的延伸率超過１００％的現(xiàn)象叫　超塑性。

26、材料經(jīng)過連續(xù)兩次拉伸變形，第一次的真實(shí)應(yīng)變?yōu)閑１＝０.1，第二次的真實(shí)應(yīng)變?yōu)閑２＝０.25，則總的真實(shí)應(yīng)變e＝　0.35。

27、固體材料在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞其完整性的能力叫材料的 塑性。

二、判斷題（對(duì)打√，錯(cuò)打×，每題1分，共 18 分）得分 評(píng)卷人 1、液態(tài)金屬的流動(dòng)性越強(qiáng)，其充型能力越好。

（√）2、金屬結(jié)晶過程中，過冷度越大，則形核率越高。

（√）3、穩(wěn)定溫度場(chǎng)通常是指溫度不變的溫度場(chǎng)。

（×）4、實(shí)際液態(tài)金屬（合金）凝固過程中的形核方式多為異質(zhì)形核。

（√）5、壁厚不均勻的鑄件在凝固過程中，薄壁部位較厚壁部位易出現(xiàn)裂紋。（×）6．合金元素使鋼的塑性增加，變形拉力下降。

（×）7.合金鋼中的白點(diǎn)現(xiàn)象是由于夾雜引起的。

（×）8.結(jié)構(gòu)超塑性的力學(xué)特性為，對(duì)于超塑性金屬m =0.02-0.2。

（×）9.影響超塑性的主要因素是變形速度、變形溫度和組織結(jié)構(gòu)。

（√）10．屈雷斯加準(zhǔn)則與密席斯準(zhǔn)則在平面應(yīng)變上，兩個(gè)準(zhǔn)則是一致的。

（×）11．變形速度對(duì)摩擦系數(shù)沒有影響。

（×）18.靜水壓力的增加，有助于提高材料的塑性。（√）19.碳鋼中冷脆性的產(chǎn)生主要是由于硫元素的存在所致。（×）20.塑性是材料所具有的一種本質(zhì)屬性。（√）21.在塑料變形時(shí)要產(chǎn)生硬化的材料叫變形硬化材料。

（√）22.塑性變形體內(nèi)各點(diǎn)的最大正應(yīng)力的軌跡線叫滑移線。（×）23.二硫化鉬、石墨、礦物油都是液體潤(rùn)滑劑。（×）18．碳鋼中碳含量越高，碳鋼的塑性越差。

（√）三、名詞解釋（每題4分，共 8 分）得分 評(píng)卷人 1、定向凝固原則 答：定向凝固原則是采取各種措施，保證鑄件結(jié)構(gòu)上各部分按距離冒口的距離由遠(yuǎn)及近，朝冒口方向凝固，冒口本身最后凝固。

2、偏析 答：鑄件凝固后，從微觀晶粒內(nèi)部到宏觀上各部位，化學(xué)成分都是不均勻的，這種現(xiàn)象稱為偏析。

四、簡(jiǎn)答題（每題8分，共 16 分）得分 評(píng)卷人 1、什么是縮孔和縮松？請(qǐng)分別簡(jiǎn)述這兩種鑄造缺陷產(chǎn)生的條件和基本原因？ 答：鑄造合金在凝固過程中，由于液態(tài)收縮和凝固收縮的產(chǎn)生，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)孔洞，稱為縮孔；

其中尺寸細(xì)小而且分散的孔洞稱為分散性縮孔，簡(jiǎn)稱縮松。

縮孔產(chǎn)生的條件是：鑄件由表及里逐層凝固；

其產(chǎn)生的基本原因是：合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值之和大于固態(tài)收縮值。

縮松產(chǎn)生的條件是：合金的結(jié)晶溫度范圍較寬，傾向于體積凝固。其產(chǎn)生的基本原因是：合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值之和大于固態(tài)收縮值。

2.簡(jiǎn)述提高金屬塑性的主要途徑。

答：一、提高材料的成分和組織的均勻性 二、合理選擇變形溫度和變形速度 三、選擇三向受壓較強(qiáng)的變形方式 四、減少變形的不均勻性 五、計(jì)算題(每題14分，共28分)得分 評(píng)卷人 4 2 3 2 6 1 3 1 5 2.某理想塑性材料，其屈服應(yīng)力為100N/mm2，某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)為 = 求其主應(yīng)力，并將其各應(yīng)力分量畫在如圖所示的應(yīng)力單元圖中，并判斷該點(diǎn)處于什么狀態(tài)（彈性/塑性）。（應(yīng)力單位 N/mm2）。{提示：σ3-15σ2+60σ-54=0可分解為：（σ-9）（σ2-6σ+6）=0）}。

Z X Y 答案：

因此,該點(diǎn)處于彈性狀態(tài)。

2． 圓板坯拉深為圓筒件 , 如圖所示。

假設(shè)板厚為 t , 圓板坯為理想剛塑性材料，材料的真實(shí)應(yīng)力為S，不計(jì)接觸面上的摩擦 ,且忽略凹?？谔幍膹澢?yīng) , 試用主應(yīng)力法證明圖示瞬間的拉深力為：

a)拉深示意圖 b)單元體 解：在工件的凸緣部分取一扇形基元體，如圖所示。沿負(fù)的徑向的靜力平衡方程為：

展開并略去高階微量，可得 由于是拉應(yīng)力，是壓應(yīng)力，故，得近似塑性條件為 聯(lián)解得：

式中的為的積分中值，=S 當(dāng)R=R0時(shí)，得：

最后得拉深力為：

考試試卷（B）標(biāo)準(zhǔn)答案 題號(hào) 一 二 三 四 五 六 總分 總分人 分?jǐn)?shù) 一、填空題（每空2分，共40分）得分 評(píng)卷人 1．液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力主要由液態(tài)金屬的 成分、溫度 和 雜質(zhì)含量 等決定。

2．液態(tài)金屬或合金凝固的驅(qū)動(dòng)力由 過冷度 提供。

3．晶體的宏觀生長(zhǎng)方式取決于固液界面前沿液相中的溫度梯度，當(dāng)溫度梯度為正時(shí)，晶體的宏觀生長(zhǎng)方式為 平面長(zhǎng)大方式，當(dāng)溫度梯度為負(fù)時(shí)，晶體的宏觀生長(zhǎng)方式為 樹枝晶長(zhǎng)大方式。

5．液態(tài)金屬凝固過程中的液體流動(dòng)主要包括 自然對(duì)流 和 強(qiáng)迫對(duì)流。

6．液態(tài)金屬凝固時(shí)由熱擴(kuò)散引起的過冷稱為 熱過冷。

7．鑄件宏觀凝固組織一般包括 表層細(xì)晶粒區(qū)、中間柱狀晶區(qū) 和 內(nèi)部等軸晶區(qū) 三個(gè)不同形態(tài)的晶區(qū)。

8．內(nèi)應(yīng)力按其產(chǎn)生的原因可分為 熱應(yīng)力、相變應(yīng)力 和 機(jī)械應(yīng)力 三種。

9．鑄造金屬或合金從澆鑄溫度冷卻到室溫一般要經(jīng)歷 液態(tài)收縮、凝固收縮 和 固態(tài)收縮 三個(gè)收縮階段。

10．鑄件中的成分偏析按范圍大小可分為 微觀偏析 和 宏觀偏析 二大類。

二、下列各小題均有多個(gè)答案，選擇最適合的一個(gè)填于橫線上（每空1分，共9分）。

1.塑性變形時(shí)，工具表面的粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響　大于　工件表面的粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響。

Ａ、大于；

Ｂ、等于；

Ｃ、小于；

2.塑性變形時(shí)不產(chǎn)生硬化的材料叫做Ａ。

Ａ、理想塑性材料；

Ｂ、理想彈性材料；

Ｃ、硬化材料；

3.用近似平衡微分方程和近似塑性條件求解塑性成形問題的方法稱為Ｂ。

Ａ、解析法；

Ｂ、主應(yīng)力法；

Ｃ、滑移線法；

4.韌性金屬材料屈服時(shí)，Ａ準(zhǔn)則較符合實(shí)際的。

Ａ、密席斯；

Ｂ、屈雷斯加；

Ｃ密席斯與屈雷斯加；

5.塑性變形之前不產(chǎn)生彈性變形（或者忽略彈性變形）的材料叫做?。隆?/p>

Ａ、理想彈性材料；

Ｂ、理想剛塑性材料；

Ｃ、塑性材料；

6.硫元素的存在使得碳鋼易于產(chǎn)生A。

Ａ、熱脆性；

Ｂ、冷脆性；

Ｃ、蘭脆性；

7.應(yīng)力狀態(tài)中的　B應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。

Ａ、拉應(yīng)力；

Ｂ、壓應(yīng)力；

Ｃ、拉應(yīng)力與壓應(yīng)力；

8.平面應(yīng)變時(shí)，其平均正應(yīng)力sｍB中間主應(yīng)力s２。

Ａ、大于；

Ｂ、等于；

Ｃ、小于；

9.鋼材中磷使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性 B。

Ａ、提高；

Ｂ、降低；

Ｃ、沒有變化；

三、判斷題（對(duì)打√，錯(cuò)打×，每題1分，共7分）得分 評(píng)卷人 1．合金元素使鋼的塑性增加，變形拉力下降。

（X）2.合金鋼中的白點(diǎn)現(xiàn)象是由于夾雜引起的。

（X）3.結(jié)構(gòu)超塑性的力學(xué)特性為，對(duì)于超塑性金屬m =0.）4.影響超塑性的主要因素是變形速度、變形溫度和組織結(jié)構(gòu)。

5．屈雷斯加準(zhǔn)則與密席斯準(zhǔn)則在平面應(yīng)變上，兩個(gè)準(zhǔn)則是一致的。

（X）6.按密席斯屈服準(zhǔn)則所得到的最大摩擦系數(shù)μ=0.5。

（X）7．變形速度對(duì)摩擦系數(shù)沒有影響。

（X）四、名詞解釋（每題4分，共8分）得分 評(píng)卷人 1．晶體擇優(yōu)生長(zhǎng) 答:在樹枝晶生長(zhǎng)過程中，那些與熱流方向相平行的枝晶較之取向不利的相鄰枝晶會(huì)生長(zhǎng)得更為迅速，其優(yōu)先向內(nèi)伸展并抑制相鄰枝晶的生長(zhǎng)，這種相互競(jìng)爭(zhēng)淘汰的晶體生長(zhǎng)過程稱為晶體的擇優(yōu)生長(zhǎng)。

2．偏析 答：一般情況下，鑄件凝固后，從微觀晶粒內(nèi)部到宏觀上各部位，化學(xué)成分都是不均勻的，這種現(xiàn)象稱為偏析。

五、簡(jiǎn)答題（每題8分，共16分）得分 評(píng)卷人 1.什么是縮孔和縮松？試簡(jiǎn)要介紹它們的形成原因和控制措施。

答：鑄造合金凝固過程中，由于液態(tài)收縮和凝固收縮的產(chǎn)生，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)孔洞，稱為縮孔。其中尺寸細(xì)小而且分散的孔洞稱為縮松。

產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因均在于合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值之和大于固態(tài)收縮值。通過定向凝固，同時(shí)凝固，控制澆注條件，應(yīng)用冒口、補(bǔ)貼和冷鐵以及加壓補(bǔ)縮等措施可以減小或消除縮孔或縮松。

2.簡(jiǎn)述提高金屬塑性的主要途徑。

答案：

一、提高材料的成分和組織的均勻性 二、合理選擇變形溫度和變形速度 三、選擇三向受壓較強(qiáng)的變形形式 四、減少變形的不均勻性 六、計(jì)算題(每題10分，共20分)得分 評(píng)卷人 4 2 3 2 6 1 3 1 5 1.某理想塑性材料，其屈服應(yīng)力為100N/mm2，某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)為 = 求其主應(yīng)力，并將其各應(yīng)力分量畫在如圖所示的應(yīng)力單 元圖中，并判斷該點(diǎn)處于什么狀態(tài)（彈性/塑性）。（應(yīng)力單位 N/mm2）。{提示：σ3-15σ2+60σ-54=0可分解為：（σ-9）（σ2-6σ+6）=0）}。

Z 由 X Y 答案：

因此,該點(diǎn)處于彈性狀態(tài)。

2.如圖所示，假設(shè)一定長(zhǎng)度的厚壁筒，內(nèi)徑為d，外徑為D，筒內(nèi)受均勻內(nèi)壓力 -p，證明該厚壁筒進(jìn)入塑性狀態(tài)時(shí)極限應(yīng)力。

答案：

每一橫斷面上的應(yīng)力可認(rèn)為是相同的，是一個(gè)平面問題。而且應(yīng)力分布又是軸對(duì)稱的，均為零，因此都是主應(yīng)力。

用極坐標(biāo)表示的平衡微分方程式將有以下形式：

根據(jù)屈服準(zhǔn)則，有 積分得：

利用邊界條件決定常數(shù) C：

當(dāng)時(shí)，則：

因此得 當(dāng)時(shí)，有最大的壓力—P，所以 試卷編號(hào)：

(B)卷 課程編號(hào)：

課程名稱：

材料成形原理 考試形式：

適用班級(jí)：

姓名：

學(xué)號(hào)：

班級(jí)：

學(xué)院：

專業(yè)：

考試日期：

題號(hào) 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 總分 累分人 簽名 題分 20 15 10 20 15 20 100 得分 考生注意事項(xiàng)：1、本試卷共4頁(yè)，請(qǐng)查看試卷中是否有缺頁(yè)或破損。如有立即舉手報(bào)告以便更換。

2、考試結(jié)束后，考生不得將試卷、答題紙和草稿紙帶出考場(chǎng)。

5． 填空題(每空2 分，共 20 分)得分 評(píng)閱人 1.金屬最常見的晶胞有、和 三種。

2.屈雷斯加屈服條件可以表述為：當(dāng)物體內(nèi)一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的 達(dá)到一定值時(shí)，材料就屈服。密席斯屈服條件可表述為：當(dāng) 達(dá)到一定值時(shí)，材料就屈服。

3.金屬塑性變形時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系是 ，全量應(yīng)變主軸與應(yīng)力主軸，應(yīng)力應(yīng)變之間沒有一般的單值關(guān)系。

4.主應(yīng)力圖中的壓應(yīng)力個(gè)數(shù)越多，數(shù)值越大，則金屬塑性越高。這是因?yàn)閴簯?yīng)力 晶間變形；

壓應(yīng)力有利于 晶體中由于塑性變形引起的各種微觀破壞；

三向壓應(yīng)力能 由于變形不均所引起的附加應(yīng)力。

南昌大學(xué)2009～2010學(xué)年第一學(xué)期期末考試試卷 得分 評(píng)閱人 6． 名詞解釋(每小題5分，共15分)1.點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài) 2.加工硬化 3．靜態(tài)再結(jié)晶 7． 簡(jiǎn)答題(10分)得分 評(píng)閱人 多晶體的塑性變形有哪些方式？ 8． 計(jì)算題(20分)得分 評(píng)閱人 已知物體中某點(diǎn)的應(yīng)力張量為，試將其分解為應(yīng)力球張量和應(yīng)力偏張量，并求應(yīng)力偏張量的第一不變量。

9． 判斷題(15分)得分 評(píng)閱人 已知某點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)試根據(jù)Mises屈服準(zhǔn)則判斷該點(diǎn)是處于彈性狀態(tài)還是處于塑性狀態(tài)？設(shè)材料屈服應(yīng)力為。

10． 分析計(jì)算題(20分)得分 評(píng)閱人 圖示圓柱坯料在平行砧板間鐓粗，設(shè)砧板與坯料間的摩擦力為，試用主應(yīng)力法求鐓粗變形力P。

d h P 南昌大學(xué) 科技學(xué)院2009～2010學(xué)年第一學(xué)期期末考試 《塑性成形原理》試卷B答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 3.填空題(每空2 分，共 20 分)1.面心立方；

體心立方；

密排六方。.2.最大剪切應(yīng)力；

等效應(yīng)力。

3.非線性的；

不重合。

4.抑制；

阻礙或抑制；

抵消或消除。

4.名詞解釋（每小題5分，共15分）1． 點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài) 是受力物體內(nèi)一點(diǎn)應(yīng)力的完整描述，是用過受力物體內(nèi)一點(diǎn)互相正交的三個(gè)微分面上的九個(gè)應(yīng)力分量來(lái)表示該點(diǎn)的應(yīng)力，由于切應(yīng)力互等，故一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)取決于六個(gè)獨(dú)立的應(yīng)力分量。

2． 加工硬化 金屬的變形抗力隨著塑性變形程度增加而增加的現(xiàn)象。

3． 靜態(tài)再結(jié)晶 當(dāng)變形金屬加熱到較高溫度時(shí)，將形成一些位錯(cuò)密度很低的新晶粒，這些晶粒不斷增加和擴(kuò)大，逐漸取代已變形的高位錯(cuò)密度的晶粒。這一過程稱為靜態(tài)再結(jié)晶。

5.簡(jiǎn)答題(10分)多晶體的塑性變形有哪些方式？ 答；

多晶體的塑性變形有晶內(nèi)變形和晶間變形兩種。晶內(nèi)變形的主要方式是滑移和孿生；

晶間變形主要表現(xiàn)為晶粒之間的相互作用和轉(zhuǎn)動(dòng)。

6.計(jì)算題(20分) 已知物體中某點(diǎn)的應(yīng)力張量為，試將其分解為應(yīng)力球張量和應(yīng)力偏張量，并求應(yīng)力偏張量的第一不變量。

解：

（7分）(8分)(5分)7.判斷題(15分)解：

（10分）彈性狀態(tài)（5分）8.分析計(jì)算題(20分)圖示圓柱坯料在平行砧板間鐓粗，設(shè)砧板與坯料間的摩擦力為，試用主應(yīng)力法求鐓粗變形力P。

解：

（1）切取基元體，標(biāo)注正應(yīng)力及摩擦力(5分)（2）建立平衡微分方程（5分）由 得（3）列塑性條件（5分）由有 解得：

（4）考慮邊界條件（5分）時(shí)，因而，于是

第二篇：材料成形原理 部分答案

材料成形理論基礎(chǔ)習(xí)題

1、純金屬和實(shí)際合金的液態(tài)結(jié)構(gòu)有何不同？舉例說(shuō)明

答：純金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu)式由原子集團(tuán)、游離原子和空穴組成的，液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的，而是出于瞬息萬(wàn)變是的狀態(tài)，即原子集團(tuán)、空穴等的大小、形態(tài)、分布及熱運(yùn)動(dòng)都出于無(wú)時(shí)無(wú)刻不在變化的狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫做“結(jié)構(gòu)起伏”。而實(shí)際合金的液態(tài)結(jié)構(gòu)是極其復(fù)雜的，其中包含各種化學(xué)成分的原子集團(tuán)、游離原子、空穴、夾雜物及氣泡等，是一種“混濁”的液體。實(shí)驗(yàn)實(shí)際液態(tài)金屬中還存在成分起伏。例如Al和Al-Si合金相比較，Al-Si合金中由于成分起伏Al與Si的濃度也是出于不斷變化中的。

2、液態(tài)金屬表面張力和界面張力有何不同？表面張力和附加壓力有何關(guān)系？

答：液體金屬的表面張力是質(zhì)點(diǎn)（分子、原子）間作用力不平衡引起的。而任意兩相（固-固、固-液、固-氣）的交界面稱為界面，由界面間相互作用而產(chǎn)生的力叫界面張力，表面張力可說(shuō)是界面張力的一個(gè)特例。界面張力與兩個(gè)表面張力之間的關(guān)系為：

σAB=σA+σB –wAB，其中σA、σB分別是A、B兩物體的表面張力，wAB為兩個(gè)單位面積界面向外做的功。表面張力與附加壓力的關(guān)系有拉普拉斯方程描述：?P徑。

3、液態(tài)合金的流動(dòng)性和充型能力有何不同？如何提高液態(tài)金屬的充型能力？

答：液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力稱為“流動(dòng)性”，是由液態(tài)金屬的成分、溫度、雜質(zhì)含量等決定的，而與外界因素?zé)o關(guān)。液態(tài)金屬的充型性能是一種基本性能。充型能力好，零件的形狀就完整，輪廓清晰，否則就會(huì)產(chǎn)生“澆不足”的缺陷。液態(tài)金屬的充型能力首先取決于其金屬本身的流動(dòng)能力，同時(shí)又與鑄件結(jié)構(gòu)、澆注條件及鑄型等條件有關(guān)，是各種因素的綜合反映。

提高金屬的充型能力措施：（1）金屬性質(zhì)方面：改善合金成分；結(jié)晶潛熱L要大；比熱、密度大，導(dǎo)熱率?。徽扯?、表面張力小。（2）鑄型性質(zhì)方面：蓄熱系數(shù)?。贿m當(dāng)提高鑄型溫度；提高透氣性。（3）澆注條件方面：適當(dāng)提高澆注溫度；提高澆注壓力。（4）鑄件結(jié)構(gòu)方面：在保證質(zhì)量的前提下盡可能減小鑄件厚度；降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度。

??（1R1?1R2），其中R1、R2為曲面的曲率半

4、鋼液對(duì)鑄型不浸潤(rùn)，??180?，鑄型砂粒間的間隙為0.1cm，鋼液在1520℃時(shí)的表面張力σ=1.5N/m,密度ρ液=7500㎏/m3。求產(chǎn)生績(jī)效粘砂的臨界壓力；欲使鋼液不粘入鑄型而產(chǎn)生機(jī)械粘砂，所允許的壓頭H值是多少？

?P?2?R?2?1.50.1?2?10-2?6?10Pa

0?23H?2?cos??gr?2?1.5?cos1807500?9.8?0.1?2?10?0.082m

5、根據(jù)Stokes公式計(jì)算鋼液中非金屬夾雜物MnO的上浮速度，已知鋼液溫度為1500℃，??0.0049N?s/m,?液?7500kg/m,?MnO?5400kg/m, MnO呈球形，其半徑r=0.1mm。

2r(?液??MnO)g9?2333V??2?0.1?102?6(7500?4500)?9.819?0.0049?0.0071m/s

6、設(shè)想液體在凝固時(shí)形成的臨界核心是邊長(zhǎng)為a﹡的立方體形狀；①求均質(zhì)形核是的a﹡和△G的關(guān)系式。②證明在相同過冷度下均質(zhì)形核時(shí)，球形晶核較立方形晶核更易形成。解：（1）對(duì)于立方形晶核 △G方＝－a3△Gv+6a2σ①

令d△G方/da＝0 即 －3a△Gv+12aσ＝0，則 臨界晶核尺寸a*＝4σ/△Gv，得σ＝

a*

42△Gv，代入①

△G方＝－a△Gv＋6 a**3*2

a*4△Gv＝a△Gv

*2均質(zhì)形核時(shí)a*和△G方*關(guān)系式為：△G方*＝a*3△Gv（2）對(duì)于球形晶核△G球*＝－

43πr*3△Gv+4πr*2σ

臨界晶核半徑r＝2σ/△Gv，則△G球＝**

23πr△Gv

*3所以△G球*/△G方*＝

23πr*3△Gv/(a*3△Gv)將r*＝2σ/△Gv，a*＝4σ/△Gv代入上式，得

△G球/△G方＝π/6<1，即△G球<△G方 所以球形晶核較立方形晶核更易形成

7、設(shè)Ni的最大過冷度為319℃，求△G﹡均和r﹡均，已知，Tm=1453℃，L=-1870J／mol，σLC=2.25×10ˉ5J／cm 2，摩爾體積為6.6cm 2。r均*****

2*2.25*10*（1453＋273）＝(2σLC/L)*(Tm/△T)＝cm＝8.59*10－9m

1870*3196.6*

－5△G均＝16316πσLC*Tm/（L*△T）

－5432322(2.25*10*10）*（1453＋273）＝π*＝6.95*10－17J 1870362(*10)*3196.68、什么樣的界面才能成為異質(zhì)結(jié)晶核心的基底？

從理論上來(lái)說(shuō)，如果界面與金屬液是潤(rùn)濕得，則這樣的界面就可以成為異質(zhì)形核的基底，否則就不行。但潤(rùn)濕角難于測(cè)定，可根據(jù)夾雜物的晶體結(jié)構(gòu)來(lái)確定。當(dāng)界面兩側(cè)夾雜和晶核的原子排列方式相似，原子間距離相近，或在一定范圍內(nèi)成比例，就可以實(shí)現(xiàn)界面共格相應(yīng)。安全共格或部分共格的界面就可以成為異質(zhì)形核的基底，完全不共格的界面就不能成為異質(zhì)形核的基底。

9、闡述影響晶體生長(zhǎng)的因素。

晶核生長(zhǎng)的方式由固液界面前方的溫度剃度GL決定，當(dāng)GL>0時(shí)，晶體生長(zhǎng)以平面方式生長(zhǎng)；如果GL<0，晶體以樹枝晶方式生長(zhǎng)。

10、用Chvorinov公式計(jì)算凝固時(shí)間時(shí)，誤差來(lái)源于哪幾個(gè)方面？半徑相同的圓柱和球體哪個(gè)誤差大？大鑄型和小鑄型哪個(gè)誤差大？金屬型和砂型哪個(gè)誤差大？

用Chvorinov公式計(jì)算凝固時(shí)間時(shí)，誤差來(lái)源于鑄件的形狀、鑄件結(jié)構(gòu)、熱物理參數(shù)澆注條件等方面。

半徑相同的圓柱和球體比較，前者的誤差大；大鑄件和小鑄件比較，后者誤差大；金屬型和砂型比較，后者誤差大，因?yàn)楹笳叩臒嵛镄詤?shù)隨溫度變化較快。

11、何謂凝固過程的溶質(zhì)再分配？它受哪些因素的影響？

溶質(zhì)再分配：合金凝固時(shí)液相內(nèi)的溶質(zhì)一部分進(jìn)入固相，另一部分進(jìn)入液相，溶質(zhì)傳輸使溶質(zhì)在固－液界面兩側(cè)的固相和液相中進(jìn)行再分配。

影響溶質(zhì)再分配的因素有熱力學(xué)條件和動(dòng)力學(xué)條件。

12、設(shè)狀態(tài)圖中液相線和固相線為直線，證明平衡常數(shù)k。=Const。

設(shè)液相線和固相線的斜率分別為mL和mS，如上圖：

液相線：T*－Tm＝mL(Cl*-0)① 固相線：T*－Tm＝mS(Cs*-0)② ②÷①得：T－TmT－Tm**＝

mSCSmLCL**＝1 即 CSCL**＝

mLmS＝k0 由于mL、mS均為常數(shù)，故k0＝Const.13、Al-Cu相圖的主要參數(shù)為CE=33%Cu，Csm=5.65%，Tm=660℃，TE=548℃。用Al-1%Cu合金澆注一細(xì)長(zhǎng)試樣，使其從左至右單向凝固，冷卻速度足以保持固-液界面為平界面，當(dāng)固相無(wú)Cu擴(kuò)散，液相中Cu充

分混合時(shí)，求：

①凝固10%時(shí)，固液界面的Cs﹡和Cl﹡。②共晶體所占比例。

③畫出沿試棒長(zhǎng)度方向Cu的分布曲線，并標(biāo)明各特征值。

CSCLCsmCE6.65%33%（1）溶質(zhì)分配系數(shù) k0＝===0.171 當(dāng)fs＝10％時(shí)，有

0.171－1Cs＝k0C0(1－fs)*k0－1＝0.171*1％*（1－10％）

0.001870.171＝0.187％

CL*＝C0fLk0－1＝

CSk0*＝＝1.09％

（2）設(shè)共晶體所占的比例為fL，則

CL＝C0fLk－1＝CE 0*則fL＝（CEC01k0－1＝（）33%5.65%1)0.171－1＝0.12(3)沿試棒的長(zhǎng)度方向Cu的分布曲線圖如下：

14、何謂熱過冷和成分過冷？成分過冷的本質(zhì)是什么？

金屬凝固時(shí)，完全由熱擴(kuò)散控制，這樣的過冷稱為熱過冷； 由固液界面前方溶質(zhì)再分配引起的過冷稱為成分過冷.成分過冷的本質(zhì)：由于固液界面前方溶質(zhì)富集而引起溶質(zhì)再分配，界面處溶質(zhì)含量最高，離界面越遠(yuǎn)，溶質(zhì)含量越低。由結(jié)晶相圖可知，固液界面前方理論凝固溫度降低，實(shí)際溫度和理論凝固溫度之間就產(chǎn)生了一個(gè)附加溫度差△T，即成分過冷度，這也是凝固的動(dòng)力。

15、影響成分過冷的因素有哪些？哪些是屬于可控制的工藝因素？成分過冷對(duì)晶體的生長(zhǎng)方式有何影響？晶體的生長(zhǎng)方式只受成分過冷的影響么？

影響成分過冷的因素有G、v、DL、m、k0、C0，可控制的工藝因素為DL。

過冷對(duì)晶體的生長(zhǎng)方式的影響：當(dāng)稍有成分過冷時(shí)為胞狀生長(zhǎng)，隨著成分過冷的增大，晶體由胞狀晶變?yōu)橹鶢罹?、柱狀樹枝晶和自由樹枝晶，無(wú)成分過冷時(shí)，以平面方式或樹枝晶方式生長(zhǎng)。

晶體的生長(zhǎng)方式除受成分過冷影響外，還受熱過冷的影響。

16、影響成分過冷的因素有哪些？它對(duì)材質(zhì)或成型產(chǎn)品（鑄件）的質(zhì)量有何影響？

影響成分過冷范圍的因素有：

成分過冷的條件 GL

vDLk0DLk0v成分過冷的范圍為 △＝mLC0(1－k0)－GL，上式中，mL、C0、k0為不變量，所以影響成分過冷范圍的因素只有DL、GL和v。

對(duì)于純金屬和一部分單相合金的凝固，凝固的動(dòng)力主要是熱過冷，成分過冷范圍對(duì)成形產(chǎn)品沒什么大的影響；對(duì)于大部分合金的凝固來(lái)說(shuō)，成分過冷范圍越寬，得到成型產(chǎn)品性能越好。

17、鑄件典型宏觀凝固組織是由哪幾部分構(gòu)成的，它們的形成機(jī)理如何？

鑄件的典型凝固組織為：表面細(xì)等軸晶區(qū)、中間柱狀晶區(qū)、內(nèi)部等軸晶區(qū)。

表面細(xì)等軸晶的形成機(jī)理：非均質(zhì)形核和大量游離晶粒提供了表面細(xì)等軸晶區(qū)的晶核，型

壁附近產(chǎn)生較大過冷而大量生核，這些晶核迅速長(zhǎng)大并且互相接觸，從而形成無(wú)方向性的表面細(xì)等軸晶區(qū)。

中間柱狀晶的形成機(jī)理：柱狀晶主要從表面細(xì)等軸晶區(qū)形成并發(fā)展而來(lái)，穩(wěn)定的凝固殼層一旦形成處在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的單向熱流的作用下，便轉(zhuǎn)而以枝晶狀延伸生長(zhǎng)。由于擇優(yōu)生長(zhǎng)，在逐漸淘汰掉取向不利的晶體過程中發(fā)展成柱狀晶組織。

內(nèi)部等軸晶的形成是由于剩余熔體內(nèi)部晶核自由生長(zhǎng)的結(jié)果。

18、常用生核劑有哪些種類，其作用條件和機(jī)理如何？

常用生核劑有以下幾類：

1、直接作為外加晶核的生核劑。

2、通過與液態(tài)金屬中的某元素形成較高熔點(diǎn)的穩(wěn)定化合物。

3、通過在液相中造成很大的微區(qū)富集而造成結(jié)晶相通過非均質(zhì)形核而提前彌散析出的生核劑。

4、通過在液相中造成很大的微區(qū)富集而造成結(jié)晶相通過非均質(zhì)形核而提前彌散析出的生核劑。含強(qiáng)成份過冷的生核劑 作用條件和機(jī)理：

1類：這種生核劑通常是與欲細(xì)化相具有界面共格對(duì)應(yīng)的高熔點(diǎn)物質(zhì)或同類金屬、非金屬碎粒，他們與欲細(xì)化相間具有較小的界面能，潤(rùn)濕角小，直接作為襯底促進(jìn)自發(fā)形核。

2類：生核劑中的元素能與液態(tài)金屬中的某元素形成較高熔點(diǎn)的穩(wěn)定化合物，這些化合物與欲細(xì)化相間界面共格關(guān)系和較小的界面能，而促進(jìn)非均質(zhì)形核。

3類: 如分類時(shí)所述。

4類：強(qiáng)成分過冷生核劑通過增加生核率和晶粒數(shù)量，降低生長(zhǎng)速度而使組織細(xì)化。

19、試分析影響鑄件宏觀凝固組織的因素，列舉獲得細(xì)等軸的常用方法。

影響鑄件宏觀凝固組織的因素：液態(tài)金屬的成分、鑄型的性質(zhì)、澆注條件、冷卻條件。獲得細(xì)等軸晶的常用方法：

（1）向熔體中加入強(qiáng)生核劑。

（2）控制澆注條件：a、采用較低的澆注溫度；b、采用合適的澆注

（3）鑄型性質(zhì)和鑄件結(jié)構(gòu)：a、采用金屬型鑄造；b、減小液態(tài)金屬與鑄型表面的潤(rùn)濕角；c、提高鑄型表面粗糙度。

（4）動(dòng)態(tài)下結(jié)晶細(xì)化等軸晶：振動(dòng)、攪拌、鑄型旋轉(zhuǎn)等方法。20、何謂“孕育衰退”，如何防止？

孕育衰退：大多數(shù)孕育劑有效性均與其在液態(tài)金屬中的存在時(shí)間有關(guān)，即存在著隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，孕育效果減弱甚至消失。

解決辦法：在保證孕育劑均勻溶解的前提下，應(yīng)采用較低的孕育處理溫度。

21、影響鑄件的縮孔和縮松的因素有哪些？請(qǐng)敘述集中防止鑄件縮孔和縮松的方法。

影響縮孔和縮松的因素：

（1）影響縮松縮孔大小的因素：金屬的性質(zhì)、鑄型條件、澆注條件、鑄件尺寸、補(bǔ)縮壓力（2）影響灰鑄鐵和球墨鑄鐵縮孔和縮松的因素：鑄鐵成分、鑄型剛度 防止縮松、縮孔的方法：順序凝固、同時(shí)凝固

控制縮孔和縮松的工藝措施：使用冒口、補(bǔ)貼、冷鐵是防止縮松縮孔的最有效的工藝措施。加壓補(bǔ)縮法是防止產(chǎn)生顯微縮松的有效方法。

22、鑄件的偏析有幾種類型，請(qǐng)分類敘述之。微觀偏析

（1）晶內(nèi)偏析：在一個(gè)晶粒內(nèi)出現(xiàn)的成分不均勻現(xiàn)象，常產(chǎn)生于有一定結(jié)晶溫度范圍、能夠形成固溶體的合金中。

（2）晶界偏析：溶質(zhì)元素和非金屬夾雜物富集與晶界，使晶界和晶內(nèi)的化學(xué)成分出現(xiàn)差異。它會(huì)降低合金的塑性和高溫性能，又會(huì)增加熱裂傾向。宏觀偏析：

（1）正常偏析：當(dāng)合金溶質(zhì)分配系數(shù)k<1時(shí)，凝固界面的液相中將有一部分被排出，隨著溫度的降低，溶質(zhì)的濃度將逐漸增加，越是后來(lái)結(jié)晶的固相，溶質(zhì)濃度越高，當(dāng)k>1時(shí)相反。正常偏析存在使鑄件的性能不均勻，在隨后的加工中難以消除。

（2）逆偏析：即k<1時(shí)，鑄件表面或底部含溶質(zhì)元素較多，而中心部分或上部分含溶質(zhì)較少。（3）V形偏析和逆V形偏析：常出現(xiàn)在大型鑄錠中，一般呈錐形，偏析中含有較高的碳以及硫和磷等雜質(zhì)。

（4）帶狀偏析：它總是和凝固的固-液界面相平行。

（5）重力偏析：由于重力的作用而出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象，常產(chǎn)生于金屬凝固前和剛剛開始凝固之際。

23、鑄件凝固過程的應(yīng)力有哪些？

按產(chǎn)生的原因可以分為：熱應(yīng)力、相變應(yīng)力、機(jī)械阻礙應(yīng)力。

24、鑄件冷裂和熱裂的影響因素有哪些，如何防止其發(fā)生？

鑄件冷裂的影響因素：

（1）大型復(fù)雜鑄件由于冷卻不均勻，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，鑄造應(yīng)力大而易產(chǎn)生冷裂（2）鑄件冷裂傾向與材料的塑性和韌性有密切關(guān)系

附:冷裂是鑄件處于彈性狀態(tài)、鑄造應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生的裂紋。冷裂的預(yù)防與消除：

（1）、鑄造應(yīng)力的防止與消除：使鑄件冷卻均勻，減小各部分的溫差，改善鑄型及型芯退讓性，減小鑄件收縮時(shí)的阻力。

（2）、生產(chǎn)實(shí)際的工藝措施：反變形、設(shè)置防變形的“拉肋”、早開箱并立即入爐內(nèi)暖冷、用澆注系統(tǒng)調(diào)整鑄件的溫度場(chǎng)。

影響鑄件熱裂的因素：

合金性質(zhì)、鑄型性質(zhì)、澆注條件、鑄型結(jié)構(gòu)

(1)熱裂的防止措施：

(2)改善鑄型和型芯的退讓性，減少鑄件收縮時(shí)的各種阻力（3）減小鑄件各部位溫差，建立同時(shí)凝固的冷卻條件（4）改善鑄件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

第三篇：《金屬塑性成形原理》習(xí)題（2）答案

《金屬塑性成形原理》習(xí)題（2）答案

一、填空題

1.設(shè)平面三角形單元內(nèi)部任意點(diǎn)的位移采用如下的線性多項(xiàng)式來(lái)表示：，則單元內(nèi)任一點(diǎn)外的應(yīng)變可表示為

＝。

2.塑性是指：

在外力作用下使金屬材料發(fā)生塑性變形而不破壞其完整性的能力。

3.金屬單晶體變形的兩種主要方式有：

滑移

和

孿生。

4.等效應(yīng)力表達(dá)式：。

5.一點(diǎn)的代數(shù)值最大的__

主應(yīng)力

__的指向稱為

第一主方向，由

第一主方向順時(shí)針轉(zhuǎn)

所得滑移線即為

線。

6.平面變形問題中與變形平面垂直方向的應(yīng)力

σ

z

=。

7．塑性成形中的三種摩擦狀態(tài)分別是：

干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦。

8．對(duì)數(shù)應(yīng)變的特點(diǎn)是具有真實(shí)性、可靠性和　　　　可加性。

9．就大多數(shù)金屬而言，其總的趨勢(shì)是，隨著溫度的升高，塑性　提高。

10．鋼冷擠壓前，需要對(duì)坯料表面進(jìn)行　　　　磷化皂化　　　潤(rùn)滑處理。

11．為了提高潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑、耐磨、防腐等性能常在潤(rùn)滑油中加入的少量活性物質(zhì)的總稱叫　　　　添加劑。

12．材料在一定的條件下，其拉伸變形的延伸率超過

１００％的現(xiàn)象叫超塑性。

13．韌性金屬材料屈服時(shí)，密席斯（Mises）準(zhǔn)則較符合實(shí)際的。

14．硫元素的存在使得碳鋼易于產(chǎn)生　　熱脆。

15．塑性變形時(shí)不產(chǎn)生硬化的材料叫做　　理想塑性材料。

16．應(yīng)力狀態(tài)中的　　壓　應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。

17．平面應(yīng)變時(shí)，其平均正應(yīng)力sm

等于　中間主應(yīng)力s2。

18．鋼材中磷使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性

降低。

19．材料經(jīng)過連續(xù)兩次拉伸變形，第一次的真實(shí)應(yīng)變?yōu)閑1＝０.1，第二次的真實(shí)應(yīng)變?yōu)閑2＝０.25，則總的真實(shí)應(yīng)變e＝　　0.35。

20．塑性指標(biāo)的常用測(cè)量方法

拉伸試驗(yàn)法與壓縮試驗(yàn)法。

21．彈性變形機(jī)理

原子間距的變化；塑性變形機(jī)理

位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)為主。

二、下列各小題均有多個(gè)答案，選擇最適合的一個(gè)填于橫線上

1．塑性變形時(shí)，工具表面的粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響　　A　　工件表面的粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響。

Ａ、大于；　　　　　　　　　　?。?、等于；　　　　?。?、小于；

2．塑性變形時(shí)不產(chǎn)生硬化的材料叫做　　　A。

Ａ、理想塑性材料；　?。隆⒗硐霃椥圆牧?；　　?。?、硬化材料；

3．用近似平衡微分方程和近似塑性條件求解塑性成形問題的方法稱為　　　B。

Ａ、解析法；　　　?。?、主應(yīng)力法；　　　　　?。?、滑移線法；

4．韌性金屬材料屈服時(shí)，A　　準(zhǔn)則較符合實(shí)際的。

Ａ、密席斯；　　?。隆⑶姿辜?；

Ｃ密席斯與屈雷斯加；

5．由于屈服原則的限制，物體在塑性變形時(shí)，總是要導(dǎo)致最大的A

散逸，這叫最大散逸功原理。

Ａ、能量；　　　　　　　Ｂ、力；

Ｃ、應(yīng)變；

6．硫元素的存在使得碳鋼易于產(chǎn)生　　　A。

Ａ、熱脆性；　　　　　　　Ｂ、冷脆性；　　　　?。谩⑻m脆性；

7．應(yīng)力狀態(tài)中的　　B　應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。

Ａ、拉應(yīng)力；　　　　　　　Ｂ、壓應(yīng)力；　　　　Ｃ、拉應(yīng)力與壓應(yīng)力；

8．平面應(yīng)變時(shí)，其平均正應(yīng)力sｍ　　B　　中間主應(yīng)力s２。

Ａ、大于；　　　　　　　?。?、等于；

Ｃ、小于；

9．鋼材中磷使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性

B。

Ａ、提高；

Ｂ、降低；

Ｃ、沒有變化；

10．多晶體經(jīng)過塑性變形后各晶粒沿變形方向顯著伸長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為　A。

Ａ、纖維組織；　　　　Ｂ、變形織構(gòu)；　　　　　　　　Ｃ、流線；

三、判斷題

1．按密席斯屈服準(zhǔn)則所得到的最大摩擦系數(shù)μ=0.5。

（×）

2．塑性變形時(shí)，工具表面的粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響小于工件表面的粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響。

（×）

3．靜水壓力的增加，對(duì)提高材料的塑性沒有影響。

（×）

4．在塑料變形時(shí)要產(chǎn)生硬化的材料叫理想剛塑性材料。

（×）

5．塑性變形體內(nèi)各點(diǎn)的最大剪應(yīng)力的軌跡線叫滑移線。

（√）

6．塑性是材料所具有的一種本質(zhì)屬性。

（√）

7．塑性就是柔軟性。

（×）

8．合金元素使鋼的塑性增加，變形拉力下降。

（×）

9．合金鋼中的白點(diǎn)現(xiàn)象是由于夾雜引起的。

（×）

10．結(jié)構(gòu)超塑性的力學(xué)特性為，對(duì)于超塑性金屬m

=0.02-0.2。

（×）

11．影響超塑性的主要因素是變形速度、變形溫度和組織結(jié)構(gòu)。

（√）

12．屈雷斯加準(zhǔn)則與密席斯準(zhǔn)則在平面應(yīng)變上，兩個(gè)準(zhǔn)則是一致的。

（×）

13．變形速度對(duì)摩擦系數(shù)沒有影響。

（×）

14．靜水壓力的增加，有助于提高材料的塑性。

（√）

15．碳鋼中冷脆性的產(chǎn)生主要是由于硫元素的存在所致。

（×）

16．如果已知位移分量，則按幾何方程求得的應(yīng)變分量自然滿足協(xié)調(diào)方程；若是按其它方法求得的應(yīng)變分量，也自然滿足協(xié)調(diào)方程，則不必校驗(yàn)其是否滿足連續(xù)性條件。

（×）

17．在塑料變形時(shí)金屬材料塑性好，變形抗力就低，例如：不銹鋼

（×）

四、名詞解釋

1．上限法的基本原理是什么？

答：按運(yùn)動(dòng)學(xué)許可速度場(chǎng)來(lái)確定變形載荷的近似解，這一變形載荷它總是大于真實(shí)載荷，即高估的近似值，故稱上限解。

2．在結(jié)構(gòu)超塑性的力學(xué)特性中，m值的物理意義是什么？

答：為應(yīng)變速率敏感性系數(shù)，是表示超塑性特征的一個(gè)極重要的指標(biāo)，當(dāng)m值越大，塑性越好。

3．何謂冷變形、熱變形和溫變形？

答：冷變形：在再結(jié)晶溫度以下（通常是指室溫）的變形。

熱變形：在再結(jié)晶溫度以上的變形。

溫變形：在再結(jié)晶溫度以下，高于室溫的變形。

4．何謂最小阻力定律？

答：變形過程中，物體質(zhì)點(diǎn)將向著阻力最小的方向移動(dòng)，即做最少的功，走最短的路。

5．何謂超塑性？

答：延伸率超過100%的現(xiàn)象叫做超塑性。

五、簡(jiǎn)答題

1．請(qǐng)簡(jiǎn)述有限元法的思想。

答：有限元法的基本思想是：

(1)

把變形體看成是有限數(shù)目單元體的集合，單元之間只在指定節(jié)點(diǎn)處鉸接，再無(wú)任何關(guān)連，通過這些節(jié)點(diǎn)傳遞單元之間的相互作用。如此離散的變形體，即為實(shí)際變形體的計(jì)算模型；

(2)

分片近似，即對(duì)每一個(gè)單元選擇一個(gè)由相關(guān)節(jié)點(diǎn)量確定的函數(shù)來(lái)近似描述其場(chǎng)變量（如速度或位移）并依據(jù)一定的原理建立各物理量之間的關(guān)系式；

(3)

將各個(gè)單元所建立的關(guān)系式加以集成，得到一個(gè)與有限個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)的總體方程。

解此總體方程，即可求得有限個(gè)節(jié)點(diǎn)的未知量（一般為速度或位移），進(jìn)而求

得整個(gè)問題的近似解，如應(yīng)力應(yīng)變、應(yīng)變速率等。

所以有限元法的實(shí)質(zhì)，就是將具有無(wú)限個(gè)自由度的連續(xù)體，簡(jiǎn)化成只有有限個(gè)自由度的單元集合體，并用一個(gè)較簡(jiǎn)單問題的解去逼近復(fù)雜問題的解。

2.Levy-Mises

理論的基本假設(shè)是什么？

答：

Levy-Mises

理論是建立在以下四個(gè)假設(shè)基礎(chǔ)上的：

(1)

材料是剛塑性材料，即彈性應(yīng)變?cè)隽繛榱?，塑性?yīng)變?cè)隽烤褪强偟膽?yīng)變?cè)隽浚?/p>

(2)

材料符合Mises

屈服準(zhǔn)則，即；

(3)

每一加載瞬時(shí)，應(yīng)力主軸與應(yīng)變?cè)隽恐鬏S重合；

(4)

塑性變形時(shí)體積不變，即，所以應(yīng)變?cè)隽繌埩烤褪菓?yīng)變?cè)隽科珡埩?，?/p>

3．在塑性加工中潤(rùn)滑的目的是什么？影響摩擦系數(shù)的主要因素有哪些？

答：（1）潤(rùn)滑的目的是:減少工模具磨損；延長(zhǎng)工具使用壽命；提高制品質(zhì)量；降低金屬變形時(shí)的能耗。

（2）影響摩擦系數(shù)的主要因素：

答：1）金屬種類和化學(xué)成分；

2）工具材料及其表面狀態(tài)；

3）接觸面上的單位壓力；

4）變形溫度；

5）變形速度；

6）潤(rùn)滑劑

4．簡(jiǎn)述在塑性加工中影響金屬材料變形抗力的主要因素有哪些？

答：（1）材料（化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)）；（2）變形程度；（3）變形溫度；

（4）變形速度；（5）應(yīng)力狀態(tài)；（6）接觸界面（接觸摩擦）

5．為什么說(shuō)在速度間斷面上只有切向速度間斷，而法向速度必須連續(xù)？

答：現(xiàn)設(shè)變形體被速度間斷面SD分成①和②兩個(gè)區(qū)域；在微段dSD上的速度間斷情況如下圖所示。

根據(jù)塑性變形體積不變條件，以及變形體在變形時(shí)保持連續(xù)形，不發(fā)生重疊和開裂可知，垂直于dSD上的速度分量必須相等，即，而切向速度分量可以不等，造成①、②區(qū)的相對(duì)滑動(dòng)。其速度間斷值為

6．何謂屈服準(zhǔn)則？常用屈服準(zhǔn)則有哪兩種？試比較它們的同異點(diǎn)？

答：（1）屈服準(zhǔn)則：只有當(dāng)各應(yīng)力分量之間符合一定的關(guān)系時(shí)，質(zhì)點(diǎn)才進(jìn)入塑性狀態(tài)，這種關(guān)系就叫屈服準(zhǔn)則。

（2）常用屈服準(zhǔn)則：密席斯屈服準(zhǔn)則與屈雷斯加屈服準(zhǔn)則。

（3）同異點(diǎn)：在有兩個(gè)主應(yīng)力相等的應(yīng)力狀態(tài)下，兩者是一致的。對(duì)于塑性金屬材料，密席斯準(zhǔn)則更接近于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在平面應(yīng)變狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)準(zhǔn)則的差別最大為15.5%

7.簡(jiǎn)述塑性成形中對(duì)潤(rùn)滑劑的要求。

答：（1）潤(rùn)滑劑應(yīng)有良好的耐壓性能，在高壓作用下，潤(rùn)滑膜仍能吸附在接觸表面上，保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)；

（2）潤(rùn)滑劑應(yīng)有良好耐高溫性能，在熱加工時(shí)，潤(rùn)滑劑應(yīng)不分解，不變質(zhì)；

（3）潤(rùn)滑劑有冷卻模具的作用；

（4）潤(rùn)滑劑不應(yīng)對(duì)金屬和模具有腐蝕作用；

（5）潤(rùn)滑劑應(yīng)對(duì)人體無(wú)毒，不污染環(huán)境；

（6）潤(rùn)滑劑要求使用、清理方便、來(lái)源豐富、價(jià)格便宜等。

8．簡(jiǎn)述金屬塑性加工的主要優(yōu)點(diǎn)?

答：（1）結(jié)構(gòu)致密，組織改善，性能提高。

（2）材料利用率高，流線分布合理。

（3）精度高，可以實(shí)現(xiàn)少無(wú)切削的要求。

（4）生產(chǎn)效率高。

六、計(jì)算題

1．圓板坯拉深為圓筒件如圖1所示。

假設(shè)板厚為t,圓板坯為理想剛塑性材料，材料的真實(shí)應(yīng)力為S，不計(jì)接觸面上的摩擦,且忽略凹模口處的彎曲效應(yīng),試用主應(yīng)力法證明圖示瞬間的拉深力為：

（a）拉深示意圖

（b）單元體

圖1

板料的拉深

答：在工件的凸緣部分取一扇形基元體，如圖所示。沿負(fù)的徑向的靜力平衡方程為：

展開并略去高階微量，可得：

由于是拉應(yīng)力，是壓應(yīng)力，故，得近似塑性條件為：

聯(lián)解得：

式中的2．如圖2所示，設(shè)有一半無(wú)限體，側(cè)面作用有均布?jí)簯?yīng)力，試用主應(yīng)力法求單位流動(dòng)壓力p。

圖2

解：

取半無(wú)限體的半剖面，對(duì)圖中基元板塊（設(shè)其長(zhǎng)為

l）列平衡方程：

（1）

其中，設(shè)，為摩擦因子，為材料屈服時(shí)的最大切應(yīng)力值，、均取絕對(duì)值。

由

(1)

式得：

（2）

采用絕對(duì)值表達(dá)的簡(jiǎn)化屈服方程如下：

（3）

從而

（4）

將

（2）（3）（4）式聯(lián)立求解，得：

（5）

在邊界上，由（3）式，知，代入（5）式得：

最后得：

（6）

從而，單位流動(dòng)壓力：

（7）

3．圖3所示的圓柱體鐓粗，其半徑為re，高度為h，圓柱體受軸向壓應(yīng)力sZ，而鐓粗變形接觸表面上的摩擦力t＝０.２Ｓ（Ｓ為流動(dòng)應(yīng)力），sze為鍛件外端（r=re）處的垂直應(yīng)力。

（1）證明接觸表面上的正應(yīng)力為：

（2）并畫出接觸表面上的正應(yīng)力分布；

（3）求接觸表面上的單位流動(dòng)壓力ｐ，（4）假如re＝100MM，Ｈ＝150MM,Ｓ=500MPa，求開始變形時(shí)的總變形抗力Ｐ為多少噸？

解：

（1）證明

該問題為平行砧板間的軸對(duì)稱鐓粗。設(shè)對(duì)基元板塊列平衡方程得：

因?yàn)?，并略去二次無(wú)窮小項(xiàng)，則上式化簡(jiǎn)成：

假定為均勻鐓粗變形，故：

圖3

最后得：

該式與精確平衡方程經(jīng)簡(jiǎn)化后所得的近似平衡方程完全相同。

按密席斯屈服準(zhǔn)則所寫的近似塑性條件為：

聯(lián)解后得：

當(dāng)時(shí)，最后得：

（3）接觸表面上的單位流動(dòng)壓力為：

=544MP

（4）總變形抗力:

=1708T

4．圖4所示的一平?jīng)_頭在外力作用下壓入兩邊為斜面的剛塑性體中，接觸表面上的摩擦力忽略不計(jì)，其接觸面上的單位壓力為q，自由表面AH、BE與X軸的夾角為，求：

（1）證明接觸面上的單位應(yīng)力q=K（2++2）；

（2）假定沖頭的寬度為2b，求單位厚度的變形抗力P；

圖4

解：

（1）證明

1）在AH邊界上有：

故，屈服準(zhǔn)則：

得：

2）在AO邊界上：

根據(jù)變形情況：

按屈服準(zhǔn)則：

沿族的一條滑移（OA1A2A3A4）為常數(shù)

（2）單位厚度的變形抗力：

5．圖5所示的一尖角為2j的沖頭在外力作用下插入具有相同角度的缺口的剛塑性體中，接觸表面上的摩擦力忽略不計(jì)，其接觸面上的單位壓力為p，自由表面ABC與X軸的夾角為d，求：

（1）證明接觸面上的單位應(yīng)力p=2K（1+j+d）；

（2）假定沖頭的寬度為2b，求變形抗力P。

圖5

答：

（1）證明

1）在AC邊界上：

2）在AO邊界上：

3）根據(jù)變形情況：

4）按屈服準(zhǔn)則：

5）沿族的一條滑移（OFEB）為常數(shù)

（2）設(shè)AO的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則變形抗力為：

6．模壁光滑平面正擠壓的剛性塊變形模型如圖6所示，試計(jì)算其單位擠壓力的上限解

P，設(shè)材料的最大切應(yīng)力為常數(shù)K。

圖6

解：首先，可根據(jù)動(dòng)可容條件建立變形區(qū)的速端圖，如圖7所示：

圖7

設(shè)沖頭的下移速度為

。由圖7可求得各速度間斷值如下：

;

;

由于沖頭表面及模壁表面光滑，故變形體的上限功率僅為各速度間隔面上消耗的剪切功率，如下式所示：

又沖頭的功率可表示為：

故得：

7．一理想剛塑性體在平砧頭間鐓粗到某一瞬間，條料的截面尺寸為

2a

×

2a，長(zhǎng)度為

L，較

2a

足夠大，可以認(rèn)為是平面變形。變形區(qū)由

A、B、C、D

四個(gè)剛性小塊組成（如圖8所示），此瞬間平砧頭速度為

ú

i

=1（下砧板認(rèn)為靜止不動(dòng)）。試畫出速端圖并用上限法求此條料的單位變形力

p。

圖8

解：根據(jù)滑移線理論，可認(rèn)為變形區(qū)由對(duì)角線分成的四個(gè)剛性三角形組成。剛性塊

B、D

為死區(qū)，隨壓頭以速度

u

相向運(yùn)動(dòng)；剛性塊

A、C

相對(duì)于

B、D有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（速度間斷），其數(shù)值、方向可由速端圖（如圖9所示）完全確定。

圖9

u

*

oA

=

u

*

oB

=

u

*

oC

=

u

*

oD

=u/sin

θ

=

根據(jù)能量守恒：

2P

·

＝

K

（u

*

oA

＋

u

*

oB

＋

u

*

oC

＋

u

*

oD）

又

＝

＝

＝

＝

a

所以單位流動(dòng)壓力：P

=

＝

2K

第四篇：化工原理試題及答案

A卷

1.在無(wú)相變的對(duì)流傳熱過程中，熱阻主要集中在（滯流層內(nèi)（或熱邊界層內(nèi))部位,減少熱阻的最有效措施是（提高流體湍動(dòng)程度）。（2分)

1.塔板中溢流堰的主要作用是為了保證塔板上有（一定高度的液層）。（1分）

2.消除列管式換熱器溫差阻力常用的方法有三種，即在殼體上加（膨脹節(jié)）（采用浮頭式）（U管式結(jié)構(gòu)），翅片管換熱器安裝翅片的目的是（增加面積，增強(qiáng)流體的湍動(dòng)程度以提高傳熱系數(shù)）。（4分）

3.下列情況下，（D）不是誘發(fā)降液管液泛的原因。(2分）

A.液氣負(fù)荷過大B.過量霧沫夾帶C.塔板間距過小D.過量漏液

5.在換熱器設(shè)計(jì)過程中，欲增大一臥式冷凝器的傳熱面積，從有利于傳熱角度出發(fā)，應(yīng)采?。–）措施。（2分)

A.增大管徑B.在垂直面上增加管數(shù) C.增加管長(zhǎng)或水平方向上增加管數(shù)

6.在工業(yè)上采用翅片狀的軟氣管代替圓鋼管的目的（C）。(2分）

A.增加熱阻 B.節(jié)約鋼材，增加美觀C.增加傳熱面積，提高傳熱效率D.減少熱量損失

7.試比較簡(jiǎn)單蒸餾和間接蒸餾的異同。（7分)

B卷

1.簡(jiǎn)單蒸餾和間接蒸餾的主要區(qū)別是（）。（1分）

2.體積流量增加一倍，孔板流量計(jì)的阻力損失為原來(lái)的（4）倍；轉(zhuǎn)子流量計(jì)的阻力損失為原來(lái)的（1）倍；孔板流量計(jì)的孔口的速度為原來(lái)的（2)倍；轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流速為原來(lái)的（1）倍；孔板流量計(jì)的讀數(shù)為原來(lái)的（4）倍；轉(zhuǎn)子流量計(jì)的孔隙通道面積為原來(lái)的(2)倍。（3分）

3.填料的（比表面積）和（空隙率）是評(píng)價(jià)填料性能的兩個(gè)重要指標(biāo)。（2分）

4.某居民樓的某單元十個(gè)用戶共用一個(gè)供水總管，為使各用戶不受其他用戶影響，應(yīng)將管路設(shè)計(jì)成（支管阻力）為主的管路。（1分）

5.低濃度逆流吸收操作過程中，若其他操作條件不變，僅增加入塔氣量，則氣相總傳質(zhì)單元高度HOG將(A），氣相總傳質(zhì)單元數(shù)MOG將(B),出塔氣相組成Y2將（A），液相組成X1將（A），溶質(zhì)回收率將（B）。

A.增加B.減少C.基本不變 D.不確定

6.精餾過程操作線呈直線主要基于（B）。（2分）

A.塔頂泡點(diǎn)回流B.恒摩爾流假定C.理想物系D.理論板數(shù)假定

7.對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式中，普朗特?cái)?shù)是關(guān)于(C)的函數(shù)。（2分）

A.對(duì)流傳熱B.流動(dòng)狀態(tài)C.物性影響D.自然對(duì)流影響

8化工過程中常用的泵有，其中屬于正位移泵的是（B）。

a.離心泵 b.往復(fù)泵 c.齒輪泵d.螺桿泵

A.a,b,cB.b,c,dC.a,dD.a

思考題:試說(shuō)明在多層壁的熱傳導(dǎo)中，確定層間界面溫度的實(shí)際意義？（5分)

了解或掌握各層材料的熱導(dǎo)率在一定條件下的特性。如由多層保溫材料構(gòu)成的冷庫(kù)壁面中，有些保溫材料吸水后熱導(dǎo)率有很大的提高，保溫能力下降。因此，在這種保溫材料中的最低溫度要高于所處環(huán)境下濕空氣的露點(diǎn)，以保證濕空氣中的水汽不會(huì)凝結(jié)成水，保證冷庫(kù)壁面的保溫性能。

第五篇：微機(jī)原理試題及答案

微機(jī)原理與接口技術(shù)模擬試題

-1.實(shí)現(xiàn)DMA傳送，需要()

①CPU通過執(zhí)行指令來(lái)完成 ②CPU利用中斷方式來(lái)完成 ③CPU利用查詢方式來(lái)完成④不需要CPU參與即可完成 0 下面哪種說(shuō)法不正確()

①內(nèi)存地址也可做為接口地址使用

②內(nèi)存地址不可做為接口地址使用

③接口地址不可做為內(nèi)存地址使用

④接口地址也可做為外存地址使用

一、單項(xiàng)選擇題(每小題1分，共16分)1.指令MOV AX,[BX][SI]中源操作數(shù)的尋址方式是()A.寄存器間接尋址 B.變址尋址 C.相對(duì)尋址 D.基址變址尋址

2.8086 CPU內(nèi)有指示下條指令有效地址的指示器是()A.IP B.SP C.BP D.SI 3.設(shè)串行異步傳送的數(shù)據(jù)格式是7個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)起始位，1個(gè)停止位、1個(gè)校驗(yàn)位，波特率為2400，則每秒鐘傳送的最大字符數(shù)為()A.100個(gè) B.120個(gè) C.10個(gè) D.240個(gè) 4.采用高速緩存(cache)的目的是()A.擴(kuò)大主存容量 B.提高CPU運(yùn)行速度 C.提高總線速度 D.提高主存速度

5.在DMA方式下，數(shù)據(jù)從內(nèi)存?zhèn)魉偷酵庠O(shè)的路徑是()A.內(nèi)存→CPU→總線→外設(shè) B.內(nèi)存→DMAC→外設(shè) C.內(nèi)存→數(shù)據(jù)總線→外設(shè) D.外設(shè)→內(nèi)存

6.若8086 CPU主頻為8MHz，則其基本總線周期為()A.200ns B.500ns C.125ns D.250ns 7.8253工作在哪幾種方式時(shí)，可輸出1個(gè)時(shí)鐘周期寬度(1clk)的負(fù)脈沖()A.方式0，4，5 B.方式2，4，5 C.方式1，2，4 D.方式0，2，4 8.CPU響應(yīng)INTR和NMI中斷時(shí)，相同的必要條件是()A.當(dāng)前總線空閑 B.允許中斷

C.當(dāng)前訪問內(nèi)存結(jié)束 D.當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)束 9.8251A的操作命令字的作用是()A.決定8251A的數(shù)據(jù)傳送格式 B.決定8251A實(shí)際操作 C.決定數(shù)據(jù)傳送方向 D.決定8251A何時(shí)收/發(fā)數(shù)據(jù) 10.用2K×4位的RAM芯片組成16K字節(jié)的存儲(chǔ)器，共需RAM芯片和片選地址分別為()A.16位和3片 B.8位和8片 C.4片和3位 D.32片和8位

11.8086/8088中除______兩種尋址方式外，其它各種尋址方式的操作數(shù)均在存儲(chǔ)器中。()A.立即尋址和直接尋址 B.寄存器尋址和直接尋址 C.立即尋址和寄存器尋址 D.立即尋址和間接尋址

12.設(shè)8259A當(dāng)前最高優(yōu)先級(jí)為IR5，若要使下一循環(huán)IR2為最低優(yōu)先級(jí)，則OCW2應(yīng)設(shè)為()A.01100010 B.11100000 C.11000010 D.11100010 13.設(shè)置特殊屏蔽方式的目的是()A.屏蔽低級(jí)中斷 B.響應(yīng)高級(jí)中斷 C.響應(yīng)低級(jí)中斷 D.響應(yīng)同級(jí)中斷

14.設(shè)8255A的方式選擇控制字為9BH，其含義是()A.A、B、C口全為輸出 B.A、B、C口全為輸入 C.A、B口為方式0且輸出 D.以上都不對(duì)

15.8086/8088 CPU系統(tǒng)中最大模式下增加總線控制器8288的目的是()A.提高總線控制能力 B.提高總線驅(qū)動(dòng)能力 C.控制協(xié)處理器 D.解決總線共享控制問題 16.同步通信傳輸信息時(shí)，其特點(diǎn)是()A.每個(gè)字符的傳送不是獨(dú)立的 B.字符之間的傳送時(shí)間長(zhǎng)度可不同 C.通信雙方必須同步 D.字符發(fā)送速率由數(shù)據(jù)傳輸率確定

二、填空題(每空0.5分，共16分)1.一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)應(yīng)由________________________________四部分組成。2.只有________________________________時(shí)，CPU才執(zhí)行總線周期，總線接口部件BIU的功能是________________________________。

3.總線標(biāo)準(zhǔn)是指____________________________________________。

4.時(shí)鐘周期是CPU的時(shí)間基準(zhǔn)，它由計(jì)算機(jī)的________________決定，若8086的時(shí)鐘周期為250ns，則基本總線周期為________________。

5.最小模式系統(tǒng)除CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口和總線外，至少還應(yīng)配置________________________________三種芯片部件。6.8086CPU響

應(yīng)

可

屏

蔽

中

斷的條

件

是_____________________________________________________________________________________________。

7.8086 CPU中的狀態(tài)標(biāo)志是____________________________________________。8.一個(gè)完整的中斷過程包括____________________________________________四個(gè)階段。確定可屏蔽中斷優(yōu)先級(jí)的方法通常有____________________________________________三種。9.執(zhí)行一

條

指

令

所

需的總

時(shí)

間

為____________________________________________之和。

10.CPU執(zhí)行IN、OUT指令，在硬件上會(huì)使______________________信號(hào)有效。11.最小模式系統(tǒng)中除CPU以外的總線主模塊是__________________，它與CPU間通過____________________兩個(gè)信號(hào)來(lái)交換總線控制權(quán)。12.在存儲(chǔ)

器

系

統(tǒng)

中

實(shí)

現(xiàn)

片

選的方

法

有____________________________________________三種。

13.用8K×8位的RAM芯片組成16K×16的存儲(chǔ)器時(shí)，所需的RAM芯數(shù)、片內(nèi)地址和產(chǎn)生片選信號(hào)的地址分別為____________________________。14.CPU與外

設(shè)

見的數(shù)

據(jù)

傳

送三

控種

制，方

式其

有中___________________________________________________________________適用于高速數(shù)據(jù)傳輸。15.中斷系統(tǒng)的基本功能是____________________________。

16.8255A中共有________________個(gè)8位端口，其中_____________口既可作數(shù)據(jù)口，又可產(chǎn)生控制信號(hào)，若要所有端口均為輸出口，則方式選擇字應(yīng)為____________________________。

17.若要讀取8253的當(dāng)前計(jì)數(shù)值，則必須____________________________，若要其輸出一正跳變沿信號(hào)，應(yīng)選擇工作方式____________________________。18.8251A的方式字、操作命令字和狀態(tài)自三者間的關(guān)系是____________________________________________________________________________________。

19.DMA控制器可處于_______________________兩種工作狀態(tài)，DMA控制器的傳送方式

（工

作

模

式）

有________________________________________________________四種。20.條件傳送時(shí)，一個(gè)數(shù)據(jù)的傳送過程包括________________________________________________________三個(gè)環(huán)節(jié)。21.外總線也叫____________________________，微機(jī)外總線通常有____________________________兩種。

三、計(jì)算題(每小題4分，共12分)1.在串行異步傳送中一個(gè)串行字符由1個(gè)起始位，7個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)校驗(yàn)位和1個(gè)停止位組成，每秒傳送120個(gè)字符，則數(shù)據(jù)傳送的波特率應(yīng)為多少？傳送每位信息所占用的時(shí)間為多少？

2.已知：I/O端口譯碼電路如圖所示，請(qǐng)指出y1和y4的地址范圍及操作類型。3.已知8251A的方式字為DAH，那么發(fā)送的字符格式應(yīng)是怎樣的？若要使接收和發(fā)送時(shí)的波特率分別為600波特和2400波特，則加在RxC和TxC引腳上的接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘應(yīng)各為多少？

四、簡(jiǎn)答題(每小題5分，共20分)1.8259A中的中斷屏蔽寄存器IMR和8086/8088的中斷允許標(biāo)志IF有何區(qū)別？在中斷響應(yīng)過程中，它們?cè)鯓优浜掀饋?lái)工作？

2.用8K×8位的RAM芯片，8K×8位的EPROM芯片和3-8譯碼器74LS138構(gòu)成一個(gè)16K×16位的RAM和16K×16位的ROM存儲(chǔ)器，8086工作在最小模式，各需要多少芯片？畫出該存儲(chǔ)器的組成框圖及其與CPU的連接圖，寫出各芯片的地址范圍。

3.根據(jù)總線所處位置可分為哪幾類？總線操作可分為哪幾個(gè)階段？RS-232C串行總線是用于哪兩個(gè)設(shè)備間的串行通信標(biāo)準(zhǔn)？該標(biāo)準(zhǔn)包括哪些內(nèi)容？

4.A/D轉(zhuǎn)換器與系統(tǒng)連接時(shí)需要考慮哪些問題？一個(gè)完整的微機(jī)的A/D、D/A通道應(yīng)包括哪幾部分？

五、應(yīng)用題(每小題12分，共36分)1.某微機(jī)系統(tǒng)中使用1片8253，其端口地址為300H、301H、302H、303H，系統(tǒng)提供的計(jì)數(shù)脈沖頻率為500KHz，CLK1由8253內(nèi)其它計(jì)數(shù)器提供，對(duì)8253的初始化程序如下所示，閱讀該程序，請(qǐng)完成：(1)對(duì)程序加上適當(dāng)注釋。

(2)指出各計(jì)數(shù)器的工作方式、計(jì)數(shù)初值。

(3)各個(gè)計(jì)數(shù)器輸出的定時(shí)信號(hào)形式及周期或頻率。

(4)畫出8253及其與系統(tǒng)總線的硬件連接圖(端口譯碼電路用框圖表示即可)。MOV DX, 303 MOV AL, 36H OUT DX, AL MOV DX, 300H MOV AL, 0F4H OUT DX, AL MOV AL, 01H OUT DX, AL OUT DX, 303H MOV AL, 54H OUT DX, AL MOV DX, 301H MOV AL, 0AH OUT DX, AL

2.8088系統(tǒng)中用8255A作打印機(jī)接口電路，用PA口作數(shù)據(jù)輸出，CPU采用中斷方式與8255A傳送數(shù)據(jù)，要求輸出一個(gè)數(shù)據(jù)后，從8255A的PC上輸出一個(gè)負(fù)脈沖作為打印機(jī)的輸入選通信號(hào)。設(shè)8255A的端口地址為80H、81H、82H和83H，輸出數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存中2000H:3000H開始的單元中，中斷服務(wù)程序的入口地址為3000H:2000H，中斷類型碼為11。要求：

(1)編寫完成上述要求的初始化程序(即主程序)和輸出10個(gè)字符的中斷服務(wù)字程序。

(2)所有程序均應(yīng)加適當(dāng)注釋和必要參數(shù)說(shuō)明。

3.按下列要求對(duì)8251A進(jìn)行初始化，并加適當(dāng)注釋。

(1)要求工作于異步方式，波特率系數(shù)為16，奇校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。(2)允許接收、允許發(fā)送、全部錯(cuò)誤標(biāo)志復(fù)位。

(3)查詢8251A的狀態(tài)字、當(dāng)接收準(zhǔn)備就緒時(shí)，則從8251A輸入數(shù)據(jù)，否則等待。設(shè)8251A的控制口地址為3F2H，數(shù)據(jù)口地址為3F0H。