材料成形原理经典试题及答案[推荐五篇]

第一篇：材料成形原理经典试题及答案

《材料成形基础》试卷（A）卷 考试时间：120 分钟 考试方式：半开卷 学院 班级 姓名 学号 题　号 一 二 三 四 五 六 总分 得　分 阅卷人 一、填空题（每空0.5分，共20分）1.润湿角是衡量界面张力的标志，润湿角Ɵ≥90°，表面液体 不能 润湿固体；

2．晶体结晶时，有时会以枝晶生长方式进行，此时固液界面前液体中的温度梯度 为负。

3．灰铸铁凝固时，其收缩量远小于白口铁或钢，其原因在于 碳的石墨化膨胀作用。

4.孕育和变质处理是控制金属（或合金）铸态组织的主要方法，两者的主要区别在于孕育主要影响 生核过程，而变质则主要改变 晶体生长方式。

5．液态金属成形过程中在 固相线 附近产生的裂纹称为热裂纹，而在 室温 附近产生的裂纹称为冷裂纹。

6．铸造合金从浇注温度冷却到室温一般要经历 液态收缩、固态收缩 和 凝固收缩 三个收缩阶段。

7．焊缝中的宏观偏析可分为 层状偏析 和 区域偏析。

8．液态金属成形过程中在 附近产生的裂纹称为热裂纹，而在 附近产生的裂纹成为冷裂纹。

9．铸件凝固方式有 逐层凝固、体积凝固、中间凝固，其中 逐层 凝固方式容易产生集中性缩孔，一般采用 同时 凝固原则可以消除；

体积 凝固方式易产生分散性缩松，采用 顺序 凝固原则可以消除此缺陷。

10．金属塑性加工就是在外力作用下使金属产生 塑性变形 加工方法。

11．塑性反映了材料产生塑性变形的能力，可以用 最大变形程度 来表示。

1.12．塑性变形时，由于外力所作的功转化为热能，从而使物体的温度升高的现象称为 温度效应。

2.13．在完全不产生回复和再结晶温度以下进行的塑性变形称为 冷变形。

14．多晶体塑性变形时，除了晶内的滑移和产生，还包括晶界的 滑动 和 转动。

3.15．单位面积上的内力称为 应力。

4.16．物体在变形时，如果只在一个平面内产生变形，在这个平面称为 塑性流平面。

17．细晶超塑性时要求其组织 超细化、等轴化 和 稳定化。

18．轧制时，变形区可以分为 后滑区、中性区 和 前滑区 三个区域。

19． 棒材挤压变形时，其变形过程分为 填充 和 挤压 两个阶段。

20． 冲裁件的切断面由 圆角带、光亮带、断裂带 三个部分组成。

二、判断题（在括号内打“√”或“×”，每小题0.5分，共10分）1．酸性渣一般称为长渣，碱性渣一般称为短渣，前者不适宜仰焊，后者可适用于全位置焊。

(√)2．低合金高强度钢焊接时，通常的焊接工艺为：采取预热、后热处理，大的线能量。(x)3．电弧电压增加，焊缝含氮量增加；

焊接电流增加，焊缝含氮量减少。

(√)4．电弧电压增加时，熔池的最大深度增大；

焊接电流增加，熔池的最大宽度增大。(x)5．在非均质生核中，外来固相凹面衬底的生核能力比凸面衬底弱。

(x)6．液态金属导热系数越小，其相应的充型能力就越好；

与此相同，铸型的导热系数越小，越有利于液态金属的充型。

(√)7.在K0<1的合金中，由于逆偏析，使得合金铸件表层范围内溶质的浓度分布由外向内逐渐降低。

(√)8.粘度反映了原子间结合力的强弱，与熔点有共同性，难熔化合物的粘度较高，而熔点较低的共晶成分合金其粘度较熔点较高的非共晶成分合金的低。

(√)9．两边是塑性区的速度间断线在速端图中为两条光滑曲线，并且两曲线的距离即为速度间断线的间断值。

(√)10．在主应力空间，任一应力张量的偏张量都可用π平面的矢量表示。

(√)11．米塞斯屈服准则可用主应力偏量表达为。(x)12．应力为零（如）方向上的应变恒等于另两个方向的应变之和一半，即。

(x)13．多晶体中单个晶粒的塑性变形和单晶体的塑性变形特点相同。

(x)14．平面应力状态的屈服轨迹上，在二、四象限内的两个相差最大的点是平面应变。（x）15．多晶体变形是，首先是取向有利的晶粒内所有的滑移系开始滑移，然后取向不利的晶粒的滑移系才会滑移。

(x)16． 塑性变形时，晶粒内的位移一旦开始滑动，只有当去掉外力后它才会停止。

(x)17． 塑性变形时，变形材料的实际温度是变形温度。

(√)18.最小阻力定律中的阻力就是摩擦力。

(x)19.物体要产生塑性变形，一般地，则其内部各点的应力状态不同。

（√）20.π平面上的任意一点所对应的应力张量中，其σm为零。

（√）三、简答题（30分）1．解释下列名词：

溶质再分配 联生结晶 析出性气孔(6分)3． 是碱性焊条还是酸性焊条对工件表面铁锈（FeO﹒nH2O）更敏感？简述其理由。（4分）3．分析氢在形成冷裂纹中的作用，简述氢致裂纹的特征和机理（6分）4． 简述细晶超塑性的应力状态方程中m的物理意义。(6分)5． 试用一点的应力莫尔园判断该点受力后是出于弹性状态还是塑性状态。(8分)四、综合题（40分）1．假设液体在凝固时均质形核，所形成的临界晶核分别是半径为r* 的球形和边长为a*正方体形状：（8分）①分别求临界晶核半径r*、临界晶核边长a*、临界晶核形成功△G*之表达式。

②证明在相同过冷度下均质性核时，球形晶核较之立方晶核更易形成。

2．Al-Cu合金的主要参数：共晶点成分CE=33%，CSm=5.65%，Tm=660℃，TE=548℃，用Al-1%Cu（即：C0=1%）的合金浇注细长圆棒状试样，使其从左至右单向凝固，冷却速度足以保持固液界面为平面。当固相中无Cu扩散，液相中Cu有扩散而无对流，达到稳定凝固时，求：（8分）①该合金的熔点；

②固-液界面的Cs* 和CL* 和界面温度Ti（忽略动力学过冷△Tk）；

③共晶体所占比例；

④画出沿棒长度方向Cu的分布曲线。

3．应力张量为MPa ① 作出其应力莫尔圆（1分），标出x面、y面、z面。（3分）②求主应力。（6分）③求切应力、八面体应力。（5分）④求应力偏张量的三个不变量。（3分）⑤ 假设物体由自由状态简单加载到该应力状态，求。（3分）⑥设材料MPa，分别用屈雷斯加、密塞斯屈服准则判断物体处于于什么状态（4分）考试试卷（B）题号 一 二 三 四 五 六 总分 总分人 分数 一、填空题（每空1分，共 30 分）得分 评卷人 1、液态金属或合金中一般存在 起伏、起伏和 起伏，其中在一定过冷度下，临界核心由 起伏提供，临界生核功由 起伏提供。

2、液态金属的流动性主要由 、和 等决定。

3、液态金属（合金）凝固的驱动力由 提供，而凝固时的形核方式有 和 两种。

5、铸件凝固过程中采用 、和 等物理方法实现动态结晶，可以有效地细化晶粒组织。

6、孕育和变质处理是控制金属（合金）铸态组织的主要方法，两者的主要区别在于孕育主要影响 ，而变质则主要改变。

7、铸造合金从浇注温度冷却到室温一般要经历 、和 三个收缩阶段。

8、铸件中的成分偏析按范围大小可分为 和 两大类。

10、塑性变形时不产生硬化的材料叫做。

11、韧性金属材料屈服时，准则较符合实际的。

12、硫元素的存在使得碳钢易于产生。

13、应力状态中的　应力，能充分发挥材料的塑性。

14、平面应变时，其平均正应力sｍ中间主应力s２。

15、钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性 。

16、材料在一定的条件下，其拉伸变形的延伸率超过１００％的现象叫。

17、材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为e１＝０.1，第二次的真实应变为e２＝０.25，则总的真实应变e＝。

18、固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力叫材料的 。

二、判断题（对打√，错打×，每题1分，共 18 分）得分 评卷人 1、液态金属的流动性越强，其充型能力越好。

（）2、金属结晶过程中，过冷度越大，则形核率越高。

（）3、稳定温度场通常是指温度不变的温度场。

（）4、实际液态金属（合金）凝固过程中的形核方式多为异质形核。

（）5、壁厚不均匀的铸件在凝固过程中，薄壁部位较厚壁部位易出现裂纹。（）6．合金元素使钢的塑性增加，变形拉力下降。

（）7.合金钢中的白点现象是由于夹杂引起的。

（）8.结构超塑性的力学特性为，对于超塑性金属m =0.02-0.2。

（）9.影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构。

（）10．屈雷斯加准则与密席斯准则在平面应变上，两个准则是一致的。

（）11．变形速度对摩擦系数没有影响。

（）12.静水压力的增加，有助于提高材料的塑性。（）13.碳钢中冷脆性的产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种本质属性。（）15.在塑料变形时要产生硬化的材料叫变形硬化材料。

（）16.塑性变形体内各点的最大正应力的轨迹线叫滑移线。（）17.二硫化钼、石墨、矿物油都是液体润滑剂。（）18．碳钢中碳含量越高，碳钢的塑性越差。

（）三、名词解释（每题4分，共 8 分）得分 评卷人 1、定向凝固原则 2、偏析 四、简答题（每题8分，共 16 分）得分 评卷人 1、什么是缩孔和缩松？请分别简述这两种铸造缺陷产生的条件和基本原因？ 2.简述提高金属塑性的主要途径。

五、计算题(每题14分，共28分)得分 评卷人 4 2 3 2 6 1 3 1 5 1.某理想塑性材料，其屈服应力为100N/mm2，某点的应力状态为 = 求其主应力，并将其各应力分量画在如图所示的应力单元图中，并判断该点处于什么状态（弹性/塑性）。（应力单位 N/mm2）。{提示：σ3-15σ2+60σ-54=0可分解为：（σ-9）（σ2-6σ+6）=0）}。

Z X Y 2．圆板坯拉深为圆筒件 , 如图所示。

假设板厚为 t , 圆板坯为理想刚塑性材料，材料的真实应力为S，不计接触面上的摩擦 ,且忽略凹模口处的弯曲效应 , 试用主应力法证明图示瞬间的拉深力为：

a)拉深示意图 b)单元体 重庆工学院考试试卷（B）题号 一 二 三 四 五 六 总分 总分人 分数 一、填空题（每空1分，共 30 分）得分 评卷人 1、液态金属或合金中一般存在 相（或结构）起伏、浓度 起伏和 能量 起伏，其中在一定过冷度下，临界核心由 相（或结构）起伏提供，临界生核功由 能量 起伏提供。

2、液态金属的流动性主要由 成分、温度 和 杂质含量 等决定。

3、液态金属（合金）凝固的驱动力由 过冷度 提供，而凝固时的形核方式有 均质形核 和 异质形核或 非质形核 两种。

5、铸件凝固过程中采用 振动、搅拌 和 旋转铸型 等物理方法实现动态结晶，可以有效地细化晶粒组织。

6、孕育和变质处理是控制金属（合金）铸态组织的主要方法，两者的主要区别在于孕育主要影响 生核过程，而变质则主要改变 晶体的生长过程。

7、铸造合金从浇注温度冷却到室温一般要经历 液态收缩、凝固收缩 和 固态收缩 三个收缩阶段。

8、铸件中的成分偏析按范围大小可分为 微观偏析 和 宏观偏析 两大类。

19、塑性变形时不产生硬化的材料叫做理想刚塑性材料。

20、韧性金属材料屈服时，密席斯屈服准则较符合实际的。

21、硫元素的存在使得碳钢易于产生热脆。

22、应力状态中的压　应力，能充分发挥材料的塑性。

23、平面应变时，其平均正应力sｍ等于中间主应力s２。

24、钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性 降低。

25、材料在一定的条件下，其拉伸变形的延伸率超过１００％的现象叫　超塑性。

26、材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为e１＝０.1，第二次的真实应变为e２＝０.25，则总的真实应变e＝　0.35。

27、固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力叫材料的 塑性。

二、判断题（对打√，错打×，每题1分，共 18 分）得分 评卷人 1、液态金属的流动性越强，其充型能力越好。

（√）2、金属结晶过程中，过冷度越大，则形核率越高。

（√）3、稳定温度场通常是指温度不变的温度场。

（×）4、实际液态金属（合金）凝固过程中的形核方式多为异质形核。

（√）5、壁厚不均匀的铸件在凝固过程中，薄壁部位较厚壁部位易出现裂纹。（×）6．合金元素使钢的塑性增加，变形拉力下降。

（×）7.合金钢中的白点现象是由于夹杂引起的。

（×）8.结构超塑性的力学特性为，对于超塑性金属m =0.02-0.2。

（×）9.影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构。

（√）10．屈雷斯加准则与密席斯准则在平面应变上，两个准则是一致的。

（×）11．变形速度对摩擦系数没有影响。

（×）18.静水压力的增加，有助于提高材料的塑性。（√）19.碳钢中冷脆性的产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种本质属性。（√）21.在塑料变形时要产生硬化的材料叫变形硬化材料。

（√）22.塑性变形体内各点的最大正应力的轨迹线叫滑移线。（×）23.二硫化钼、石墨、矿物油都是液体润滑剂。（×）18．碳钢中碳含量越高，碳钢的塑性越差。

（√）三、名词解释（每题4分，共 8 分）得分 评卷人 1、定向凝固原则 答：定向凝固原则是采取各种措施，保证铸件结构上各部分按距离冒口的距离由远及近，朝冒口方向凝固，冒口本身最后凝固。

2、偏析 答：铸件凝固后，从微观晶粒内部到宏观上各部位，化学成分都是不均匀的，这种现象称为偏析。

四、简答题（每题8分，共 16 分）得分 评卷人 1、什么是缩孔和缩松？请分别简述这两种铸造缺陷产生的条件和基本原因？ 答：铸造合金在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩的产生，往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞，称为缩孔；

其中尺寸细小而且分散的孔洞称为分散性缩孔，简称缩松。

缩孔产生的条件是：铸件由表及里逐层凝固；

其产生的基本原因是：合金的液态收缩和凝固收缩值之和大于固态收缩值。

缩松产生的条件是：合金的结晶温度范围较宽，倾向于体积凝固。其产生的基本原因是：合金的液态收缩和凝固收缩值之和大于固态收缩值。

2.简述提高金属塑性的主要途径。

答：一、提高材料的成分和组织的均匀性 二、合理选择变形温度和变形速度 三、选择三向受压较强的变形方式 四、减少变形的不均匀性 五、计算题(每题14分，共28分)得分 评卷人 4 2 3 2 6 1 3 1 5 2.某理想塑性材料，其屈服应力为100N/mm2，某点的应力状态为 = 求其主应力，并将其各应力分量画在如图所示的应力单元图中，并判断该点处于什么状态（弹性/塑性）。（应力单位 N/mm2）。{提示：σ3-15σ2+60σ-54=0可分解为：（σ-9）（σ2-6σ+6）=0）}。

Z X Y 答案：

因此,该点处于弹性状态。

2． 圆板坯拉深为圆筒件 , 如图所示。

假设板厚为 t , 圆板坯为理想刚塑性材料，材料的真实应力为S，不计接触面上的摩擦 ,且忽略凹模口处的弯曲效应 , 试用主应力法证明图示瞬间的拉深力为：

a)拉深示意图 b)单元体 解：在工件的凸缘部分取一扇形基元体，如图所示。沿负的径向的静力平衡方程为：

展开并略去高阶微量，可得 由于是拉应力，是压应力，故，得近似塑性条件为 联解得：

式中的为的积分中值，=S 当R=R0时，得：

最后得拉深力为：

考试试卷（B）标准答案 题号 一 二 三 四 五 六 总分 总分人 分数 一、填空题（每空2分，共40分）得分 评卷人 1．液态金属本身的流动能力主要由液态金属的 成分、温度 和 杂质含量 等决定。

2．液态金属或合金凝固的驱动力由 过冷度 提供。

3．晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度，当温度梯度为正时，晶体的宏观生长方式为 平面长大方式，当温度梯度为负时，晶体的宏观生长方式为 树枝晶长大方式。

5．液态金属凝固过程中的液体流动主要包括 自然对流 和 强迫对流。

6．液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为 热过冷。

7．铸件宏观凝固组织一般包括 表层细晶粒区、中间柱状晶区 和 内部等轴晶区 三个不同形态的晶区。

8．内应力按其产生的原因可分为 热应力、相变应力 和 机械应力 三种。

9．铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历 液态收缩、凝固收缩 和 固态收缩 三个收缩阶段。

10．铸件中的成分偏析按范围大小可分为 微观偏析 和 宏观偏析 二大类。

二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上（每空1分，共9分）。

1.塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响　大于　工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。

Ａ、大于；

Ｂ、等于；

Ｃ、小于；

2.塑性变形时不产生硬化的材料叫做Ａ。

Ａ、理想塑性材料；

Ｂ、理想弹性材料；

Ｃ、硬化材料；

3.用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为Ｂ。

Ａ、解析法；

Ｂ、主应力法；

Ｃ、滑移线法；

4.韧性金属材料屈服时，Ａ准则较符合实际的。

Ａ、密席斯；

Ｂ、屈雷斯加；

Ｃ密席斯与屈雷斯加；

5.塑性变形之前不产生弹性变形（或者忽略弹性变形）的材料叫做　Ｂ。

Ａ、理想弹性材料；

Ｂ、理想刚塑性材料；

Ｃ、塑性材料；

6.硫元素的存在使得碳钢易于产生A。

Ａ、热脆性；

Ｂ、冷脆性；

Ｃ、兰脆性；

7.应力状态中的　B应力，能充分发挥材料的塑性。

Ａ、拉应力；

Ｂ、压应力；

Ｃ、拉应力与压应力；

8.平面应变时，其平均正应力sｍB中间主应力s２。

Ａ、大于；

Ｂ、等于；

Ｃ、小于；

9.钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性 B。

Ａ、提高；

Ｂ、降低；

Ｃ、没有变化；

三、判断题（对打√，错打×，每题1分，共7分）得分 评卷人 1．合金元素使钢的塑性增加，变形拉力下降。

（X）2.合金钢中的白点现象是由于夹杂引起的。

（X）3.结构超塑性的力学特性为，对于超塑性金属m =0.）4.影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构。

5．屈雷斯加准则与密席斯准则在平面应变上，两个准则是一致的。

（X）6.按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=0.5。

（X）7．变形速度对摩擦系数没有影响。

（X）四、名词解释（每题4分，共8分）得分 评卷人 1．晶体择优生长 答:在树枝晶生长过程中，那些与热流方向相平行的枝晶较之取向不利的相邻枝晶会生长得更为迅速，其优先向内伸展并抑制相邻枝晶的生长，这种相互竞争淘汰的晶体生长过程称为晶体的择优生长。

2．偏析 答：一般情况下，铸件凝固后，从微观晶粒内部到宏观上各部位，化学成分都是不均匀的，这种现象称为偏析。

五、简答题（每题8分，共16分）得分 评卷人 1.什么是缩孔和缩松？试简要介绍它们的形成原因和控制措施。

答：铸造合金凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩的产生，往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞，称为缩孔。其中尺寸细小而且分散的孔洞称为缩松。

产生缩孔和缩松的基本原因均在于合金的液态收缩和凝固收缩值之和大于固态收缩值。通过定向凝固，同时凝固，控制浇注条件，应用冒口、补贴和冷铁以及加压补缩等措施可以减小或消除缩孔或缩松。

2.简述提高金属塑性的主要途径。

答案：

一、提高材料的成分和组织的均匀性 二、合理选择变形温度和变形速度 三、选择三向受压较强的变形形式 四、减少变形的不均匀性 六、计算题(每题10分，共20分)得分 评卷人 4 2 3 2 6 1 3 1 5 1.某理想塑性材料，其屈服应力为100N/mm2，某点的应力状态为 = 求其主应力，并将其各应力分量画在如图所示的应力单 元图中，并判断该点处于什么状态（弹性/塑性）。（应力单位 N/mm2）。{提示：σ3-15σ2+60σ-54=0可分解为：（σ-9）（σ2-6σ+6）=0）}。

Z 由 X Y 答案：

因此,该点处于弹性状态。

2.如图所示，假设一定长度的厚壁筒，内径为d，外径为D，筒内受均匀内压力 -p，证明该厚壁筒进入塑性状态时极限应力。

答案：

每一横断面上的应力可认为是相同的，是一个平面问题。而且应力分布又是轴对称的，均为零，因此都是主应力。

用极坐标表示的平衡微分方程式将有以下形式：

根据屈服准则，有 积分得：

利用边界条件决定常数 C：

当时，则：

因此得 当时，有最大的压力—P，所以 试卷编号：

(B)卷 课程编号：

课程名称：

材料成形原理 考试形式：

适用班级：

姓名：

学号：

班级：

学院：

专业：

考试日期：

题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 累分人 签名 题分 20 15 10 20 15 20 100 得分 考生注意事项：1、本试卷共4页，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有立即举手报告以便更换。

2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。

5． 填空题(每空2 分，共 20 分)得分 评阅人 1.金属最常见的晶胞有、和 三种。

2.屈雷斯加屈服条件可以表述为：当物体内一点应力状态的 达到一定值时，材料就屈服。密席斯屈服条件可表述为：当 达到一定值时，材料就屈服。

3.金属塑性变形时，应力与应变之间的关系是 ，全量应变主轴与应力主轴，应力应变之间没有一般的单值关系。

4.主应力图中的压应力个数越多，数值越大，则金属塑性越高。这是因为压应力 晶间变形；

压应力有利于 晶体中由于塑性变形引起的各种微观破坏；

三向压应力能 由于变形不均所引起的附加应力。

南昌大学2009～2010学年第一学期期末考试试卷 得分 评阅人 6． 名词解释(每小题5分，共15分)1.点的应力状态 2.加工硬化 3．静态再结晶 7． 简答题(10分)得分 评阅人 多晶体的塑性变形有哪些方式？ 8． 计算题(20分)得分 评阅人 已知物体中某点的应力张量为，试将其分解为应力球张量和应力偏张量，并求应力偏张量的第一不变量。

9． 判断题(15分)得分 评阅人 已知某点应力状态试根据Mises屈服准则判断该点是处于弹性状态还是处于塑性状态？设材料屈服应力为。

10． 分析计算题(20分)得分 评阅人 图示圆柱坯料在平行砧板间镦粗，设砧板与坯料间的摩擦力为，试用主应力法求镦粗变形力P。

d h P 南昌大学 科技学院2009～2010学年第一学期期末考试 《塑性成形原理》试卷B答案及评分标准 3.填空题(每空2 分，共 20 分)1.面心立方；

体心立方；

密排六方。.2.最大剪切应力；

等效应力。

3.非线性的；

不重合。

4.抑制；

阻碍或抑制；

抵消或消除。

4.名词解释（每小题5分，共15分）1． 点的应力状态 是受力物体内一点应力的完整描述，是用过受力物体内一点互相正交的三个微分面上的九个应力分量来表示该点的应力，由于切应力互等，故一点的应力状态取决于六个独立的应力分量。

2． 加工硬化 金属的变形抗力随着塑性变形程度增加而增加的现象。

3． 静态再结晶 当变形金属加热到较高温度时，将形成一些位错密度很低的新晶粒，这些晶粒不断增加和扩大，逐渐取代已变形的高位错密度的晶粒。这一过程称为静态再结晶。

5.简答题(10分)多晶体的塑性变形有哪些方式？ 答；

多晶体的塑性变形有晶内变形和晶间变形两种。晶内变形的主要方式是滑移和孪生；

晶间变形主要表现为晶粒之间的相互作用和转动。

6.计算题(20分) 已知物体中某点的应力张量为，试将其分解为应力球张量和应力偏张量，并求应力偏张量的第一不变量。

解：

（7分）(8分)(5分)7.判断题(15分)解：

（10分）弹性状态（5分）8.分析计算题(20分)图示圆柱坯料在平行砧板间镦粗，设砧板与坯料间的摩擦力为，试用主应力法求镦粗变形力P。

解：

（1）切取基元体，标注正应力及摩擦力(5分)（2）建立平衡微分方程（5分）由 得（3）列塑性条件（5分）由有 解得：

（4）考虑边界条件（5分）时，因而，于是

第二篇：材料成形原理 部分答案

材料成形理论基础习题

1、纯金属和实际合金的液态结构有何不同？举例说明

答：纯金属的液态结构式由原子集团、游离原子和空穴组成的，液态金属的结构是不稳定的，而是出于瞬息万变是的状态，即原子集团、空穴等的大小、形态、分布及热运动都出于无时无刻不在变化的状态，这种现象叫做“结构起伏”。而实际合金的液态结构是极其复杂的，其中包含各种化学成分的原子集团、游离原子、空穴、夹杂物及气泡等，是一种“混浊”的液体。实验实际液态金属中还存在成分起伏。例如Al和Al-Si合金相比较，Al-Si合金中由于成分起伏Al与Si的浓度也是出于不断变化中的。

2、液态金属表面张力和界面张力有何不同？表面张力和附加压力有何关系？

答：液体金属的表面张力是质点（分子、原子）间作用力不平衡引起的。而任意两相（固-固、固-液、固-气）的交界面称为界面，由界面间相互作用而产生的力叫界面张力，表面张力可说是界面张力的一个特例。界面张力与两个表面张力之间的关系为：

σAB=σA+σB –wAB，其中σA、σB分别是A、B两物体的表面张力，wAB为两个单位面积界面向外做的功。表面张力与附加压力的关系有拉普拉斯方程描述：P径。

3、液态合金的流动性和充型能力有何不同？如何提高液态金属的充型能力？

答：液态金属本身的流动能力称为“流动性”，是由液态金属的成分、温度、杂质含量等决定的，而与外界因素无关。液态金属的充型性能是一种基本性能。充型能力好，零件的形状就完整，轮廓清晰，否则就会产生“浇不足”的缺陷。液态金属的充型能力首先取决于其金属本身的流动能力，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关，是各种因素的综合反映。

提高金属的充型能力措施：（1）金属性质方面：改善合金成分；结晶潜热L要大；比热、密度大，导热率小；粘度、表面张力小。（2）铸型性质方面：蓄热系数小；适当提高铸型温度；提高透气性。（3）浇注条件方面：适当提高浇注温度；提高浇注压力。（4）铸件结构方面：在保证质量的前提下尽可能减小铸件厚度；降低结构复杂程度。

（1R11R2），其中R1、R2为曲面的曲率半

4、钢液对铸型不浸润，180，铸型砂粒间的间隙为0.1cm，钢液在1520℃时的表面张力σ=1.5N/m,密度ρ液=7500㎏/m3。求产生绩效粘砂的临界压力；欲使钢液不粘入铸型而产生机械粘砂，所允许的压头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、根据Stokes公式计算钢液中非金属夹杂物MnO的上浮速度，已知钢液温度为1500℃，0.0049Ns/m,液7500kg/m,MnO5400kg/m, MnO呈球形，其半径r=0.1mm。

2r(液MnO)g92333V20.11026(75004500)9.8190.00490.0071m/s

6、设想液体在凝固时形成的临界核心是边长为a﹡的立方体形状；①求均质形核是的a﹡和△G的关系式。②证明在相同过冷度下均质形核时，球形晶核较立方形晶核更易形成。解：（1）对于立方形晶核 △G方＝－a3△Gv+6a2σ①

令d△G方/da＝0 即 －3a△Gv+12aσ＝0，则 临界晶核尺寸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均质形核时a*和△G方*关系式为：△G方*＝a*3△Gv（2）对于球形晶核△G球*＝－

43πr*3△Gv+4πr*2σ

临界晶核半径r＝2σ/△Gv，则△G球＝**

23πr△Gv

*3所以△G球*/△G方*＝

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

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

7、设Ni的最大过冷度为319℃，求△G﹡均和r﹡均，已知，Tm=1453℃，L=-1870J／mol，σLC=2.25×10ˉ5J／cm ²，摩尔体积为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、什么样的界面才能成为异质结晶核心的基底？

从理论上来说，如果界面与金属液是润湿得，则这样的界面就可以成为异质形核的基底，否则就不行。但润湿角难于测定，可根据夹杂物的晶体结构来确定。当界面两侧夹杂和晶核的原子排列方式相似，原子间距离相近，或在一定范围内成比例，就可以实现界面共格相应。安全共格或部分共格的界面就可以成为异质形核的基底，完全不共格的界面就不能成为异质形核的基底。

9、阐述影响晶体生长的因素。

晶核生长的方式由固液界面前方的温度剃度GL决定，当GL>0时，晶体生长以平面方式生长；如果GL<0，晶体以树枝晶方式生长。

10、用Chvorinov公式计算凝固时间时，误差来源于哪几个方面？半径相同的圆柱和球体哪个误差大？大铸型和小铸型哪个误差大？金属型和砂型哪个误差大？

用Chvorinov公式计算凝固时间时，误差来源于铸件的形状、铸件结构、热物理参数浇注条件等方面。

半径相同的圆柱和球体比较，前者的误差大；大铸件和小铸件比较，后者误差大；金属型和砂型比较，后者误差大，因为后者的热物性参数随温度变化较快。

11、何谓凝固过程的溶质再分配？它受哪些因素的影响？

溶质再分配：合金凝固时液相内的溶质一部分进入固相，另一部分进入液相，溶质传输使溶质在固－液界面两侧的固相和液相中进行再分配。

影响溶质再分配的因素有热力学条件和动力学条件。

12、设状态图中液相线和固相线为直线，证明平衡常数k。=Const。

设液相线和固相线的斜率分别为mL和mS，如上图：

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

mSCSmLCL**＝1 即 CSCL**＝

mLmS＝k0 由于mL、mS均为常数，故k0＝Const.13、Al-Cu相图的主要参数为CE=33%Cu，Csm=5.65%，Tm=660℃，TE=548℃。用Al-1%Cu合金浇注一细长试样，使其从左至右单向凝固，冷却速度足以保持固-液界面为平界面，当固相无Cu扩散，液相中Cu充

分混合时，求：

①凝固10%时，固液界面的Cs﹡和Cl﹡。②共晶体所占比例。

③画出沿试棒长度方向Cu的分布曲线，并标明各特征值。

CSCLCsmCE6.65%33%（1）溶质分配系数 k0＝===0.171 当fs＝10％时，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）设共晶体所占的比例为fL，则

CL＝C0fLk－1＝CE 0*则fL＝（CEC01k0－1＝（）33%5.65%1)0.171－1＝0.12(3)沿试棒的长度方向Cu的分布曲线图如下：

14、何谓热过冷和成分过冷？成分过冷的本质是什么？

金属凝固时，完全由热扩散控制，这样的过冷称为热过冷； 由固液界面前方溶质再分配引起的过冷称为成分过冷.成分过冷的本质：由于固液界面前方溶质富集而引起溶质再分配，界面处溶质含量最高，离界面越远，溶质含量越低。由结晶相图可知，固液界面前方理论凝固温度降低，实际温度和理论凝固温度之间就产生了一个附加温度差△T，即成分过冷度，这也是凝固的动力。

15、影响成分过冷的因素有哪些？哪些是属于可控制的工艺因素？成分过冷对晶体的生长方式有何影响？晶体的生长方式只受成分过冷的影响么？

影响成分过冷的因素有G、v、DL、m、k0、C0，可控制的工艺因素为DL。

过冷对晶体的生长方式的影响：当稍有成分过冷时为胞状生长，随着成分过冷的增大，晶体由胞状晶变为柱状晶、柱状树枝晶和自由树枝晶，无成分过冷时，以平面方式或树枝晶方式生长。

晶体的生长方式除受成分过冷影响外，还受热过冷的影响。

16、影响成分过冷的因素有哪些？它对材质或成型产品（铸件）的质量有何影响？

影响成分过冷范围的因素有：

成分过冷的条件 GL

vDLk0DLk0v成分过冷的范围为 △＝mLC0(1－k0)－GL，上式中，mL、C0、k0为不变量，所以影响成分过冷范围的因素只有DL、GL和v。

对于纯金属和一部分单相合金的凝固，凝固的动力主要是热过冷，成分过冷范围对成形产品没什么大的影响；对于大部分合金的凝固来说，成分过冷范围越宽，得到成型产品性能越好。

17、铸件典型宏观凝固组织是由哪几部分构成的，它们的形成机理如何？

铸件的典型凝固组织为：表面细等轴晶区、中间柱状晶区、内部等轴晶区。

表面细等轴晶的形成机理：非均质形核和大量游离晶粒提供了表面细等轴晶区的晶核，型

壁附近产生较大过冷而大量生核，这些晶核迅速长大并且互相接触，从而形成无方向性的表面细等轴晶区。

中间柱状晶的形成机理：柱状晶主要从表面细等轴晶区形成并发展而来，稳定的凝固壳层一旦形成处在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的单向热流的作用下，便转而以枝晶状延伸生长。由于择优生长，在逐渐淘汰掉取向不利的晶体过程中发展成柱状晶组织。

内部等轴晶的形成是由于剩余熔体内部晶核自由生长的结果。

18、常用生核剂有哪些种类，其作用条件和机理如何？

常用生核剂有以下几类：

1、直接作为外加晶核的生核剂。

2、通过与液态金属中的某元素形成较高熔点的稳定化合物。

3、通过在液相中造成很大的微区富集而造成结晶相通过非均质形核而提前弥散析出的生核剂。

4、通过在液相中造成很大的微区富集而造成结晶相通过非均质形核而提前弥散析出的生核剂。含强成份过冷的生核剂 作用条件和机理：

1类：这种生核剂通常是与欲细化相具有界面共格对应的高熔点物质或同类金属、非金属碎粒，他们与欲细化相间具有较小的界面能，润湿角小，直接作为衬底促进自发形核。

2类：生核剂中的元素能与液态金属中的某元素形成较高熔点的稳定化合物，这些化合物与欲细化相间界面共格关系和较小的界面能，而促进非均质形核。

3类: 如分类时所述。

4类：强成分过冷生核剂通过增加生核率和晶粒数量，降低生长速度而使组织细化。

19、试分析影响铸件宏观凝固组织的因素，列举获得细等轴的常用方法。

影响铸件宏观凝固组织的因素：液态金属的成分、铸型的性质、浇注条件、冷却条件。获得细等轴晶的常用方法：

（1）向熔体中加入强生核剂。

（2）控制浇注条件：a、采用较低的浇注温度；b、采用合适的浇注

（3）铸型性质和铸件结构：a、采用金属型铸造；b、减小液态金属与铸型表面的润湿角；c、提高铸型表面粗糙度。

（4）动态下结晶细化等轴晶：振动、搅拌、铸型旋转等方法。20、何谓“孕育衰退”，如何防止？

孕育衰退：大多数孕育剂有效性均与其在液态金属中的存在时间有关，即存在着随着时间的延长，孕育效果减弱甚至消失。

解决办法：在保证孕育剂均匀溶解的前提下，应采用较低的孕育处理温度。

21、影响铸件的缩孔和缩松的因素有哪些？请叙述集中防止铸件缩孔和缩松的方法。

影响缩孔和缩松的因素：

（1）影响缩松缩孔大小的因素：金属的性质、铸型条件、浇注条件、铸件尺寸、补缩压力（2）影响灰铸铁和球墨铸铁缩孔和缩松的因素：铸铁成分、铸型刚度 防止缩松、缩孔的方法：顺序凝固、同时凝固

控制缩孔和缩松的工艺措施：使用冒口、补贴、冷铁是防止缩松缩孔的最有效的工艺措施。加压补缩法是防止产生显微缩松的有效方法。

22、铸件的偏析有几种类型，请分类叙述之。微观偏析

（1）晶内偏析：在一个晶粒内出现的成分不均匀现象，常产生于有一定结晶温度范围、能够形成固溶体的合金中。

（2）晶界偏析：溶质元素和非金属夹杂物富集与晶界，使晶界和晶内的化学成分出现差异。它会降低合金的塑性和高温性能，又会增加热裂倾向。宏观偏析：

（1）正常偏析：当合金溶质分配系数k<1时，凝固界面的液相中将有一部分被排出，随着温度的降低，溶质的浓度将逐渐增加，越是后来结晶的固相，溶质浓度越高，当k>1时相反。正常偏析存在使铸件的性能不均匀，在随后的加工中难以消除。

（2）逆偏析：即k<1时，铸件表面或底部含溶质元素较多，而中心部分或上部分含溶质较少。（3）V形偏析和逆V形偏析：常出现在大型铸锭中，一般呈锥形，偏析中含有较高的碳以及硫和磷等杂质。

（4）带状偏析：它总是和凝固的固-液界面相平行。

（5）重力偏析：由于重力的作用而出现化学成分不均匀的现象，常产生于金属凝固前和刚刚开始凝固之际。

23、铸件凝固过程的应力有哪些？

按产生的原因可以分为：热应力、相变应力、机械阻碍应力。

24、铸件冷裂和热裂的影响因素有哪些，如何防止其发生？

铸件冷裂的影响因素：

（1）大型复杂铸件由于冷却不均匀，应力状态复杂，铸造应力大而易产生冷裂（2）铸件冷裂倾向与材料的塑性和韧性有密切关系

附:冷裂是铸件处于弹性状态、铸造应力超过材料的抗拉强度时产生的裂纹。冷裂的预防与消除：

（1）、铸造应力的防止与消除：使铸件冷却均匀，减小各部分的温差，改善铸型及型芯退让性，减小铸件收缩时的阻力。

（2）、生产实际的工艺措施：反变形、设置防变形的“拉肋”、早开箱并立即入炉内暖冷、用浇注系统调整铸件的温度场。

影响铸件热裂的因素：

合金性质、铸型性质、浇注条件、铸型结构

(1)热裂的防止措施：

(2)改善铸型和型芯的退让性，减少铸件收缩时的各种阻力（3）减小铸件各部位温差，建立同时凝固的冷却条件（4）改善铸件结构的设计

第三篇：《金属塑性成形原理》习题（2）答案

《金属塑性成形原理》习题（2）答案

一、填空题

1.设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示：，则单元内任一点外的应变可表示为

＝。

2.塑性是指：

在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。

3.金属单晶体变形的两种主要方式有：

滑移

和

孪生。

4.等效应力表达式：。

5.一点的代数值最大的__

主应力

__的指向称为

第一主方向，由

第一主方向顺时针转

所得滑移线即为

线。

6.平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力

σ

z

=。

7．塑性成形中的三种摩擦状态分别是：

干摩擦、边界摩擦、流体摩擦。

8．对数应变的特点是具有真实性、可靠性和　　　　可加性。

9．就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性　提高。

10．钢冷挤压前，需要对坯料表面进行　　　　磷化皂化　　　润滑处理。

11．为了提高润滑剂的润滑、耐磨、防腐等性能常在润滑油中加入的少量活性物质的总称叫　　　　添加剂。

12．材料在一定的条件下，其拉伸变形的延伸率超过

１００％的现象叫超塑性。

13．韧性金属材料屈服时，密席斯（Mises）准则较符合实际的。

14．硫元素的存在使得碳钢易于产生　　热脆。

15．塑性变形时不产生硬化的材料叫做　　理想塑性材料。

16．应力状态中的　　压　应力，能充分发挥材料的塑性。

17．平面应变时，其平均正应力sm

等于　中间主应力s2。

18．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性

降低。

19．材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为e1＝０.1，第二次的真实应变为e2＝０.25，则总的真实应变e＝　　0.35。

20．塑性指标的常用测量方法

拉伸试验法与压缩试验法。

21．弹性变形机理

原子间距的变化；塑性变形机理

位错运动为主。

二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上

1．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响　　A　　工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。

Ａ、大于；　　　　　　　　　　　Ｂ、等于；　　　　　Ｃ、小于；

2．塑性变形时不产生硬化的材料叫做　　　A。

Ａ、理想塑性材料；　　Ｂ、理想弹性材料；　　　Ｃ、硬化材料；

3．用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为　　　B。

Ａ、解析法；　　　　Ｂ、主应力法；　　　　　　Ｃ、滑移线法；

4．韧性金属材料屈服时，A　　准则较符合实际的。

Ａ、密席斯；　　　Ｂ、屈雷斯加；

Ｃ密席斯与屈雷斯加；

5．由于屈服原则的限制，物体在塑性变形时，总是要导致最大的A

散逸，这叫最大散逸功原理。

Ａ、能量；　　　　　　　Ｂ、力；

Ｃ、应变；

6．硫元素的存在使得碳钢易于产生　　　A。

Ａ、热脆性；　　　　　　　Ｂ、冷脆性；　　　　　Ｃ、兰脆性；

7．应力状态中的　　B　应力，能充分发挥材料的塑性。

Ａ、拉应力；　　　　　　　Ｂ、压应力；　　　　Ｃ、拉应力与压应力；

8．平面应变时，其平均正应力sｍ　　B　　中间主应力s２。

Ａ、大于；　　　　　　　　Ｂ、等于；

Ｃ、小于；

9．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性

B。

Ａ、提高；

Ｂ、降低；

Ｃ、没有变化；

10．多晶体经过塑性变形后各晶粒沿变形方向显著伸长的现象称为　A。

Ａ、纤维组织；　　　　Ｂ、变形织构；　　　　　　　　Ｃ、流线；

三、判断题

1．按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=0.5。

（×）

2．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响小于工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。

（×）

3．静水压力的增加，对提高材料的塑性没有影响。

（×）

4．在塑料变形时要产生硬化的材料叫理想刚塑性材料。

（×）

5．塑性变形体内各点的最大剪应力的轨迹线叫滑移线。

（√）

6．塑性是材料所具有的一种本质属性。

（√）

7．塑性就是柔软性。

（×）

8．合金元素使钢的塑性增加，变形拉力下降。

（×）

9．合金钢中的白点现象是由于夹杂引起的。

（×）

10．结构超塑性的力学特性为，对于超塑性金属m

=0.02-0.2。

（×）

11．影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构。

（√）

12．屈雷斯加准则与密席斯准则在平面应变上，两个准则是一致的。

（×）

13．变形速度对摩擦系数没有影响。

（×）

14．静水压力的增加，有助于提高材料的塑性。

（√）

15．碳钢中冷脆性的产生主要是由于硫元素的存在所致。

（×）

16．如果已知位移分量，则按几何方程求得的应变分量自然满足协调方程；若是按其它方法求得的应变分量，也自然满足协调方程，则不必校验其是否满足连续性条件。

（×）

17．在塑料变形时金属材料塑性好，变形抗力就低，例如：不锈钢

（×）

四、名词解释

1．上限法的基本原理是什么？

答：按运动学许可速度场来确定变形载荷的近似解，这一变形载荷它总是大于真实载荷，即高估的近似值，故称上限解。

2．在结构超塑性的力学特性中，m值的物理意义是什么？

答：为应变速率敏感性系数，是表示超塑性特征的一个极重要的指标，当m值越大，塑性越好。

3．何谓冷变形、热变形和温变形？

答：冷变形：在再结晶温度以下（通常是指室温）的变形。

热变形：在再结晶温度以上的变形。

温变形：在再结晶温度以下，高于室温的变形。

4．何谓最小阻力定律？

答：变形过程中，物体质点将向着阻力最小的方向移动，即做最少的功，走最短的路。

5．何谓超塑性？

答：延伸率超过100%的现象叫做超塑性。

五、简答题

1．请简述有限元法的思想。

答：有限元法的基本思想是：

(1)

把变形体看成是有限数目单元体的集合，单元之间只在指定节点处铰接，再无任何关连，通过这些节点传递单元之间的相互作用。如此离散的变形体，即为实际变形体的计算模型；

(2)

分片近似，即对每一个单元选择一个由相关节点量确定的函数来近似描述其场变量（如速度或位移）并依据一定的原理建立各物理量之间的关系式；

(3)

将各个单元所建立的关系式加以集成，得到一个与有限个节点相关的总体方程。

解此总体方程，即可求得有限个节点的未知量（一般为速度或位移），进而求

得整个问题的近似解，如应力应变、应变速率等。

所以有限元法的实质，就是将具有无限个自由度的连续体，简化成只有有限个自由度的单元集合体，并用一个较简单问题的解去逼近复杂问题的解。

2.Levy-Mises

理论的基本假设是什么？

答：

Levy-Mises

理论是建立在以下四个假设基础上的：

(1)

材料是刚塑性材料，即弹性应变增量为零，塑性应变增量就是总的应变增量；

(2)

材料符合Mises

屈服准则，即；

(3)

每一加载瞬时，应力主轴与应变增量主轴重合；

(4)

塑性变形时体积不变，即，所以应变增量张量就是应变增量偏张量，即

3．在塑性加工中润滑的目的是什么？影响摩擦系数的主要因素有哪些？

答：（1）润滑的目的是:减少工模具磨损；延长工具使用寿命；提高制品质量；降低金属变形时的能耗。

（2）影响摩擦系数的主要因素：

答：1）金属种类和化学成分；

2）工具材料及其表面状态；

3）接触面上的单位压力；

4）变形温度；

5）变形速度；

6）润滑剂

4．简述在塑性加工中影响金属材料变形抗力的主要因素有哪些？

答：（1）材料（化学成分、组织结构）；（2）变形程度；（3）变形温度；

（4）变形速度；（5）应力状态；（6）接触界面（接触摩擦）

5．为什么说在速度间断面上只有切向速度间断，而法向速度必须连续？

答：现设变形体被速度间断面SD分成①和②两个区域；在微段dSD上的速度间断情况如下图所示。

根据塑性变形体积不变条件，以及变形体在变形时保持连续形，不发生重叠和开裂可知，垂直于dSD上的速度分量必须相等，即，而切向速度分量可以不等，造成①、②区的相对滑动。其速度间断值为

6．何谓屈服准则？常用屈服准则有哪两种？试比较它们的同异点？

答：（1）屈服准则：只有当各应力分量之间符合一定的关系时，质点才进入塑性状态，这种关系就叫屈服准则。

（2）常用屈服准则：密席斯屈服准则与屈雷斯加屈服准则。

（3）同异点：在有两个主应力相等的应力状态下，两者是一致的。对于塑性金属材料，密席斯准则更接近于实验数据。在平面应变状态时，两个准则的差别最大为15.5%

7.简述塑性成形中对润滑剂的要求。

答：（1）润滑剂应有良好的耐压性能，在高压作用下，润滑膜仍能吸附在接触表面上，保持良好的润滑状态；

（2）润滑剂应有良好耐高温性能，在热加工时，润滑剂应不分解，不变质；

（3）润滑剂有冷却模具的作用；

（4）润滑剂不应对金属和模具有腐蚀作用；

（5）润滑剂应对人体无毒，不污染环境；

（6）润滑剂要求使用、清理方便、来源丰富、价格便宜等。

8．简述金属塑性加工的主要优点?

答：（1）结构致密，组织改善，性能提高。

（2）材料利用率高，流线分布合理。

（3）精度高，可以实现少无切削的要求。

（4）生产效率高。

六、计算题

1．圆板坯拉深为圆筒件如图1所示。

假设板厚为t,圆板坯为理想刚塑性材料，材料的真实应力为S，不计接触面上的摩擦,且忽略凹模口处的弯曲效应,试用主应力法证明图示瞬间的拉深力为：

（a）拉深示意图

（b）单元体

图1

板料的拉深

答：在工件的凸缘部分取一扇形基元体，如图所示。沿负的径向的静力平衡方程为：

展开并略去高阶微量，可得：

由于是拉应力，是压应力，故，得近似塑性条件为：

联解得：

式中的2．如图2所示，设有一半无限体，侧面作用有均布压应力，试用主应力法求单位流动压力p。

图2

解：

取半无限体的半剖面，对图中基元板块（设其长为

l）列平衡方程：

（1）

其中，设，为摩擦因子，为材料屈服时的最大切应力值，、均取绝对值。

由

(1)

式得：

（2）

采用绝对值表达的简化屈服方程如下：

（3）

从而

（4）

将

（2）（3）（4）式联立求解，得：

（5）

在边界上，由（3）式，知，代入（5）式得：

最后得：

（6）

从而，单位流动压力：

（7）

3．图3所示的圆柱体镦粗，其半径为re，高度为h，圆柱体受轴向压应力sZ，而镦粗变形接触表面上的摩擦力t＝０.２Ｓ（Ｓ为流动应力），sze为锻件外端（r=re）处的垂直应力。

（1）证明接触表面上的正应力为：

（2）并画出接触表面上的正应力分布；

（3）求接触表面上的单位流动压力ｐ，（4）假如re＝100MM，Ｈ＝150MM,Ｓ=500MPa，求开始变形时的总变形抗力Ｐ为多少吨？

解：

（1）证明

该问题为平行砧板间的轴对称镦粗。设对基元板块列平衡方程得：

因为，并略去二次无穷小项，则上式化简成：

假定为均匀镦粗变形，故：

图3

最后得：

该式与精确平衡方程经简化后所得的近似平衡方程完全相同。

按密席斯屈服准则所写的近似塑性条件为：

联解后得：

当时，最后得：

（3）接触表面上的单位流动压力为：

=544MP

（4）总变形抗力:

=1708T

4．图4所示的一平冲头在外力作用下压入两边为斜面的刚塑性体中，接触表面上的摩擦力忽略不计，其接触面上的单位压力为q，自由表面AH、BE与X轴的夹角为，求：

（1）证明接触面上的单位应力q=K（2++2）；

（2）假定冲头的宽度为2b，求单位厚度的变形抗力P；

图4

解：

（1）证明

1）在AH边界上有：

故，屈服准则：

得：

2）在AO边界上：

根据变形情况：

按屈服准则：

沿族的一条滑移（OA1A2A3A4）为常数

（2）单位厚度的变形抗力：

5．图5所示的一尖角为2j的冲头在外力作用下插入具有相同角度的缺口的刚塑性体中，接触表面上的摩擦力忽略不计，其接触面上的单位压力为p，自由表面ABC与X轴的夹角为d，求：

（1）证明接触面上的单位应力p=2K（1+j+d）；

（2）假定冲头的宽度为2b，求变形抗力P。

图5

答：

（1）证明

1）在AC边界上：

2）在AO边界上：

3）根据变形情况：

4）按屈服准则：

5）沿族的一条滑移（OFEB）为常数

（2）设AO的长度为L，则变形抗力为：

6．模壁光滑平面正挤压的刚性块变形模型如图6所示，试计算其单位挤压力的上限解

P，设材料的最大切应力为常数K。

图6

解：首先，可根据动可容条件建立变形区的速端图，如图7所示：

图7

设冲头的下移速度为

。由图7可求得各速度间断值如下：

;

;

由于冲头表面及模壁表面光滑，故变形体的上限功率仅为各速度间隔面上消耗的剪切功率，如下式所示：

又冲头的功率可表示为：

故得：

7．一理想刚塑性体在平砧头间镦粗到某一瞬间，条料的截面尺寸为

2a

×

2a，长度为

L，较

2a

足够大，可以认为是平面变形。变形区由

A、B、C、D

四个刚性小块组成（如图8所示），此瞬间平砧头速度为

ú

i

=1（下砧板认为静止不动）。试画出速端图并用上限法求此条料的单位变形力

p。

图8

解：根据滑移线理论，可认为变形区由对角线分成的四个刚性三角形组成。刚性块

B、D

为死区，随压头以速度

u

相向运动；刚性块

A、C

相对于

B、D有相对运动（速度间断），其数值、方向可由速端图（如图9所示）完全确定。

图9

u

*

oA

=

u

*

oB

=

u

*

oC

=

u

*

oD

=u/sin

θ

=

根据能量守恒：

2P

·

＝

K

（u

*

oA

＋

u

*

oB

＋

u

*

oC

＋

u

*

oD）

又

＝

＝

＝

＝

a

所以单位流动压力：P

=

＝

2K

第四篇：化工原理试题及答案

A卷

1.在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在（滞流层内（或热边界层内)部位,减少热阻的最有效措施是（提高流体湍动程度）。（2分)

1.塔板中溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有（一定高度的液层）。（1分）

2.消除列管式换热器温差阻力常用的方法有三种，即在壳体上加（膨胀节）（采用浮头式）（U管式结构），翅片管换热器安装翅片的目的是（增加面积，增强流体的湍动程度以提高传热系数）。（4分）

3.下列情况下，（D）不是诱发降液管液泛的原因。(2分）

A.液气负荷过大B.过量雾沫夹带C.塔板间距过小D.过量漏液

5.在换热器设计过程中，欲增大一卧式冷凝器的传热面积，从有利于传热角度出发，应采取（C）措施。（2分)

A.增大管径B.在垂直面上增加管数 C.增加管长或水平方向上增加管数

6.在工业上采用翅片状的软气管代替圆钢管的目的（C）。(2分）

A.增加热阻 B.节约钢材，增加美观C.增加传热面积，提高传热效率D.减少热量损失

7.试比较简单蒸馏和间接蒸馏的异同。（7分)

B卷

1.简单蒸馏和间接蒸馏的主要区别是（）。（1分）

2.体积流量增加一倍，孔板流量计的阻力损失为原来的（4）倍；转子流量计的阻力损失为原来的（1）倍；孔板流量计的孔口的速度为原来的（2)倍；转子流量计的流速为原来的（1）倍；孔板流量计的读数为原来的（4）倍；转子流量计的孔隙通道面积为原来的(2)倍。（3分）

3.填料的（比表面积）和（空隙率）是评价填料性能的两个重要指标。（2分）

4.某居民楼的某单元十个用户共用一个供水总管，为使各用户不受其他用户影响，应将管路设计成（支管阻力）为主的管路。（1分）

5.低浓度逆流吸收操作过程中，若其他操作条件不变，仅增加入塔气量，则气相总传质单元高度HOG将(A），气相总传质单元数MOG将(B),出塔气相组成Y2将（A），液相组成X1将（A），溶质回收率将（B）。

A.增加B.减少C.基本不变 D.不确定

6.精馏过程操作线呈直线主要基于（B）。（2分）

A.塔顶泡点回流B.恒摩尔流假定C.理想物系D.理论板数假定

7.对流传热系数关联式中，普朗特数是关于(C)的函数。（2分）

A.对流传热B.流动状态C.物性影响D.自然对流影响

8化工过程中常用的泵有，其中属于正位移泵的是（B）。

a.离心泵 b.往复泵 c.齿轮泵d.螺杆泵

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

思考题:试说明在多层壁的热传导中，确定层间界面温度的实际意义？（5分)

了解或掌握各层材料的热导率在一定条件下的特性。如由多层保温材料构成的冷库壁面中，有些保温材料吸水后热导率有很大的提高，保温能力下降。因此，在这种保温材料中的最低温度要高于所处环境下湿空气的露点，以保证湿空气中的水汽不会凝结成水，保证冷库壁面的保温性能。

第五篇：微机原理试题及答案

微机原理与接口技术模拟试题

-1.实现DMA传送，需要()

①CPU通过执行指令来完成 ②CPU利用中断方式来完成 ③CPU利用查询方式来完成④不需要CPU参与即可完成 0 下面哪种说法不正确()

①内存地址也可做为接口地址使用

②内存地址不可做为接口地址使用

③接口地址不可做为内存地址使用

④接口地址也可做为外存地址使用

一、单项选择题(每小题1分，共16分)1.指令MOV AX,[BX][SI]中源操作数的寻址方式是()A.寄存器间接寻址 B.变址寻址 C.相对寻址 D.基址变址寻址

2.8086 CPU内有指示下条指令有效地址的指示器是()A.IP B.SP C.BP D.SI 3.设串行异步传送的数据格式是7个数据位、1个起始位，1个停止位、1个校验位，波特率为2400，则每秒钟传送的最大字符数为()A.100个 B.120个 C.10个 D.240个 4.采用高速缓存(cache)的目的是()A.扩大主存容量 B.提高CPU运行速度 C.提高总线速度 D.提高主存速度

5.在DMA方式下，数据从内存传送到外设的路径是()A.内存→CPU→总线→外设 B.内存→DMAC→外设 C.内存→数据总线→外设 D.外设→内存

6.若8086 CPU主频为8MHz，则其基本总线周期为()A.200ns B.500ns C.125ns D.250ns 7.8253工作在哪几种方式时，可输出1个时钟周期宽度(1clk)的负脉冲()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响应INTR和NMI中断时，相同的必要条件是()A.当前总线空闲 B.允许中断

C.当前访问内存结束 D.当前指令执行结束 9.8251A的操作命令字的作用是()A.决定8251A的数据传送格式 B.决定8251A实际操作 C.决定数据传送方向 D.决定8251A何时收/发数据 10.用2K×4位的RAM芯片组成16K字节的存储器，共需RAM芯片和片选地址分别为()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______两种寻址方式外，其它各种寻址方式的操作数均在存储器中。()A.立即寻址和直接寻址 B.寄存器寻址和直接寻址 C.立即寻址和寄存器寻址 D.立即寻址和间接寻址

12.设8259A当前最高优先级为IR5，若要使下一循环IR2为最低优先级，则OCW2应设为()A.01100010 B.11100000 C.11000010 D.11100010 13.设置特殊屏蔽方式的目的是()A.屏蔽低级中断 B.响应高级中断 C.响应低级中断 D.响应同级中断

14.设8255A的方式选择控制字为9BH，其含义是()A.A、B、C口全为输出 B.A、B、C口全为输入 C.A、B口为方式0且输出 D.以上都不对

15.8086/8088 CPU系统中最大模式下增加总线控制器8288的目的是()A.提高总线控制能力 B.提高总线驱动能力 C.控制协处理器 D.解决总线共享控制问题 16.同步通信传输信息时，其特点是()A.每个字符的传送不是独立的 B.字符之间的传送时间长度可不同 C.通信双方必须同步 D.字符发送速率由数据传输率确定

二、填空题(每空0.5分，共16分)1.一台完整的微型计算机应由________________________________四部分组成。2.只有________________________________时，CPU才执行总线周期，总线接口部件BIU的功能是________________________________。

3.总线标准是指____________________________________________。

4.时钟周期是CPU的时间基准，它由计算机的________________决定，若8086的时钟周期为250ns，则基本总线周期为________________。

5.最小模式系统除CPU、存储器、I/O接口和总线外，至少还应配置________________________________三种芯片部件。6.8086CPU响

应

可

屏

蔽

中

断的条

件

是_____________________________________________________________________________________________。

7.8086 CPU中的状态标志是____________________________________________。8.一个完整的中断过程包括____________________________________________四个阶段。确定可屏蔽中断优先级的方法通常有____________________________________________三种。9.执行一

条

指

令

所

需的总

时

间

为____________________________________________之和。

10.CPU执行IN、OUT指令，在硬件上会使______________________信号有效。11.最小模式系统中除CPU以外的总线主模块是__________________，它与CPU间通过____________________两个信号来交换总线控制权。12.在存储

器

系

统

中

实

现

片

选的方

法

有____________________________________________三种。

13.用8K×8位的RAM芯片组成16K×16的存储器时，所需的RAM芯数、片内地址和产生片选信号的地址分别为____________________________。14.CPU与外

设

见的数

据

传

送三

控种

制，方

式其

有中___________________________________________________________________适用于高速数据传输。15.中断系统的基本功能是____________________________。

16.8255A中共有________________个8位端口，其中_____________口既可作数据口，又可产生控制信号，若要所有端口均为输出口，则方式选择字应为____________________________。

17.若要读取8253的当前计数值，则必须____________________________，若要其输出一正跳变沿信号，应选择工作方式____________________________。18.8251A的方式字、操作命令字和状态自三者间的关系是____________________________________________________________________________________。

19.DMA控制器可处于_______________________两种工作状态，DMA控制器的传送方式

（工

作

模

式）

有________________________________________________________四种。20.条件传送时，一个数据的传送过程包括________________________________________________________三个环节。21.外总线也叫____________________________，微机外总线通常有____________________________两种。

三、计算题(每小题4分，共12分)1.在串行异步传送中一个串行字符由1个起始位，7个数据位，1个校验位和1个停止位组成，每秒传送120个字符，则数据传送的波特率应为多少？传送每位信息所占用的时间为多少？

2.已知：I/O端口译码电路如图所示，请指出y1和y4的地址范围及操作类型。3.已知8251A的方式字为DAH，那么发送的字符格式应是怎样的？若要使接收和发送时的波特率分别为600波特和2400波特，则加在RxC和TxC引脚上的接收时钟和发送时钟应各为多少？

四、简答题(每小题5分，共20分)1.8259A中的中断屏蔽寄存器IMR和8086/8088的中断允许标志IF有何区别？在中断响应过程中，它们怎样配合起来工作？

2.用8K×8位的RAM芯片，8K×8位的EPROM芯片和3-8译码器74LS138构成一个16K×16位的RAM和16K×16位的ROM存储器，8086工作在最小模式，各需要多少芯片？画出该存储器的组成框图及其与CPU的连接图，写出各芯片的地址范围。

3.根据总线所处位置可分为哪几类？总线操作可分为哪几个阶段？RS-232C串行总线是用于哪两个设备间的串行通信标准？该标准包括哪些内容？

4.A/D转换器与系统连接时需要考虑哪些问题？一个完整的微机的A/D、D/A通道应包括哪几部分？

五、应用题(每小题12分，共36分)1.某微机系统中使用1片8253，其端口地址为300H、301H、302H、303H，系统提供的计数脉冲频率为500KHz，CLK1由8253内其它计数器提供，对8253的初始化程序如下所示，阅读该程序，请完成：(1)对程序加上适当注释。

(2)指出各计数器的工作方式、计数初值。

(3)各个计数器输出的定时信号形式及周期或频率。

(4)画出8253及其与系统总线的硬件连接图(端口译码电路用框图表示即可)。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系统中用8255A作打印机接口电路，用PA口作数据输出，CPU采用中断方式与8255A传送数据，要求输出一个数据后，从8255A的PC上输出一个负脉冲作为打印机的输入选通信号。设8255A的端口地址为80H、81H、82H和83H，输出数据存放在内存中2000H:3000H开始的单元中，中断服务程序的入口地址为3000H:2000H，中断类型码为11。要求：

(1)编写完成上述要求的初始化程序(即主程序)和输出10个字符的中断服务字程序。

(2)所有程序均应加适当注释和必要参数说明。

3.按下列要求对8251A进行初始化，并加适当注释。

(1)要求工作于异步方式，波特率系数为16，奇校验，8位数据位，1位停止位。(2)允许接收、允许发送、全部错误标志复位。

(3)查询8251A的状态字、当接收准备就绪时，则从8251A输入数据，否则等待。设8251A的控制口地址为3F2H，数据口地址为3F0H。