西安石油大学材料成型技术基础期末试题

（系）主任审核(签字) …线………………………………………

2008-2009 学年第 二 学期考试题（卷） 课程名称 使用班级 题 号 成 绩 材料成型基础 材料成型及控制工程 一 考试性质 考试方法 六 试卷类型 人 数 十 A 二 三 四 五 七 八 九 总 成 绩 一、填空题（每空1分，共20分） 1．液态金属本身的流动能力主要由液态金属的 、______

室研…教… … …记 … …标 … …何 …任师 …教…作题订命 …准 … …不 … …内 …以 … …线 名 …姓…订… …装 … 装 … … … … 号 …学…… … … … … … … … 级…班…和 等决定。 2．液态金属或合金凝固的驱动力由 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 ，当温度梯度为负时，晶体的宏观生长方式为 。 5．液态金属凝固过程中的液体流动主要包括________. 。 6．液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为 。 7．铸件宏观凝固组织一般包括 、 和 三个不同形态的晶区。 8．内应力按其产生的原因可分为 、 和 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 、______,和 三个收缩阶段。 10．铸件中的成分偏析按范围大小可分为 和 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 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 。 第 1 页 共 9 页

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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?ｍ B 中间主应力?２。 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）

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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S?k?'m，对于超塑性金属m =0.02-0.2。 （ X ）

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。 ……线…… ……记……标……何…任……作 … 订准 … …不 … …内 …以 …名 …线姓… …订 … …装 装 … … … … 号 …学…… … … … … … … … … 级…班（ √ ）

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） 1．晶体择优生长

2．偏析

五、简答题（每题14分，共56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。

2.简述提高金属塑性的主要途径。

六、计算题(每题14分，共56分)

1. 某理想塑性材料，其屈服应力为100N/mm2 ，某点的应力状态为

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2 6 1 第 3 页 共 9 页 3 1 5

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?ij = 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.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

p??SInDd 。

3．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：（15分） P??d0t?Sln2R0d

0

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4．图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：（13分）

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；

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… ……………………………………线…… ……记……标……何…任……作 … 订准 … …不 … …内 …以 …名 …线姓… …订 … …装 装 … … … … 号 …学…… … … … … … … … … 级…班 本科课程考试参考答案与评分标准 2008-2009 学年第 二 学期 课程名称：材料成型基础 考试性质： 试卷类型：A 考试班级：材料成型及控制工程 考试方法： 命题教师： 一、填空题（每空2分，共40分） 1． 成分 、 温度，杂质含量。 2． 过冷度 。 3． 平面长大方式 ， 树枝晶长大方式 。 5． 自然对流 强迫对流 。 6． 热过冷 。 7． 表层细晶粒区 、 中间柱状晶区 内部等轴晶区 8． 热应力 、 相变应力 机械应力 9． 液态收缩 、 凝固收缩 固态收缩 10． 微观偏析 和 宏观偏析 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）。 AABABABBB 三、判断题（对打√，错打×，每题1分，共7分） X X X√X X X 四、名词解释（每题4分，共8分） 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） 1. 第 6 页 共 9 页

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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.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) 1

Z X Y 答案： 由 ??6.7?N3/?mmI?221???I2s???100I3? 0因此,该点处于弹性状态。I1??x??y??z?15 2.

?I?yx?z?xz2??x??y?zy??60?xy?y?yz?z?zx?x I2??60I3?54得出：?3?15?2?60??54?0解得：?1?9，?2?3?3，?3?3?3

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

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轴对称的，??z,???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：

d???d????????0

根据屈服准则，有

???????Sd?d?

???S?积分得：????SlnCP 利用边界条件决定常数 C：

当P?D2时，???0

则： C?2D

因此得 ?2P???SlnD

当P?d2时，有最大的压力—P，

所以

P??SlnDd

3．证明：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：

?rrd?t?(?r?d?r)(r?dr)d?t?2?d??sin2drt?0

展开并略去高阶微量，可得

d?r??(?r???)drr

由于?r是拉应力，??是压应力，故?1??r,?3????，得近似塑性条件为?1??3??r?????? 联解得：??r????lnr?C

式中的

????为?的积分中值,?=S。当R?R0时，?r?0，得C???lnR0。最后得拉深力为

P??d0t?Sln2R0d

0

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4． 证明：在AH边界上：

?AH??4??

?y??xy?0故?1??y?0，?3??x

?1??3?2K屈服准则：

??1??3 mH?2得：?13??2K,?mH?2(?1??2)??K

在AO边界上：?3?AO?4,?xy?0,?y??q(q取正值)根据变形情况：

?x??y

按屈服准则：?x??y?2K

?x??y?2K??q?2K?1

mo?2(?x??y)?K?q沿?族的一条滑移（OA1A2A3A4）?为常数

?m0?2K?0??mH?2K?HK?q?2K3?4??K?2K(?4??)

q?K(2???2?)单位厚度的变形抗力：

P?2bq?2bK(2???2?)

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