材料成型原理试卷二B试题及答案

重庆工学院考试试卷（B）

一、填空题（每空1分，共30 分）

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σｍ中间主应力σ２。

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ε１＝０.1，第二次的真

实应变为ε２＝０.25，则总的真实应变ε＝。

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）

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m

=，对于超塑性金属m =0.02-0.2。（）

S'ε

k

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）

1、定向凝固原则

2、偏析

四、简答题（每题8分，共16 分）

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)

1. 某理想塑性材料，其屈服应力为100N/mm 2 ，某点的应力状态为

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/mm 2） 。{提示：σ3-15σ2+60σ-54=0可分解为：

（σ-9）（σ2-6σ+6）=0）}。

4 2 3 2 6 1 3 1 5

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： 0

002ln

d R S t d P βπ=

重庆工学院考试试卷（B ）

一、填空题（每空1分，共 30 分）

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。

a) 拉深示意图 b) 单元体

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σｍ等于中间主应力σ２。

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ε１＝０.1，第二次的真

实应变为ε２＝０.25，则总的真实应变ε＝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）

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m

=，对于超塑性金属m =0.02-0.2。（×）

S'ε

k

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）

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）

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)

2. 某理想塑性材料，其屈服应力为100N/mm 2 ，某点的应力状态为

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/mm 2） 。{提示：σ3-15σ2+60σ-54=0可分解为：（σ-9）（σ2-6σ+6）=0）}。

4 2 3

2 6 1

3 1 5

答案：

3

2

12312233

2

1230

15

60

6054

1560540

933x y z x yx y

zy z xz xy

y

yz

z

zx

x

I I I I I I I σσσσσσστσ

τσττστστσσσσσσσ---==++=-=

+

+

==-=-+-===+

=-

得出：解得：

，

2

6.7/100s N mm σσ=<=

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： 0

002ln

d R S t d P βπ=

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：

()()2sin

2

r r

r d rd t d r d r d t d rt θθσθσ

σθσ-++-=

展开并略去高阶微量，可得

r

dr d r r )

(θσσσ+-=

由于r σ是拉应力，θσ是压应力，故13,r θσσσσ==-， 得近似塑性条件为s r βσσσσσθ=+=-31 联解得：C r r +-=-

ln σβσ 式中的-σ为s σ的积分中值，-

σ=S 当R=R 0时，0=r σ得：

0ln R C -

=σβ

最后得拉深力为：0

002ln

d R S t d P βπ=