材料成形模拟技术-例题讲解
材料成形原理习题集及解答
6.3 Mg、S、O 等元素如何影响铸铁中石墨的生长。 7.1 界面作用对人工复合材料的凝固有何影响/ 7.2 任意一种共晶合金能制取自生复合材料吗？为什么？ 8.1 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？ 8.2 常用生核剂有哪些种类，其作用条件和机理如何？ 8.3 试分析影响铸件宏观凝固组织的因素，列举获得细等轴晶的常用方法。 8.4 何谓“孕育衰退”，如何防止？ 9.1 说明焊接定义，焊接的物理本质是什么？采取哪些工艺措施可以实现焊 接？ 9.2 传统上焊接方法分为哪三大类？说明熔焊的定义。 9.3 如何控制焊缝金属的组织和性能？ 9.4 给出 HAZ 的概念。焊接接头由哪三部分组成？ 10.1 何为快速凝固，其基本原理是什么？ 10.2 定向凝固技术有哪些应用？
=有一高为 H 的圆柱体，先均匀拉伸到 2H，再均匀压缩回 H，设在
变形过程中体积保持不变，试分别求出这两个阶段的对数应变、等效
对数应变及最终的对数应变、等效对数应变？
3、设薄球壳的半径为 R，厚度为 t（ t ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
材料成形参考习题及答案
材料成形理论基础习题第一部分 液态金属凝固学1. 纯金属和实际合金的液态结构有何不同？举例说明。
答：（1）纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成。
原子集团的空穴或裂纹内分布着排列无规则的游离原子，这样的结构处于瞬息万变的状态，液体内部存在着能量起伏。
实际的液态合金是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡组成的鱼目混珠的“混浊”液体，也就是说，实际的液态合金除了存在能量起伏外，还存在结构起伏。
（2）例如钢液，在钢液中主要为Fe ，含有C 、Si 、S 、P 、Mn 、O 、H 等元素。
这些元素或以原子集团存在，或以高熔点化合物如SiO 、CaO 、MnO 等形式存在，共同构成有较大成分起伏的钢液主体以及杂质、气体和空穴等。
2. 液态金属的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：（1）液态金属的表面张力是界面张力的一个特例。
表面张力对应于液－气的交界面，而界面张力对应于固－液、液－气、固－固、固－气、液－液、气－气的交界面。
（2）表面张力与附加压力符合下列公式的关系：1211r r ρσ=+（）式中r 1、r 2分别为曲面的曲率半径。
附加压力是因为液面弯曲后由表面张力引起的。
3. 液态合金的流动性和充型能力有何异同？如何提高液态金属的充型能力？答：（1）液态金属的流动性和冲型能力都是影响成形产品质量的因素；不同点：流动性是确定条件下的充型能力，是液态金属本身的流动能力，由液态合金的成分、温度、杂质含量决定，与外界因素无关。
而充型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关。
（2）提高液态金属的冲型能力的措施：1）金属性质方面：①改善合金成分；②结晶潜热L 要大；③比热、密度、导热系大；④粘度、表面张力大。
2）铸型性质方面：①蓄热系数大；②适当提高铸型温度；③提高透气性。
3）浇注条件方面：①提高浇注温度；②提高浇注压力。
4）铸件结构方面：①在保证质量的前提下尽可能减小铸件厚度；②降低结构复杂程度。
工程材料及成型技术基础考试模拟题含答案
工程材料及成型技术基础考试模拟题含答案一、单选题（共90题，每题1分，共90分）1、晶体中的位错属于( )A、线缺陷B、点缺陷C、面缺陷D、体缺陷正确答案：A2、可锻铸铁的石墨形态是( )A、片状B、蠕虫状C、球状D、团絮状正确答案：D3、对薄壁弯曲件,如弯曲半径过小则会引起( )A、回弹B、裂纹C、拉穿D、飞边正确答案：B4、影响金属材料可锻性的主要因素之一是( )。
A、化学成分B、锻工技术水平C、锻件大小D、锻造工序正确答案：A5、关于球墨铸铁,下列叙述中错误的是( )。
A、塑性较灰口铸铁差B、可以进行调质,以提高机械性能C、铸造性能不及灰口铸铁D、抗拉强度可优于灰口铸铁正确答案：A6、模锻无法锻出通孔,一般需在孔中留下一层厚度为4~8mm的金属,这层金属称为( )A、余块B、飞边C、加工余量D、冲孔连皮正确答案：D7、工具钢的最终热处理是()A、淬火+低温回火B、调质C、渗碳D、球化退火正确答案：A8、固溶体和它的纯金属组元相比( )A、强度低,但塑性高些B、强度高,但塑性低些C、强度高,塑性也高些D、强度低,塑性也低些正确答案：B9、锻件的纤维组织使锻件在性能上具有方向性,从而影响锻件质量,它( )。
A、不能消除也不能改变B、可用热处理消除C、只能用多次锻造使其合理分布D、可经锻造消除正确答案：C10、某厂用冷拉钢丝绳吊运出炉热处理工件去淬火,钢丝绳承载能力远超过工件的重量,但在工件吊运过程中,钢丝绳发生断裂,其断裂原因是由于钢丝绳( )。
A、超载B、形成带状组织C、产生加工硬化D、发生再结晶正确答案：D11、对压铸而言,下列说法正确的是( )。
A、可浇厚大件B、铸件可通过热处理来提高强度C、可浇高熔点合金D、铸件不能热处理正确答案：D12、普通灰铸铁件生产时,工艺上一般采取的凝固原则是( )。
A、逐层凝固B、糊状凝固C、同时凝固D、定向凝固正确答案：C13、共析钢奥氏体化后,在A1~680℃范围内等温,其转变产物是( )。
钣金成型例题讲解要点
钣金成型例题讲解一、背景当前，制造行业加工工艺的趋势正朝着高新技术的方向发展。
由于新产品、新技术的开发成本太高、开发时间过长，加上开发成果没有保障，越来越多的公司在研发、制造过程中开始注重仿真技术的应用。
采用ABAQUS对加工工艺进行模拟有着诸多优点：1.数值模拟减少了耗时的原型实验，缩短了产品投放市场的时间；2.合理的参数设计可以降低对工件的损耗；3.合理的坯料设计，减少了飞边，也减少原材料的浪费；4.对模具的设计、加工提供合理建议；5.优化加工过程，提高产品成型质量；采用ABAQUS进行仿真模拟的目的：1.节约开发成本2.加快研发速度3.提高产品质量二、问题的描述本实例模拟油箱的冲压成型过程。
图1为实际的油箱形状，是由两个如图2所示的结构组成，考虑冲压成型过程中，它的结构的对称性，我们通过建立图3所示的结构，对其进行模拟分析，达到分析整个油箱成型分析的目的。
首先，我们将通过ABAQUS/CAE完成图4所示的装配图，其中平面铝板将被冲压成型为图3的结构。
图1 图2 图3成型模具－阳模压边条金属板成型模具－阴模图4三、建立模型3.1创建成型模具－阳模1、首先运行ABAQUS/CAE，在出现的对话框内选择Create Model Database。
2、在主菜单model中命名新建模型为Formingexample，并保存文件为examle_forming.cae。
3、从Module列表中选择Part，进入Part模块。
4、选择Part→Create来创建一个新的零件。
在提示区域会出现这样一个信息。
图55、CAE弹出一个如图5的对话框。
将这个零件命名为punch，确认Modeling Space、Type和BaseFeature的选项如下图。
输入300作为Approximate size的值。
点击Continue。
ABAQUS/CAE初始化草图，并显示格子。
6、在左侧工具条上点击，在提示栏中依次输入下表的坐标点，采用图标连接1和2点、6和7点，采用连接图中2、3、4点和4、5、6点。
钣金冲压成型例题讲解I
钣金成型例题讲解一、背景当前，制造行业加工工艺的趋势正朝着高新技术的方向发展。
由于新产品、新技术的开发成本太高、开发时间过长，加上开发成果没有保障，越来越多的公司在研发、制造过程中开始注重仿真技术的应用。
采用ABAQUS对加工工艺进行模拟有着诸多优点：1.数值模拟减少了耗时的原型实验，缩短了产品投放市场的时间；2.合理的参数设计可以降低对工件的损耗；3.合理的坯料设计，减少了飞边，也减少原材料的浪费；4.对模具的设计、加工提供合理建议；5.优化加工过程，提高产品成型质量；采用ABAQUS进行仿真模拟的目的：1.节约开发成本2.加快研发速度3.提高产品质量二、问题的描述本实例模拟油箱的冲压成型过程。
图1为实际的油箱形状，是由两个如图2所示的结构组成，考虑冲压成型过程中，它的结构的对称性，我们通过建立图3所示的结构，对其进行模拟分析，达到分析整个油箱成型分析的目的。
首先，我们将通过ABAQUS/CAE完成图4所示的装配图，其中平面铝板将被冲压成型为图3的结构。
三、建立模型3.1创建成型模具－阳模1、首先运行ABAQUS/CAE ，在出现的对话框内选择Create Model Database 。
2、在主菜单model 中命名新建模型为Forming example ，并保存文件为examle_forming.cae 。
3、从Module 列表中选择Part ，进入Part 模块。
4、选择Part→Create 来创建一个新的零件。
在提示区域会出现这样一个信息。
5、CAE 弹出一个如图5的对话框。
将这个零件命名为punch ，确认Modeling Space 、Type 和BaseFeature 的选项如下图。
输入300作为Approximate size 的值。
点击Continue 。
图 1图2成型模具－阳模金属板压边条成型模具－阴模图4图3图5ABAQUS/CAE 初始化草图，并显示格子。
6、在左侧工具条上点击 ，在提示栏中依次输入下表的坐标点，采用图标 连接1和2点、6和7点，采用 连接图中2、3、4点和4、5、6点。
材料成型理论基础习题解答-课件
则所求旳应变球张量
0.067
εmδij
0
0
0 0.067
0
0
0
103
0.067
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11
再根据
εij
εij
εmδij
εx
εm γ yx
γzx
γxy εy εm
γzy
γxz γ yz
求得应变偏张量
εz εm
0.267
εij
0.05
0.15
0.05 0.133
τ 108.68 （MPa）
S 111.76
故
τ
108.68
（MPa） 为所求。
σ 26.04
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6
9. 某受力物体内应力场为： x 6xy 2 c1x3 ， y 3 2 c2xy2 ，
xy c2 y 3 c3 x 2 y ， z yz zx 0 ，
……………②
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将②式代入Tresca和Mises屈服准则可得
2 2
S
4
S
1
……………Tresca屈服准则
2
2
S
3
S
1
……………Mises屈服准则
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8. 已知材料旳真实应力-应变曲线方程为Y B 0.4，
若试样已经有伸长率 =0.25, ，试问试验还要增长多 少才会发生颈缩？
代入题设条件，可得
εx
0.2 y 103
0.2 103, γxy
γyx05 103
εy
0.2z 103
0.2 103, γyz
γzy
1 2
材料成形现在模拟技术.
西安建筑科技大学研究生课程考试试卷考试科目：材料成型现代模拟技术课程编码：任课教师：邹德宁考试时间：学号：1204240572 学生姓名：宋晔1. 通过考察处于导热过程中各向同性物质的微元体积（δx δy δz ）的能量平衡，见下图1，建立导热微分方程式。
（15分）图1 直角坐标系导热方程式的微元体解：首先要了解傅立叶定律，傅立叶定律⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂-=⋅-=k j i z T y T x T gradT q λλ 其中，i ，j ，k 分别为x ，y ，z 坐标轴上的单位矢量。
λ为导热率（单位Km W⋅）。
其含义表示，单位时间内，通过某单位截面上的热流q（单位2mW ），与该处的温度梯度gradT 成正比，但方向相反。
其次，导热微分方程的推导依据，根据能量守恒定律与傅立叶定律，建立导热物体中的温度场应满足的数学表达式，即导热微分方程；A E Q +∆=Q ，物体在单位时间内获得的热量； E ∆，物体在单位时间内内能的增加； A ，物体对外界所做的功。
对于固体来说，温度改变导致体积变化对环境所做的功A 可忽略不计，上式变为：E Q ∆=xdQ x+δx dQ x z dQ y最后，直角坐标系下导热微分方程的推导 考察dt 时间内微元体中：[导入与导出净热量] + [内热源发热量] = [热力学能的增加] 1. 导入与导出微元体的净热量（1）dt 时间内、沿x 轴方向、经垂直于x 轴 的热量导入表面导入的热量：dydzdt q dQ x x ⋅= (单位J )同理，dt 时间内、沿x 轴方向、经垂直于x 轴 的热量导出表面导出的热量：dydzdt q dQ dx x dx x ++= (单位J )x q ，dx x q +分别为热量导入面和导出面上的热流密度，单位2m W。
请注意，事实上这里有：dx x q q q xdx x x ∂∂-=-+，所以导入与导出的热量差为：dydzdt dx x q dQ dQ xdx x x ⋅∂∂-=-+ (单位J )同理：（2）dt 时间内、沿y 轴方向、经垂直于y 轴 的两表面导入导出的热量差：dxdzdtdy yq dQ dQ y dy y y ⋅∂∂-=-+ (单位J )（3）dt 时间内、沿z 轴方向、经垂直于z 轴 的两表面导入导出的热量差：dxdydt dz z q dQ dQ zdz z z ⋅∂∂-=-+ (单位J )2． 微元体自身的发热量dt 时间内，微元体自身的发热量dv Q ：dxdydzdt q Q v dv =3．微元体热力学能的增量（即微元体温度升高耗费的能量）dt 时间内，微元体温度升高耗费的能量T Q ∆：dxdydz dt t TcQ T ⋅∂∂=∆ρ根据前面所述的能量守恒，有：[]Tdv dz z z dy y y dx x xQ Q dQ dQ dQ dQ dQ dQ∆+++=+-+-+-)()()(即dxdydz dt t Tc dxdydzdt q dxdydt dz z q dxdzdt dy y q dydzdt dx x q vz y x ⋅∂∂=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅∂∂-⋅∂∂-⋅∂∂-ρ整理得：t T c q z q y q x q vz y x ∂∂=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂-∂∂-∂∂-ρ又因为傅立叶定律，即⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂-=⋅-=k j i z T y T x T gradT q λλ ，所以： 22x T x q x ∂∂-=∂∂λ， 22y T y q y ∂∂-=∂∂λ， 22z T z q z ∂∂-=∂∂λ，带入上式，得直角坐标系下的导热微分方程：t Tcq z T y T x T v ∂∂=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂+∂∂ρλ2222222. 右下图所示了绝热、给定热流密度qr 、对流、定温、辐射换热等五种边界表面的二维矩形区域网格，请用能量平衡法建立各种换热边界条件下的节点方程。
材料成型计算机模拟技术作业题
《材料成型计算机模拟技术》
课程大作业
一、有限元分析模型建立
1.建立好的整个模型（如图1所示）
图1
2.模型所采用的单元数目、节点数目统计（如图2所示）
图2—a 压边圈的网格节点统计图2—b 凸模的网格节点统计
图2—c 板料的网格节点统计图2—d 凹模的网格节点统计
3.所用板料的名称、厚度、材料力学模型、摩擦系数的选取
板料名称：DQSK 36
厚度：1.0mm
材料力学模型：
4.压边圈的形式及压边力的大小
压边圈的形式：双边压边
及压边力：200KN
5.加载速度的大小
加载速度：5000mm/s
二、坯料大小的计算及排样
坯料尺寸：148.237×129.991mm2
排样方式:One-up Nesting（如图3）
图3
材料利用率:93.83%
三、拉深模拟计算及结果分析
通过坯料反求工程求解出来的坯料大小，再对凸凹模的位置以及冲压工序进行设置，得到最后的成形结果如下所示：
成形极限图：
应力分布图：
第一主应力图
第二主应力图
第三主应力图
最大剪切应力图应变分布图：
最大主应变
最小主应变
平面应变图厚度分布图：
坯料边缘流动分布图：
小结:经过一段时间的学习，我学会简单使用Dynaform分析软件，更重要的是掌握了如何对了个零件进行有限元分析，零件的前处理，后处理及结果是否符合要求等，对自己的专业知识加以巩固及扩展，在今后的学习中，应更加深入的对此学习，了解，注重原理的基础上熟练使用软件操作。
虽然现在对有限元分析只有初步了解，但在今后的努力学习中，相信自己能做的更好，更深入其原理知识。
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例题讲解
华中科技大学
周建新
Tel: 027-87541922 Email: zhoujianxin1975@
主要内容
1、考试题型 2、填空题 3、名词解释 4、简答题 5、问答题
2
第一节 考试题型
(1)填空题 (2)名词解释 (3)简答题 (4)问答题
3
第二节 填空题 (1/4)
17
第四节 简答题(8/10) 6．请推导 y=f(x) 的二阶中心差商的精度。
18
第四节 简答题(9/10)
19
第四节 简答题(10/10)
20
第五节 问答题(1/5) - 范围
21
第五节 问答题(2/5)
– 重点
22
第五节 问答题(3/5)
– 重点
23
第五节 问答题(4/5)
– 重点
3．以华铸CAE为例，阐述材料成形模拟CAE软件的主要功能模块与操作过程。
24
第五节 问答题(5/5)
– 重点
4．以华铸CAE为例，阐述材料成形模拟CAE软件的基本模块与功能，并说明如何利 用CAE软件进行工艺分析与优化?
25
1．简述有限元法求解的基本过程。
13
第四节 简答题(4/10) 2．简述有限差分法求解的基本过程。
14
第四节 简答题(5/10) 3．请推导 y=f(x) 的二阶向前差分。
15
第四节 简答题(6/10) 4．请推导 y=f(x) 的二阶向后差分。
16
第四节 简答题(7/10) 5．请推导 y=f(x) 的一阶中心差商的精度。
4
第二节 填空题 (2/4)
5
第二节 填空题 (3/4)
6
第二节 填空题 (4/4)
7
第三节 名词解释(1/3)
8
第三节 名词解释(2/3)
9
第三节 名词解释(3/3)
10
第四节 简答题(1/10)
- 范围
11
第四节 简答题(2/10)
- 范围
第四节 简答题(3/10)
– 重点