工程实践训练基础 第3章
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创新工程实践答案2017
创新工程实践2017答案第一章：1、创新设计思维是A. 以人为本的学科B. 一套创新的方法论C. 创新可以流程化D. 前三者都是2、创新设计思维具有三大步骤，下面哪一个不属于三大步骤A. 构思B. 生产C. 启发D. 实施3、创新设计思维的IDEO的六大阶段，正确的是A. 理解、观察、总结、构思（头脑风暴、制作模型、测试、完善）、沟通、实施；B. 范围、探索、酝酿、合成、路线图、实施；C. 主题设定、深层次探索、头脑风暴、原型设计、测试、实施；D. 挑战制定、探索、汇总、头脑风暴、创意设计、原型设计；4、创新设计思维具有三要素，，下面哪一个不属于三大要素A. 开放且善于思考的方法；B. 以市场价值为导向；C. 相互关联的迭代流程；D. 以最终客户为中心；5、创新的四大类型，正确的是A. 变革创新，市场创新，产品创新，运营创新；B. 政策创新，模式创新，产品创新，运营创新；C. 技术创新，市场创新，产品创新，理念创新；D. 变革创新，市场创新，技术创新，理念创新；第二章1、头脑风暴的流程中，不包括如下哪一项？A. 申请批准B. 确认问题C. 组织人员D. 准备会场2、创新四步法中，不包括______________A. 发掘需求B. 头脑风暴C. 寻找创意D. 快速建模E. 实施创新3、头脑风暴的基本规则是什么？A. 自由奔放的思考B. 会后评判C. 以量求质D. 搭便车见解无专利4、头脑风暴在什么时候使用？A. 定期会议中B. 找寻问题的时候C. 找寻答案的时候D. 分析原因的时候5、组织一次头脑风暴的最佳人数是多少人？A. 2人B. 15 人C. 8人D. 50 人第三章：1、以下不属于项目的是：A. 每天去食堂就餐B. 准备托福考试C. 假期去旅行D. 设定目标的减肥任务2、项目管理的核心三要素是：A. 内容B. 范围C. 时间D. 成本3、项目管理中，财务预算的理想范围是：A. 正负5 %B. 正负50%C. 正负25%D. 正负10%4、项目的费用管理主要包括：A. 费用估计B. 费用预算C. 费用审计D. 费用控制第四章：1、以下说法错误的是A. 移动互联网是互联网在计算能力和通讯能力上的自然延伸。
第3章灌浆浆液(大坝基岩灌浆)
第三章灌浆浆液灌浆浆液基本上可分为两类。
一类是悬浮液，系采用固体颗粒浆材，例如水泥、粘土、沙等制成的浆液，其颗粒处于分散的悬浮状态；另一类是真溶液，系由化学浆材，例如环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸盐等制成的浆液。
基岩固结灌浆和帷幕灌浆均以水泥基浆液为主，遇到一些特殊地质条件，例如断层、破碎带、微细裂隙等，当使用水泥浆液难以达到预期效果时，方采用化学灌浆材料作为补充，并且化学灌浆也多是在水泥灌浆基础进行的。
第一节浆液的选择在大坝地基处理灌浆施工中，浆液的选择非常重要，在很大程度上直接关系到帷幕的防渗效果，地基岩石在固结灌浆后的力学性能、以及灌浆工程的费用。
因此研究灌浆材料及其配浆工作一直是灌浆工程中的一个重要课题。
通过多年来的试验研究和工程实践，在灌注浆液方面取得了很大成绩。
由于灌浆的目的和地基地质条件的不同，组成浆液的基本材料和浆液中各种材料的配合比例也有很大变化。
一般讲用于大坝岩石地基灌浆的浆液应具备下列性能：1.水泥浆液中水泥颗粒应具有一定细度，便于充填基岩中微细裂隙，通常的说法是，颗粒细度应为裂隙宽度的1/3～1/5，方能有效的充填，例如水泥粒径为80μm时，能灌入0.24 ～0.40mm宽度的岩体裂隙。
2.浆液应具有较好的稳定性，析水率低，因为固体颗粒过早析水沉积，将会影响浆液继续灌注。
3.浆液需具有良好的流动性，粘度不宜过大，以有利于灌注施工和增大浆液的扩散范围。
4.浆液填满岩体裂隙硬化形成结石后，应致密、均一，并具有良好的防渗性能、必要的强度和粘结力。
帷幕灌浆水泥结石在长时期高水头作用下，应能保持稳定，不产生溶蚀和破坏，耐久性强，28天强度宜达到5～10MPa；固结灌浆水泥结石应能满足地基安全承载和稳定的要求。
第二节浆液性能试验一、浆液密度浆液密度与浆液所用浆材的配比直接相关，只要知道浆材配比，使用绝对容积的原理，就可以计算出浆液密度。
浆液密度宜使用比重秤测定，因其简单易行，测值较准。
浆液密度也可采用波美比重计测定，但其测值欠准，尤其不适于在浓度大的浆液中测试。
第3章.需求工程过程-1(1)
内容
技术、方法 问题分析 明确问题 发现业务需求 定义问题解决方案和系统特性 定义问题解决方案的边界 定义系统边界 涉众识别方法 涉众的描述特征 涉众的优先级评估 涉众的风险评估 涉众的共赢分析 代表采样 制定参与策略 使用用户替代源 用户参与 涉众分析的各种方法（如前述） 硬数据采样 建立合作关系，维护交流气氛 利用适当的交流途径、交流方式 面谈/调查问卷 群体会议面谈/头脑风暴原型 观察 文档分析/需求重用/需求剥离 面向目标的方法 基于场景的方法 基于用例的方法
差异性管理
获取
分析
确定可行性 形式化建模
规格
基于视图的文 档化 确保可跟踪性 文档化需求理 由 描述可度量、 可测试的需求 使用标准的文 档结构 原型
验证
获取非功能需 求
获取任务与业 务过程
GUI界面建模
用户行为建模
确定范围
获取目标
领域建模
数据建模
文档化客户需 求 文档化开发者 需求
形式化需求验 证
需求工程过程实例 RUP
商业建模：
1.评价组织的当前状态，包括支持新系统的能力； 2.探索当前业务的过程、角色和职责； 3.识别与评价业务过程改造的潜在策略； 4.开发反映业务内容的领域模型。
需求：
1.与项目涉众紧密接触，理解他们的需要； 2.定义项目的范围； 3.通过恰当的建模，探索功能、非功能、业务规 则、用户界面等需求； 4.识别项目中新的及变更的需求，并明确他们的 优先级。
2. 需求工程过程的活动
需求获取子活动
收集背景资料 定义项目前景和范围 选择信息的来源 选择获取方法，执行获取 记录获取结果
2. 需求工程过程的活动
第3章 时间响应与误差分析
X
o
(s)
G(s)
X
i
(s)
1 Ts 1
1
1 Ts
1
取其拉氏反变换，可得出其时间响应函数
xo
(t)
1 T
e t
/T
上式即为一阶系统的脉冲过渡函数。
（ t≥0）
由式（3-3）可得表 3-1 表 3-1 不同时刻系统的脉冲响应
t
xo (t)
.
xo (t)
1
1
0
T
-T 2
1
1
T
0.368
T
-0.368 T 2
1 s
在 t=0 处的阶跃信号，相当于一个数值为一常值的信号，t≥0 时突然加到系统上。
2．斜坡信号（或速度信号）
斜坡信号如图 3-3（b）所示，其函数表达式为
Rt t 0,( R 常量)
xi( t )
0
t0
斜坡函数的拉氏变换为
Xo (t)
L[Rt]
R s2
当 R=1 时称为单位斜坡函数。这种实验信号相当于控制系统中加入一个按恒速变化的信号，其
稳定是控制系统正常运行的基本条件。系统稳定，其响应过程才能收敛，研究系统的性能（包括 动态性能和稳态性能）才有意义。
实际物理系统都存在惯性，输出量的改变是与系统所储有的能量有关的。系统所储有的能量的改 变需要有一个过程。在外作用激励下系统从一种稳定状态转换到另一种稳定状态需要一定的时间。一 个稳定二阶欠阻尼系统的单位阶跃响应如图 3-1 所示。响应过程分为动态过程（也称为过渡过程）和 稳态过程，系统的动态性能指标和稳态性能指标就是分别针对这两个阶段定义的。
速度为 R。
3-4
xi(t)
3.工程伦理——第四讲
可及与普惠
工程产品（或服务）是联系工程与社会（消费者）的重要纽带，
其价格直接反映着工程主体（即企业）与工程用户（即消费者）之间 的利益关系。
企业、 工程
产品（或服务）
社会、 用户
价格不仅是一个重要的经济因素，它还内涵着强烈的社会伦理意蕴。
产品价格的社会伦理问题
价格过高——普通大众难以分享工程的成果和好处
组织者
管理者
投资者
设计者
利益 相关者
使用者
建造者 其他
环境 社会
2.2 工程活动中的利益冲突
• 工程决策中的利益冲突 政府与投资方
工程施工者的利益冲突 施工方与公众 施工方与监理方 环保组织与决策方、施工方
• 工程评估中的利益冲突 工程师与管理者 工程共同体与公众
2.2 工程活动中的利益冲突
• 个体利益（工程师）与群体利益（公司）的冲突
二、工程中的利益相关者及其冲突
工程活动中存在利益差别甚至冲突的不同参与者，如何公正 合理分配工程活动所带来的利益、风险与代价，是工程伦理必然 面临和必须解决的主要问题之一。
2.1.工程活动中的利益相关者
“利益相关者是指那些能够影响企业目标实现，或者能够被 企业实现目标过程影响的任何个人和群体” ——弗里曼
——2007年厦门PX（对二甲苯）化工项目 ——2009年广州番禺区生活垃圾焚烧厂选址 ——2011年北京海淀西二旗餐厨垃圾相对集中资源化处
理站项目 ——2012年宁波镇海PX项目……（16年8月连云港核废料处
理）
邻避行为突出地反映了工程项目建设的利益—损害 承担不公正问题：
预期的公共效益为广大人群享受，但项目周围居民 蒙受危害或者担心受到危害，即大众与周围居民之间出 现利益—损失分配上的不平衡。
第3章--换填垫层法
3.2 垫层的作用 3.2 Functions of Cushion
1、提高持力层的强度，将基底压力扩散到垫层以下 的软弱地基，使软弱地基土中所受应力减小到该软弱 地基土的容许承载力范围内，满足强度要求； 2、垫层置换软弱土层，可减少地基的变形量； 3、加速软土层的排水固结。垫层材料透水性大，软 弱土层受压后，垫层作为良好的排水面，使基础下的 孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和 提高其强度； 4、防止冻胀。由于粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易 产生毛细现象，可防止寒冷地区土中结冰造成的冻胀； 5、对湿陷性黄土、膨胀土等特殊土，可以消除或部 分消除地基土的湿陷性、胀缩性。
（4）压缩性。当压实系数为0.9~0.95时,压缩模量
为8～20MPa。
（5）承载能力。粉煤灰具有遇水后强度降低的特 性，无试验资料时，对压实系数为0.9~0.95的浸水 垫层,其承载力可采用120～200kPa，但尚应满足软 弱下卧层的强度和地基变形要求。 （6）渗透性。粉煤灰颗粒组成近似砂质粉土，渗 透系数在10－4～10－5cm/s之间变化，明显大于粘 性土，良好的透水性能给多雨地区的施工带来方便 ，且由于外力引起的孔隙水压力也消散得快。 （7） 抗液化性。粉煤灰经压实后不会发生液化 。
地基处理技术
Ground Treatment Techniques
重庆交通大学 河海学院 吴文雪
3.1 概 述 3.1 Introduction
当软弱土地基的承载力和变形满足不了设计 要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，将基 础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖 除，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土 、灰土、炉渣、粉煤灰）或其他性能稳定、无 侵蚀性的材料，并压实至要求的密实度为止， 这种地基处理方法称为换填法，它多用于公路 构筑物的地基处理。在建筑工程中也有一定范 围的应用。
第三章 受弯构件
适筋梁正截面受弯的三个阶段
在试验过程中，荷载由零开始直到梁正截面破坏。整个 过程可以分为如下三个阶段：
●第一阶段（未裂阶段，或弹性阶段）:砼开裂前； ●第二阶段（带裂缝阶段）：砼开裂后到钢筋屈服前； ●第三阶段（破坏阶段）：钢筋开始屈服直到截面破坏
１、第I阶段－砼开裂前
荷载较小时， 梁截面内弯矩较小， 钢筋砼梁的工作情况与匀质 弹性梁相似： 其应变沿梁截面高度为直线变化， 应力与应变成正比，受拉区和受压区的应力分布图形均为三角形 梁的荷载~曲率（挠度）曲线为直线。
仍为直线。 此时的弯矩值称为 当荷载增大到受拉边缘砼 开裂弯矩Mcr 即将开裂时，为截面即将开 裂的临界状态（Ⅰa）。此时， a可作为受弯构件抗 Ⅰ 受压区应力仍直线分布。 裂度计算依据。Ⅰa钢筋
的应力约为20~30N/mm2
２、带裂缝工作阶段（Ⅱ阶段）
●在开裂瞬间，纯弯段内抗拉能力最薄弱的某一截面首
u
cr
cr
y
u
f
●在该阶段，随着荷载增加，
由于裂缝不断开展地向上延伸， 受压区砼的压应变不断增大， 其塑性性质越来越明显,在该阶段 受压区砼的应力分布图形为曲线分布
M
σsAs
esey
第Ⅱ阶段截面应力应变分布
随着荷载继续增加，当 钢筋应力达到屈服强度 时，梁的受力性能将发 生质的变化。 此时的受力状态记为 Ⅱa状态，弯矩称为屈 服弯矩，记为My，此 后： 梁的受力将进入破坏 阶段（Ⅲ阶段） 弯矩与挠度或截面曲率 曲线出现明显的转折点
•
•
•
第3章
钢筋混凝土受弯构件
§3.1 概 述
受弯构件：指截面上受弯矩和剪力共同作用而轴力可 以忽略不计的构件。 正截面：与构件计算轴线相垂直的截面为正截面。 在实际工程中，梁和板是典型的受弯构件。它们也是 土木工程中数量最多、使用面最广的一类构件。因此， 掌握受弯构件的设计与计算方法具有重要的意义。 既然梁和板都是受弯构件，那么，梁和板的区别在 于什么呢？
03 第三章 工程中的价值、利益与公正
3.1工程的价值及其特点
3.1.3 工程价值的综合性
工程作为变革自然的造物实践，是一个综合集成了科学、 技术、经济、管理、社会、伦理、生态等各方面要素的整体， 所以一般来说，一项工程总是包含着多种价值。
实际上，我们更加关注的是一项工程的各方面价值的正负 性质。我们一般希望各方面的价值都是正向的，且正向价值 越大越好。这就需要在这些不同价值之间作出权衡取舍和协 调优化。
公正强调人们应当得到的权益 效率关注现实活动目标的实现
工程活动中的道德抉择，必须解决如何兼顾公平与效率这 个问题。
基本的公正既是效率合法性的前提，也是长期效率的保障。 公正是相对于具体的社会情境而言的，不存在绝对的公正。 公正的实现不应妨碍效率的合理提升。
还应指出，在任何对效率的合理追求的活动中，都必须体 现对创新者或有突出贡献者的激励，这不仅是对效率的促进， 也是应该实现的公正。 特别值得强调的是，公正问题总是以处于社会不利地位的 人为出发点提出的，这也是他们的一项权利。
3.3.2 工程活动的社会成本
现在社会上出现的环境问题、污染问题等，很大程度上 就是由于人们意识上没有社会成本的观念而导致的行为上对 社会的不理性。在这方面我国还有较多的问题。 对科技负面作用的问题早有论述和研究，但从公平角度对 工程的收益和损害进行分析，还不多见。这种视角能够明确 科技的利益和副作用具体落到什么人头上，从而能够识别出 改变分配不公以及科技造成的环境资源和社会问题状况的动 力。
3.3.2 工程活动的社会成本
传统的工程观主要考虑企业本身以及对工程项目的投入 — —产出有直接密切作用关系的群体，除此之外的其他人则不 予考虑或很少考虑。随着工程活动的作用尤其是副作用效应 的不断累积和增强，工程活动的社会成本开始受到关注和重 视。 工程的社会成本主要表现在： （1）对环境、资源影响所形成的社会成本 （2）对社会影响所形成的社会成本 （3）对经济影响所形成的社会成本
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(4) 适应性广。用塑性加工方法能生产出小至几克重的 仪表零件，大至上吨重的巨型锻件。
但是塑性加工方法也受到以下几个方面的制约：如锻件 的结构工艺性要求较高，对形状复杂特别是内腔形状复杂的 零件或毛坯难以甚至不能锻压成形；通常锻压件(主要指锻造 毛坯)的尺寸精度不高，还需配合切削加工等方法来满足精度 要求；塑性加工方法需要重型的机器设备和较复杂的模具， 模具的设计制造周期长，初期投资费用高等。
1．冷变形强化 金属在塑性变形中随变形程度增大，金属的强度和硬度 升高，而塑性和韧性下降，如图3-7所示。其原因是由于滑移 面上的碎晶块和附近晶格的强烈扭曲，增大了滑移阻力，使 继续滑移难以进行。这种随变形程度增加，强度和硬度升高 而塑性和韧性下降的现象称为冷变形强化(或加工硬化 (process induration))。在生产中，可以利用加工硬化来强化金 属性能；但加工硬化也使进一步的变形困难，给生产带来一 定麻烦。在实际生产中，常采用加热的方法使金属发生再结 晶，从而再次获得良好塑性。这种工艺操作叫再结晶退火。
图3-6 多晶体的晶间变形 (a) 变形前；(b) 变形后
在晶界上的原子排列不规则，晶格畸变严重，也是各种 缺陷和杂质原子富集的地方。在常温下晶界对滑移起阻碍作 用。晶粒越细，晶界就越多，对塑性变形的抗力也就越大， 金属的强度也越高。同时，由于晶粒越细，在一定体积的晶 体内晶粒数目就越多，变形就可以分散到更多的晶粒内进行， 使各晶粒的变形比较均匀，不致产生太大的应力集中，所以 细晶粒金属的塑性和韧性均较好。
晶体在滑移面上发生滑移，实际上并不需要整个滑移面 上的所有原子同时一起移动(即刚性滑移)，而是由晶体内的 位错运动来实现的。位错的类型很多，最简单的是刃型位错。 在切应力作用下，刃型位错线上面的两列原子向右作微量移 动，就可使位错向右移动一个原子间距，如图3-3所示。当位 错不断运动滑移到晶体表面时，就实现了整个晶体的塑性变 形，如图3-4所示。由于滑移是通过晶体内部的位错运动实现 的，所以它所需要的切应力比刚性滑移时小得多。
图3-3 位错的运动
图3-4 刃型位错移动产生滑移
2) 孪生 在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分以一定 的晶面(孪生面)产生一定角度的切变叫孪生，如图3-5所示。 晶体中未变形部分和变形部分的交界面称为孪生面。金属孪 生变形所需要的切应力一般高于产生滑移变形所需要的切应 力，故只有在滑移困难的情况下才发生孪生。如六方晶格由 于滑移系(指滑移面与滑移方向的组合)少，比较容易发生孪 生。
总之，塑性加工具有独特的优越性，获得了广泛的应用， 凡承受重载荷，对强度和韧性要求高的机器零件，如机器的 主轴、曲轴、连杆、重要齿轮、凸轮、叶轮及炮筒、枪管、 起重吊钩等，通常均采用锻件(forge piece)作毛坯。
在机械制造生产过程中，常用的塑性加工方法分为六类， 即自由锻、模锻、挤压、拉拔、轧制和板料冲压。它们的成 形方式，所用工具(或模具)的形状和塑性变形区特点如图3-1 所示。
图3-1 常用的锻压加工方法 (a) 自由锻；(b) 模锻；(c) 挤压；(d) 拉拔；(e) 轧制；(f) 板料冲压
3.1 金属的塑性变形理论
3.1.1 金属塑性变形的实质
工业上常用的金属材料都是由许多晶粒组成的多晶体。 为了便于了解金属塑性变形的实质，首先讨论单晶体的塑性 变形。
1. 单晶体的塑性变形 单晶体是指原子排列方式完全一致的晶体。单晶体塑性 变形有滑移和孪生两种方式，其中滑移是主要变形方式。
要指出的一点是，在塑性变形过程中一定有弹性变形存 在，当外力去除后，弹性变形部分将恢复，称“弹复”现象。 这种现象对塑性加工件的变形和质量有很大影响，必须采取 工艺措施以保证产品质量。
3.1.2 塑性变形对金属组织及性能的影响
金属的塑性变形(plasticity forming)可在不同的温度下产 生，由于变形时温度不同，塑性变形将对金属组织和性能产 生不同的影响，主要表现在以下几个方面。
(2) 节约金属。塑性加工生产与切削加工方法相比，减 少了零件在制造过程中金属的消耗，材料的利用率高。另外， 金属坯料经塑性加工后，由于力学性能(如强度)的提高，在 同等受力和工作条件下可以缩小零件的截面面积，减轻重量， 从而节约金属材料。
(3) 生产率高。塑性加工与切削加工相比，生产率大大 提高，使生产成本降低。例如，用模锻成形内六角螺钉，其 生产率比用切削加工方法约提高50倍。特别是对于大批量生 产，塑性加工具有显著的；(b) 切变后
2. 多晶体的塑性变形 多晶体是由很多形状、大小和位向不同的晶粒组成的， 在多晶体内存在着大量晶界。多晶体塑性变形是各个晶粒塑 性变形的综合结果。由于每个晶粒变形时都要受到周围晶粒 及晶界的影响和阻碍，故多晶体塑性滑移时的变形抗力要比 单晶体高。 在多晶体内，单就某一个晶粒来分析，其塑性变形方式 与单晶体是一样的；此外，在多晶体晶粒之间还有少量的相 互移动和转动，这部分塑性变形为晶间变形，如图3-6所示。
1) 滑移 滑移是晶体内一部分相对于另一部分，沿原子排列紧密 的晶面作相对滑动。图3-2是单晶体塑性变形过程示意图。
图3-2 单晶体的塑性变形过程
从图3-2中可以看出，图(a)是晶体未受到外界作用时， 晶格内的原子处于平衡位置的状态；图(b)是当晶体受到外力 作用时，晶格内的原子离开原平衡位置，晶格发生弹性变形， 此时若将外力除去，则晶格将回复到原始状态，此为弹性变 形阶段；图(c)是当外力继续增加，晶体内滑移面上的切应力 达到一定值后，则晶体的一部分相对于另一部分发生滑动， 此现象称为滑移，此时为弹塑性变形；图(d)是晶体发生滑移 后，除去外力，晶体也不能全部回复到原始状态，这就产生 了塑性变形。
3.1 金属的塑性变形理论 3.2 锻造 3.3 板料冲压
塑性(plasticity)加工是对坯料施加外力，使其产生塑性变 形，从而既改变尺寸、形状，又改善性能的一种用以制造机 器零件、工件或毛坯的成形加工方法。塑性加工方法和其他 加工方法相比，具有以下优点：
(1) 力学性能高。金属坯料经塑性加工后，可弥合或消 除金属铸锭内部的气孔、缩孔和粗大的树枝状晶粒等缺陷， 使组织致密，强度得到提高；另外，经锻造后所形成的锻造 流线(锻造纤维组织)将使金属的力学性能呈各向异性，如若 在锻件设计和制造时能保证其锻造流线与零件轮廓相符，而 在后续的切削加工中不被切断，则性能最佳。
但是塑性加工方法也受到以下几个方面的制约：如锻件 的结构工艺性要求较高，对形状复杂特别是内腔形状复杂的 零件或毛坯难以甚至不能锻压成形；通常锻压件(主要指锻造 毛坯)的尺寸精度不高，还需配合切削加工等方法来满足精度 要求；塑性加工方法需要重型的机器设备和较复杂的模具， 模具的设计制造周期长，初期投资费用高等。
1．冷变形强化 金属在塑性变形中随变形程度增大，金属的强度和硬度 升高，而塑性和韧性下降，如图3-7所示。其原因是由于滑移 面上的碎晶块和附近晶格的强烈扭曲，增大了滑移阻力，使 继续滑移难以进行。这种随变形程度增加，强度和硬度升高 而塑性和韧性下降的现象称为冷变形强化(或加工硬化 (process induration))。在生产中，可以利用加工硬化来强化金 属性能；但加工硬化也使进一步的变形困难，给生产带来一 定麻烦。在实际生产中，常采用加热的方法使金属发生再结 晶，从而再次获得良好塑性。这种工艺操作叫再结晶退火。
图3-6 多晶体的晶间变形 (a) 变形前；(b) 变形后
在晶界上的原子排列不规则，晶格畸变严重，也是各种 缺陷和杂质原子富集的地方。在常温下晶界对滑移起阻碍作 用。晶粒越细，晶界就越多，对塑性变形的抗力也就越大， 金属的强度也越高。同时，由于晶粒越细，在一定体积的晶 体内晶粒数目就越多，变形就可以分散到更多的晶粒内进行， 使各晶粒的变形比较均匀，不致产生太大的应力集中，所以 细晶粒金属的塑性和韧性均较好。
晶体在滑移面上发生滑移，实际上并不需要整个滑移面 上的所有原子同时一起移动(即刚性滑移)，而是由晶体内的 位错运动来实现的。位错的类型很多，最简单的是刃型位错。 在切应力作用下，刃型位错线上面的两列原子向右作微量移 动，就可使位错向右移动一个原子间距，如图3-3所示。当位 错不断运动滑移到晶体表面时，就实现了整个晶体的塑性变 形，如图3-4所示。由于滑移是通过晶体内部的位错运动实现 的，所以它所需要的切应力比刚性滑移时小得多。
图3-3 位错的运动
图3-4 刃型位错移动产生滑移
2) 孪生 在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分以一定 的晶面(孪生面)产生一定角度的切变叫孪生，如图3-5所示。 晶体中未变形部分和变形部分的交界面称为孪生面。金属孪 生变形所需要的切应力一般高于产生滑移变形所需要的切应 力，故只有在滑移困难的情况下才发生孪生。如六方晶格由 于滑移系(指滑移面与滑移方向的组合)少，比较容易发生孪 生。
总之，塑性加工具有独特的优越性，获得了广泛的应用， 凡承受重载荷，对强度和韧性要求高的机器零件，如机器的 主轴、曲轴、连杆、重要齿轮、凸轮、叶轮及炮筒、枪管、 起重吊钩等，通常均采用锻件(forge piece)作毛坯。
在机械制造生产过程中，常用的塑性加工方法分为六类， 即自由锻、模锻、挤压、拉拔、轧制和板料冲压。它们的成 形方式，所用工具(或模具)的形状和塑性变形区特点如图3-1 所示。
图3-1 常用的锻压加工方法 (a) 自由锻；(b) 模锻；(c) 挤压；(d) 拉拔；(e) 轧制；(f) 板料冲压
3.1 金属的塑性变形理论
3.1.1 金属塑性变形的实质
工业上常用的金属材料都是由许多晶粒组成的多晶体。 为了便于了解金属塑性变形的实质，首先讨论单晶体的塑性 变形。
1. 单晶体的塑性变形 单晶体是指原子排列方式完全一致的晶体。单晶体塑性 变形有滑移和孪生两种方式，其中滑移是主要变形方式。
要指出的一点是，在塑性变形过程中一定有弹性变形存 在，当外力去除后，弹性变形部分将恢复，称“弹复”现象。 这种现象对塑性加工件的变形和质量有很大影响，必须采取 工艺措施以保证产品质量。
3.1.2 塑性变形对金属组织及性能的影响
金属的塑性变形(plasticity forming)可在不同的温度下产 生，由于变形时温度不同，塑性变形将对金属组织和性能产 生不同的影响，主要表现在以下几个方面。
(2) 节约金属。塑性加工生产与切削加工方法相比，减 少了零件在制造过程中金属的消耗，材料的利用率高。另外， 金属坯料经塑性加工后，由于力学性能(如强度)的提高，在 同等受力和工作条件下可以缩小零件的截面面积，减轻重量， 从而节约金属材料。
(3) 生产率高。塑性加工与切削加工相比，生产率大大 提高，使生产成本降低。例如，用模锻成形内六角螺钉，其 生产率比用切削加工方法约提高50倍。特别是对于大批量生 产，塑性加工具有显著的；(b) 切变后
2. 多晶体的塑性变形 多晶体是由很多形状、大小和位向不同的晶粒组成的， 在多晶体内存在着大量晶界。多晶体塑性变形是各个晶粒塑 性变形的综合结果。由于每个晶粒变形时都要受到周围晶粒 及晶界的影响和阻碍，故多晶体塑性滑移时的变形抗力要比 单晶体高。 在多晶体内，单就某一个晶粒来分析，其塑性变形方式 与单晶体是一样的；此外，在多晶体晶粒之间还有少量的相 互移动和转动，这部分塑性变形为晶间变形，如图3-6所示。
1) 滑移 滑移是晶体内一部分相对于另一部分，沿原子排列紧密 的晶面作相对滑动。图3-2是单晶体塑性变形过程示意图。
图3-2 单晶体的塑性变形过程
从图3-2中可以看出，图(a)是晶体未受到外界作用时， 晶格内的原子处于平衡位置的状态；图(b)是当晶体受到外力 作用时，晶格内的原子离开原平衡位置，晶格发生弹性变形， 此时若将外力除去，则晶格将回复到原始状态，此为弹性变 形阶段；图(c)是当外力继续增加，晶体内滑移面上的切应力 达到一定值后，则晶体的一部分相对于另一部分发生滑动， 此现象称为滑移，此时为弹塑性变形；图(d)是晶体发生滑移 后，除去外力，晶体也不能全部回复到原始状态，这就产生 了塑性变形。
3.1 金属的塑性变形理论 3.2 锻造 3.3 板料冲压
塑性(plasticity)加工是对坯料施加外力，使其产生塑性变 形，从而既改变尺寸、形状，又改善性能的一种用以制造机 器零件、工件或毛坯的成形加工方法。塑性加工方法和其他 加工方法相比，具有以下优点：
(1) 力学性能高。金属坯料经塑性加工后，可弥合或消 除金属铸锭内部的气孔、缩孔和粗大的树枝状晶粒等缺陷， 使组织致密，强度得到提高；另外，经锻造后所形成的锻造 流线(锻造纤维组织)将使金属的力学性能呈各向异性，如若 在锻件设计和制造时能保证其锻造流线与零件轮廓相符，而 在后续的切削加工中不被切断，则性能最佳。