第三章 塑性成型习题作业
金属塑性成形作业题

1.什么是金属的塑性?什么是塑性成形?塑性成形有何特点?塑性----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;塑性变形----当作用在物体上的外力取消后,物体的变形不能完全恢复而产生的残余变形;塑性成形----金属材料在一定的外力作用下,利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法,也称塑性加工或压力加工;塑性成形的特点:①组织、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生产效率高2.试述塑性成形的一般分类。
Ⅰ.按成型特点可分为块料成形(也称体积成形)和板料成型两大类1)块料成型是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的。
可分为一次成型和二次加工。
一次加工:①轧制----是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间使其产生塑性变形,以获得一定截面形状材料的塑性成形方法。
分纵轧、横轧、斜轧;用于生产型材、板材和管材。
②挤压----是在大截面坯料的后端施加一定的压力,将金属坯料通过一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形,以获得符合模孔截面形状的小截面坯料或零件的塑性成形方法。
分正挤压、反挤压和复合挤压;适于(低塑性的)型材、管材和零件。
③拉拔----是在金属坯料的前端施加一定的拉力,将金属坯料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形,以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面坯料的塑性成形方法。
生产棒材、管材和线材。
二次加工:①自由锻----是在锻锤或水压机上,利用简单的工具将金属锭料或坯料锻成所需的形状和尺寸的加工方法。
精度低,生产率不高,用于单件小批量或大锻件。
②模锻----是将金属坯料放在与成平形状、尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形,从而获得与模腔形状、尺寸相同的坯料或零件的加工方法。
分开式模锻和闭式模锻。
2)板料成型一般称为冲压。
分为分离工序和成形工序。
分离工序:用于使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离,如冲裁、剪切等工序;成型工序:用来使坯料在不破坏的条件下发生塑性变形,成为具有要求形状和尺寸的零件,如弯曲、拉深等工序。
第3章作业参考答案

第3章作业参考答案-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII第3章作业参考答案1.什么是塑性成形金属塑性成形的工艺特点有哪些与液态成形工艺和机加工工艺相比有何优势在外力作用下,利用金属材料塑性而使其发生不可恢复的永久变形并获得一定力学性能的加工方法称为塑性成形。
工艺特点为组织、性能好,材料利用率高,尺寸精度高,生产率高、操作简单、工人素质要求低,适于大批量生产,工作环境差等。
与其他加工工艺相比,组织、性能好,材料利用率高,尺寸精度高,生产率高、操作简单、工人素质要求低,适于大批量生产为其优势。
2.体积成形和板料成形工艺各有什么特点?3.体积成形:材料体积不变,只发生材料重新分配(材料转移)板料成形:平面应力状态塑性变形4.塑性表征材料的什么能力衡量金属材料塑性的指标有哪些相应的测试方法是什么塑性指金属材料在外力作用下发生变形而不破坏其完整性的能力,表征金属对塑性变形的适应能力。
塑性指标是以材料开始破坏时的塑性变形量来表示,常用的有拉伸试验的延伸率和断面收缩率,镦粗试验时表面出现第一条裂缝的压缩程度,扭转试验时断裂前的扭转角度或圈数等。
5.影响金属塑性的因素有哪些如何影响的6.影响塑性的因素分为内因和外因(以钢为例)。
内因:1.化学成分:化学成分的影响很复杂,如碳固溶于铁时,形成具有良好塑性的铁素体和奥氏体,而超过铁的固溶能力后会形成渗碳体,降低钢材塑性;磷会提高铁的冷脆性;硫会形成硫化物及其共晶体,提高热脆性;氮会形成氮化物,提高钢的脆性(如蓝脆);氢会产生氢脆和白点,降低塑性;氧会形成氧化物降低塑性等。
2.合金元素:总的来看,合金元素加入会使得钢材的变形抗力增加,塑性降低。
主要是通过①固溶引起晶格畸变②形成碳化物③形成硫化物④造成组织多相性⑤增加晶粒长大倾向⑥提高硬化倾向⑦低熔点纯金属分布于晶界增加热脆性等3.组织:单相好于多相(多相会导致变形和内应力分布不均);细晶好于粗晶(细晶晶粒多,有利于滑移,晶粒内部和晶界处应变差异小)铸造组织由于具有粗大柱状晶和偏析、夹杂、气孔、缩松等缺陷,会降低塑性,故需要用先进的冶炼方法提高铸锭质量。
塑性成形习题

1.自由锻工序分为基本工序、辅助工序、精整工序。
2.弯曲过程最有可能出现的弯曲问题是弯曲件的变裂和回弹。
3.随着温度的增加,一般金属的塑性增加,变形抗力下降。
4.拉深成形工艺控制的主要问题是防止工件的拉裂和起皱。
5.终锻模膛的尺寸与实际锻件的尺寸一致。
(F )6.热冷挤压是以金属的熔化温度来区分的。
(F )7.金属流动方向与凸模运动方向相反的挤压称为反挤压。
(T )8.预锻模膛的周边设置有飞边槽(F )9.模膛越深,设置的圆角半径越小(F )10.碳钢的塑性比合金钢好(F)11.拉深系数越大,越容易拉裂产品(F)12.滑移是原子在切应力作用下的刚性移动( T )13.以下属于冲压生产中的分离工序的是(A )A.冲孔 B.弯曲 C.切边 D.修整 E.拉深14.晶体塑性变形的形式有哪两种?答:晶体塑性变形有两种方式:即滑移和孪生。
15.自由锻与模锻最主要的区别是什么?模锻与自由锻相比,有什么优点?答自由锻与模锻最主要的区别是否使用模具;优点生产效率较高、锻件尺寸较精确、表面光洁、可以获得较复杂的锻件、操作简单、易机械化、锻件生产成本低。
16.材料加工为什么需要规定其加热的温度范围?答:因为温度不同材料的性能就会不同17.造成金属的冷塑性变形强化的原因是什么?怎样消除?答:造成冷变形强化的根本原因就在于冷塑性变形增大了金属材料内部的位错密度;热处理,退火处理。
18.金属塑性加工的成形性能可以用什么来衡量?19.锻件和铸件在形状和内部组织上有什么差异?20.什么是冲孔连皮?其作用?答:在模锻当中,模锻件上的通用孔,不能直接锻出,只能锻成盲孔,中间留有一定厚度的金属层g,称为冲孔连皮;防止模具打靠、损伤。
21.锻造完毕后,对锻件的后续切边或者冲孔,可以选用在热态或冷态下加工,各有什么优劣?。
塑性成形原理复习题

一、填空1、典型的塑性成形工艺包括拉深,挤压,轧制,拉拔等。
2、金属发生塑性变形时,其晶内变形的主要方式是滑移和孪生。
3、主应变简图采用主应变的个数和方向描述一点的应变状态,满足体积不变条件的应变状态主应变简图有3种。
4、米塞斯和屈雷斯加两个屈服准则相差最大的应力状态是平面应变状态。
5、不考虑材料的弹性,也不考虑材料硬化的材料模型称为理想刚塑性材料;不考虑材料的弹性,考虑材料硬化的材料模型称为刚塑性硬化材料。
6、超塑性成形工艺方法有结构超塑性和动态超塑性。
(相变超塑性)7、米塞斯和屈雷斯加两个屈服准则一致的应力状态是单向应力状态。
8、按照加工特点来分,塑性成形可以分为块料成形和板料成形两大类,其中,常见的块料成形包括拉拔,锻造,挤压,轧制等工艺。
9、冷挤压钢制零件时,需要对制件表面进行磷化处理,磷化处理后必须进行润滑处理,常用的润滑方法是表面皂化。
10、主应力简图共有9种。
满足体积不变条件的主应变简图共有3种。
11、应力偏张量引起物体产生形状变化;应力球张量引起物体产生体积变化。
12、多晶体的塑性变化包括晶内变形和晶间变形,其中,晶间变形的主要方式是滑移。
13、对数应变的主要特点是准确性、叠加性、可比性。
14、塑性应力应变关系与加载历史有关,变形过程中材料体积不变。
15、单位面积的内力被称为应力。
16、多晶体塑性变形的特点包括:具有不均匀性、不同时性、和相互协调性。
17、塑性成形中的三种摩擦状态分别是:干摩擦,流体摩擦,边界摩擦。
18、常用的求解塑性工程问题的方法有主应力法、滑移线法、上限元法。
19、塑性成形工艺按成形件的特点可以分为块料成形和板料成形。
20、金属发生塑性变形时,其晶内变形的主要方式是滑移和孪生。
21、屈雷斯加屈服准则的物理意义为,当材料的最大剪应力达到某一常数时材料就屈服了;米塞斯屈服准则的物理意义为,当材料的等效应力达到某一定值时,材料就屈服了。
22、关于摩擦产生机理有:表面凸凹学说,分子吸附学说,表面粘着学说。
塑性成形原理作业(5~13答案)

1、已知以下应力状态,试求其主应力、主切应力、等效应力、应力球张量和应力偏张量。
5040301010010100406020;10100;1020030207000200020σσσ-⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥==-=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ij ij ij (MPa ) 2、已知下列应力分量,试求其主应力,并说明应力状态的特点。
00;000ij ij q q q q q q q q q τσστττ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦(MPa ) 3、已知某质点的应力分量为50004050510ij σ⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥--⎣⎦(MPa ),试利用应力摩尔圆求主应力。
4、一块长×宽×厚为120mm ×36mm ×0.5mm 的平板,在长度方向均匀拉伸至144mm ,若拉伸时允许宽度自然收缩,试求对数应变、平板的最终尺寸及等效变,并与宽度不变时进行对比。
5、有一圆棒料式样均匀连续拉伸五次,每次拉伸断面收缩20%,试用相对伸长、断面收缩率和对数应变分别求出各次拉伸的应变值和总应变值,并分析哪种应变表达方式较为合理。
6、一直径为φ50mm 的圆柱体试样在无摩擦的光滑平板间压缩,当总压力达到314KN 时试样屈服。
现设在圆柱体周围加上10MPa 的静水压力,试求试样屈服时所需的总压力。
7、某理想塑性材料的屈服应力为 s =100MPa ,试分别用屈雷斯卡及密席斯屈服准则判断下列应力状态处于什么状态(是否存在、弹性、塑性)。
1000015000120005000000;0500;0100;05000010000500020000ij ij ij ij σσσσ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥====-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦解:根据屈雷斯加准则ss sσσσσσσσσσ=-=--133221=时就发生屈服,根据密塞斯准则()()()22132322212S σσσσσσσ=-+-+- 或 ()()()[]22132322213161S EE σνσσσσσσν+=-+-+-+ ① 1σ=100 2σ=0 3σ=100100-0=100发生屈服,(100-0)2+(0-100)2+(100-100)2=20000=2sσ2发生屈服 ② 1σ=150 2σ=50 3σ=50150-50=100发生屈服(150-50)2+(50-50)2+(150-50)2=20000=22s σ发生屈服③1σ=1202σ=10 3σ=0 120-0=120s σ〉(120-10)2+(10-0)2+(120-0)2=26600sσ2〉2 该力不存在④1σ=50 2σ=-50 3σ=050-(-50)=100=s σ发生屈服(50+50)2+(50-0)2+(0+50)2=15000〈22s σ处于弹性状态8、已知薄壁圆球,半径为r 0,厚度为t 0,受内压p 的作用。
《金属塑性成形原理》试卷及答案

《金属塑性成形原理》试卷及答案一、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m等于中间主应力2。
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1=0.1,第二次的真实应变为2=0.25,则总的真实应变=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。
塑性成形原理习题及答案

一、名词解释(每题3分,共15分)1.非均质形核答:液态金属中新相以外来质点为基底进行形核的方式。
2.粗糙界面与光滑界面答:粗糙界面:a≤2,固液界面上有一半点阵位置被原子占据,另一半位置则空着,微观上是粗糙的;光滑界面:a>2,界面上的位置几乎被原子占据,微观上是光滑的。
3.内生生长与外生长答:内生生长:晶体自型壁生核,然后由外向内单向延伸的生长方式外生生长:在液体内部生核自由生长的生长方式。
4.沉淀脱氧答:沉淀脱氧是指将脱氧元素(脱氧剂)溶解到金属液中与FeO直接进行反应而脱氧,把铁还原的方法。
5.缩孔缩松答:缩孔:纯金属或共晶合金铸件中最后凝固部位形成的大而集中的孔洞;缩松:具有宽结晶温度范围的合金铸件凝固中形成的细小而分散的缩孔。
二、填空(每空1分,共15分)1.液体原子的分布特征为长程无序、短程有序,即液态金属原子团的结构更类似于固态金属。
2.界面张力的大小与界面两侧质点结合力大小成反比。
衡量界面张力大小的标志是润湿角θ的大小。
润湿角越小,说明界面能越小.3.金属结晶形核时,系统自由能变化△G由两部分组成,其中相变驱动力为体积自由能的降低,相变阻力为表面能的升高。
4.一般铸件的宏观组织由表面细晶区、柱状晶区和内部等轴晶区三个晶区组成。
5.根据熔渣随温度变化的速率可将焊接熔渣分为“长渣”与“短渣”。
“长渣”是指随温命题教师注意事项:1、主考教师必须于考试一周前将试卷经教研室主任审批签字后送教务科印刷。
2、请命题教师用黑色水笔工整地书写题目或用 A4 纸横式打印贴在试卷版芯中。
6.金属中的气孔按气体来源不同可分为析出性气孔、反应性气孔和侵入性气孔。
三、间答(每题5分,共30分)1.铸件的凝固方式及影响因素。
答:铸件凝固方式:体积凝固,中间凝固和逐层凝固方式影响因素包括:金属的化学成分和结晶温度范围大小、铸件断面上的温度梯度。
2.用图形表示K0<1的合金铸件单向凝固时,在以下四种凝固条件下所形成的铸件中溶质元素的分布曲线:(1)平衡凝固;(2)固相中无扩散而液相中完全混合;(3)固相中无扩散而液相中只有扩散;(4)固相中无扩散而液相中部分混合。
第3章 塑性成形习题.doc

第三章塑性成形一、思考题1. 常用的金属压力加工方法有哪些?各有何特点?2. 何为塑性变形?塑性变形的机理是什么?3. 碳钢在锻造范围内变形时,是否有加工硬化现象?4. 将直径150mm的圆钢,锻造成直径75mm的主轴。
试计算锻造比Y。
5. 铅的熔点327°C,鸨的熔点3380°Co铅在室温进行变形,鸨在900°C进行变形。
试判断它们属于何种塑性变形。
6. 用T12钢,锻造钳工用的刮刀,试用铁碳合金状态图,确定始锻温度及终锻温度,并简要说明理由。
7. 纤维组织是怎样形成的?它的存在有何利弊?8. 如何提高金属的塑性?最常有的措施是什么?9. “趁热打铁”的含意何在?10. 锻压工艺的成型特点是什么?锻件与铸件相比最显著的优点是什么?为什么?11. 为什么重要的巨型锻件必须采用自由锻造的方式制造?12. 重要的轴类锻件为什么在锻造过程中安排徹粗工序?13. 原始坯料长150mm若拔长450mm时,锻造比是?14. 试述自由锻、胎模锻和模锻的特点及适用范围。
15. 下列制品该选用那种锻造方法制作?活搬手(大批量)家用炉钩(单件)自行车大梁(大批量)铳床主轴(成批)大六角螺钉(成批)起重机吊钩(小批)万吨轮主传动轴(单件)16. 板料冲压生产有何特点?应用范围如何?17. 比较落料和拉深工序的凹凸模结构及间隙有什么不同?为什么?18. 冲模结构分为哪几类?各有何特点?19. 压力加工先进工艺有那些特点?20. 精密模锻需要那些措施才能保证产品的精度?21. 何谓超塑性?超塑性成形有何特点?22. 右图零件,用自由锻制坯,试修改零件结构设计不合理之处。
二、自测题判断题(正确的打",错误的打X)1. 金属塑性变形时只产生形状的变化,而不发生体积的变化。
()2. 可锻性是金属固有的一种属性,它不随压力加工方式的变化而变化。
()3. 冷拔可以提高产品的强度和表面质量。
()4. 金属经热锻并冷却后,锻件内部的晶粒沿变形方向拉长,并产生碎晶。
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一、填空
1.金属的加工硬化是指塑性变形后其机械性能中强度和硬度(升高),而塑性和韧性(降低)的现象。
2.金属经塑性变形后,强度升高塑性下降的现象称为(加工硬化),它可以通过(加热)方法消除。
3.金属产生加工硬化后的回复温度T回=(0.2----0.3)T熔(金属熔化的绝对温度);再结晶温度T 再=( 0.4)T熔。
4.锻造时对金属加热的目的是(提高塑性)和(减小变形抗力)。
7.衡量金属可锻性的两个指标是(塑性)和(变形抗力)。
9.金属在塑性变形过程中三个方向承受的(压应力)数目越多,则金属的塑性越好,(拉应力)的数目越多,则金属的塑性越差。
11.模锻件的分模面即上下模在锻件上的(),为了便于模锻件从模膛中取出,锻件沿锤击方向的表面要有一定的(斜度)。
12.板料冲压的基本工序可分为(分离)和(成形)两大类。
13.板料落料时,凹模的尺寸(大于)落料件的尺寸,而凸模的尺寸小于落料件的尺寸;板料冲孔时,凸模的尺寸(小于)孔的尺寸,而凹模的尺寸大于孔的尺寸。
15.为使弯曲后角度准确,设计板料弯曲模时考虑到(回弹)现象,应使模具的角度比需要的角度(小)。
17.板料冲压基本工序冲孔和落料是属于(分离)工序;而拉深和弯曲则属于(成形)工序。
18.按照挤压时金属流动方向和凸模运动方向之间的关系,挤压可分为(正挤压)、(反挤压)、(复合挤压)和(径向挤压)。
二、判断
1.滑移是金属塑性变形的主要方式。
F
2.变形金属经再结晶后不仅可以改变晶粒形状,而且可以改变晶体结构。
F
3.钨的熔点为3380℃,当钨在1200℃变形时,属于冷变形。
F
4.金属存在纤维组织时,沿纤维方向较垂直纎维方向具有较高的强度,较低的塑性。
F
5.锻造纤维组织的稳定性很高,故只能用热处理的方法加以消除。
F
6.金属材料凡在加热条件下的加工变形称为热变形,而在室温下的加工变形称为冷变形。
F
7.钢料经冷变形后产生加工硬化而提高强度,钢锭经锻造热变形后因无加工硬化,故机械性能没有改善。
F
8.自由锻不但适用于单件,小批生产中锻造形状简单的锻件,而且是锻造中型锻件唯一的方法。
F
9.模型锻造比自由锻造有许多优点,所以模锻生产适合于小型锻件的大批大量生产。
T
10.胎膜锻造比自由锻造提高了质量和生产率,故适用于大件,大批量的生产。
F
11.带孔的锻件在空气锤上自由锻造时,孔中都要预留有冲孔连皮,而于锻后冲去。
T 12.自由锻造可以锻造内腔形状复杂的锻件。
F
13.锤上模锻可以直接锻出有通孔的锻件。
F
14.自由锻件上不应设计出锥体或斜面的结构,也不应设计出加强筋,凸台,工字型截面或空间曲线型截面,这些结构难以用自由锻方法获得。
T
15.锤上模锻时,终锻模膛必须要有飞边槽。
T
16.锻造时对坯料加热的目的是提高塑性和降低变形抗力,所以,加热温度越高越好。
F 17.制定锻件图时,添加敷料是为了便于切削加工。
T
19.在空气锤上自由锻造有孔的锻件时,都不能锻出通孔,而必须留有冲孔连皮,待锻后
冲去。
T
20.板料冲压的弯曲变形,其弯曲的半径越大,则变形程度越大。
F
三、选择题
4.设计零件时的最大工作切应力方向最好与钢料纤维组织方向成() A.0度
B.30度
C.45度
D.90度
5.金属经过冷变形后,有()现象。
A.加工硬化
B.回复
C.再结晶
D.晶粒长大
7.为了提高锻件的承载能力,应该()
A.用热处理方法消除纤维组织
B.使工作时的正应力与纤维方向垂直
C.使工作时的切应力与纤维方向一致
D.使工作时的正应力与纤维方向一致
8.冷变形强化现象是指金属冷变形后()
A.强度硬度提高,塑性韧性提高
B.强度硬度提高,塑性韧性下降
C.强度硬度下降,塑性韧性提高
D.强度硬度下降,塑性韧性下降
9.起重用10吨的吊钩,最合适的材料和生产方法是()
A.ZG35铸造而成
B.35钢锻造而成
C.QT420-10铸造而成
D.35钢钢板切割而成
10.锻件拔长时的锻造比Y 总是( )
A.=1
B.>1
C.< 1
D.无所谓
13.自由锻锻件上不应设计出()
A.平面
B.消除空间曲线结构
C.圆柱面
D.加强筋
14.绘制模型锻件图时与绘制自由锻件图时考虑的不同因素有()A.敷料B.分型面C.锻件公差D.锻件加工余量
17. 大批量生产小锻件应采用()
A.胎膜锻造
B.模型锻造
C.手工自由锻造
D.机器自由锻造
19.利用模具使平板坯料变成开口空心杯状零件的工序叫做()
A.拉深
B.弯曲
C.翻边
D.成型
1. 题图所示钢制拖钩,可采用下列方法制造:
(1)铸造(2)锻造3)板料切割
试问何种方法制得拖钩其拖重能力最大?为什么?
断,使材料的力学性能得到最充分的发挥。