第四章基础工程
一、填空题
1．中等坚硬及坚硬岩石，其平面高程的开挖误差应不大于＿＿＿＿。开挖高度在8 m以内时，边坡开挖误差应不大于＿＿＿＿；开挖高度在 8～15 m 时，边坡开挖误差应不大于＿＿＿＿；开挖高度在 16～30 m 时，边坡开挖误差应不大于＿＿＿＿。
2．大坝基础建基面 1.5 m 以内岩基保护层的开挖，耍采用＿＿＿＿分层钻孔，＿＿＿＿起爆，控制药卷直径不大于＿＿＿＿。3．整个基坑的开挖程序，应按“＿＿＿＿、＿＿＿＿”的原则进行。
4．岩基灌浆按目的不同，有＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿三类。
5．岩基灌浆按灌注材料不同分类，主要有＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿。6．推幕灌浆中，钻孔必须严格控制＿＿＿＿和＿＿＿＿。
7．钻孔冲洗工作通常分＿＿＿＿和＿＿＿＿两步进行。
8．钻孔冲洗的方法有＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿。
9．为了提高钻孔冲洗效果，可在冲洗水中加入适量的＿＿＿＿、＿＿＿＿或＿＿＿＿。
10．多排帷幕灌浆应先灌＿＿＿＿排，再灌＿＿＿＿排，最后灌＿＿＿＿排。11．按照灌浆时浆液灌注和流动的特点，灌浆方法分＿＿＿＿和＿＿＿＿两种。12．钻孔灌浆的顺序有＿＿＿＿和＿＿＿＿两种。
13．分段灌浆，一般情况下，灌浆孔段长度多控制在＿＿＿＿m；如岩基比较完整，可放长到＿＿＿＿m；如岩层破碎裂隙发育，可缩短为＿＿＿＿m。
14．分段灌浆分＿＿＿＿、＿＿＿＿与＿＿＿＿三种。
15．影响灌浆压力的因素有＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。
16．灌浆过程中灌浆压力的控制基本上有＿＿＿＿和＿＿＿＿两种类型。17．灌浆过程中，浆液稠度的变换，我国多用＿＿＿＿，控制标准一般采用＿＿＿＿。
18．灌浆中分级升压法，压力分级一般以＿＿＿＿级为限，例如分为＿＿＿＿。19．坝基灌浆中，常用的浆液配比，即水灰比，有＿＿＿＿9 个比级。
20．国内帷幕灌浆工程中，大都规定结束灌浆的条件是在设计规定的压力下，灌浆孔段的单位吸浆量小于＿＿＿＿，延续时间＿＿＿＿，即可结束灌浆。21．固结灌浆的结束标准是单位吸浆量小于＿＿＿＿，延续时间＿＿＿＿。22．常用的化灌材料有＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿及＿＿＿＿浆液。
23．化学灌浆的方法有＿＿＿＿和＿＿＿＿两种。
24．灌浆用的水泥粘土浆液，水泥和粘土的比例为＿＿＿＿；水和干料的比例多在＿＿＿＿之间。
25．砂砾石地基的钻孔灌浆方法有＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。26．预埋花管钻孔灌浆，在花管与套管之间的填料配比范围为：水泥∶粘土为＿＿＿＿；干料∶水为＿＿＿＿。
27．防渗墙的施工过程包括＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿。
28．防渗墙施工的固壁泥浆所用粘土的基本要求是：粘粒含量大于＿＿＿＿，塑性指数大于＿＿＿＿含砂量小于＿＿＿＿二氧化硅与三氧化二铝含量的比值等于＿＿＿＿。
29．用钻挖机械开挖槽孔的钻挖方式主要有＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿三种。
30．泥浆下浇筑混凝土防渗墙的混凝土主要特点体现在：＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。
31．振冲加固地层深度可达＿＿＿＿m左右般一般在＿＿＿＿m以内。填料粒径为0.5～5 cm。
32．振冲孔的间距，使用 30 kw 振冲器为＿＿＿m，使用 75kw 振冲器为＿＿＿。
二、选择题
1．对中等坚硬岩石，爆破开挖的垂直保护层厚度为＿＿＿＿。
A．40d B．30 d C．25d
2．保护层以上或以外的岩石开挖，最大一段起爆药量不超过＿＿＿＿。A．500kg B．300kg C．200kg
3．对坚硬完整的基岩，保护层最后一层的孔深不要超过＿＿＿＿。
A．30cm B．50cm C．70cm
4．岩基灌浆使用最广泛的是＿＿＿＿。
A．水泥灌浆 B．水泥粘土灌浆 C．化学灌浆
5．帷幕灌浆中，钻孔深度 40 m，钻孔的允许偏距为＿＿＿＿。
A．0.2m B．0.8m C．1.2m
6．在岩基灌浆中，钻孔最常用的机械是＿＿＿＿。
A．手持风钻 B．冲击式钻机 C．回转式钻机
7．高压压水冲洗的压力可采用同段灌浆压力的＿＿＿＿。
A．50％～60％ B．70％～80％ C．90％～100％
8．灌浆施工时的压水试验使用的压力通常为同段灌浆压力的＿＿＿＿。A．50％～60％ B．70％～80％ C．＞100％
9．固结灌浆最后一个序孔的孔距和排距多为＿＿＿＿。
A．3～6m B．5～7m C．8～10 m
10．全孔一次灌浆多用于孔深不超过＿＿＿＿。
A．6m B．8m C．10m
11．帷幕灌浆，表层孔段的灌浆压力宜小于＿＿＿＿倍帷幕的工作水头。A．1～1. 5 B．1.6～2.0 C．2～3
12．帷幕灌浆，底部孔段的灌浆压力不宜小于＿＿＿＿倍帷幕的工作水头。A．1～1.5 B．1.6～2.0 C．2～3
13．灌浆中的单位吸浆量的上限可定为＿＿＿＿。
A．30～40L／min B．60～70 L／min C．80～100 L／min
14．灌浆中的单位吸浆量的下限可定为＿＿＿＿。
A．30～40L／min B．60～70 L／min C．80～100L／min
15．浆液稠度变换的限量法控制标准一般采用＿＿＿＿。
A．300L B．400 L C．500L
16．化学灌浆的聚合体，几乎不透水，其渗透系数一般为＿＿＿＿。
A．10 5～10 7cm／s B；10 8～10 10cm／s C．＜10 10cm／s
17．在砂砾石地基中，当可灌比 M≥＿＿＿＿时可以灌水泥浆。
A．8 B．10 C．15
18．在砂砾石地基中，当可灌比 M≥＿＿＿＿时可以灌粘土水泥浆。
A．8 B．10 C．15
19．砂砾石地基灌浆，要求浆液结石的28d 强度为＿＿＿＿
A．(4～5)×10 5 Pa B．(6～7)×10 5 Pa C．(8～9)×10 5 Pa
20．砂砾石地基中帷幕灌浆，要求帷幕体的渗透系数低于＿＿＿＿。
A．10 2～10 3cm／s B．10 4～10 5cm／s C．10 6～10 7cm／s
21．循环钻灌法的分段长度，一般为＿＿＿＿。
A．0.5～1.0m B．1～2m C．3～5m
22．预埋花管钻孔灌浆，花管与套管间的填料要待凝＿＿＿＿d 左右。
A．5 B．7 C．10
23．防渗墙施工所用固壁泥浆的比重为＿＿＿＿。
A．0.9～1.0 B．1.1～1.2 C．1. 3～1.5
24．粘土混凝土防渗墙的厚度一般为＿＿＿＿。
A．0.6～0.8m B．0.9～1.0m C．1.1～1.2 m
25．泥浆槽防渗墙的深度不超过＿＿＿＿。
A．10～15m B．20～30m C．35～40m
26．用直升导管浇筑混凝土，要求导管埋入混凝土深度不小于＿＿＿＿。A．0.5m B．1.0m C．1.5m
27．用直升导管法浇筑混凝土，要求全槽混凝土均衡上升，上升速度不应小于＿＿＿＿。
A．1.0 m／h B．1.5 m／h C 2.0 m／h
28．下沉振冲器造孔的速度一般控制为＿＿＿＿。
A．0.5～1.0 m／min B．1～2m／min C．2～2.5m／min
29．置换桩制作过程用间歇法投放桩料，需在振冲器到达设计深度以上 30～50 cm时停留＿＿＿＿min。
A．1～2 B．3～5 C ．8～10
30．振冲置换形成碎石桩的直径一般为＿＿＿＿m。
A．0.3～0.5 B．0.8～1.2 C．1.5～2.0
三、判断题
1．对重力坝，要求开挖以后的基岩面比较平整，高差不宜太大、无棱角、无反坡、并可能略向上游倾斜。( ) ‘
2．对拱坝，要求开挖以后的基岩面凹凸不平，高差要大，最好有反坡。拱座面的开挖与重力坝的坝肩开挖要求相同。( )
3．大坝基岩开挖，保护层最后一层风钻孔的孔底高程，不论岩石是坚硬还是软弱，均可达建基面。( )
4．在水工建筑物及新浇混凝土附近和灌浆完毕地段邻近，绝不能爆破。( ) 5．灌浆的钻孔质量要求孔深、孔向孔位符合设计要求，孔径上下均一，孔壁平顺，钻进过程中产生的岩粉细屑较少。( )
6．钻孔冲洗，在岩层比较完整、裂隙较少的场合可用群孔冲洗；岩层破碎、节理裂隙比较发育可用单孔冲洗。( )
7．灌浆用的钻孔，群孔冲洗时，应将裂隙互相串通的钻孔分在同一孔组内、同一孔组内钻孔的数目以 3～5 个为宜。( )
8．帷幕灌浆各个孔序的孔距一般多采用第Ⅰ序孔孔距 8～12m，第Ⅱ序孔孔距4～6m，第Ⅲ序孔孔距 2～3m，第Ⅳ序孔孔距 1～1.5m。＜ ( )
9．自下而上分段灌浆适用于地质条件不良、岩层破碎、竖向裂隙发育的情况。( ) 10．自上而下分段灌浆只适用于岩层比较完整或基岩上部已有足够压重不致引起
地面抬动的情况。( )
11．浅孔固结灌浆压力，有盖重时可采用(3～7)×10 5 Pa；无盖重时可取(2～5)×10 5 Pa。( )
12．化学灌浆都采用纯压式灌浆。( )
13．化学灌浆的双液法是两种化学药液按比例混合在一起，再由泵压入地层中。( )
14．高压喷射注浆筑墙的注浆方式有旋喷与定喷两种方式。( )
15．振冲挤密适用于加固砂性土层。振冲置换适用于加固粘性土层。振冲置换与振冲挤密投放填料的主要差别是间歇法投放桩料。( )
四、问答题
1．岩基开挖应妥善解决哪些问题？
答：①及时排除基坑积水、渗水和地表水，确保开挖工作不受水的干扰；②合理安排开挖程序，保证施工安全；③通盘规划运输路线，组织好出渣运输工作；
④正确选择开挖方法，保证坝基开挖质量；⑤合理组织弃渣堆放，充分利用弃渣。
2. 坝基爆破开挖有什么特殊要求？
答：①岩基开挖的轮廓应符合设计要求，平面、高程与边坡误差不超过允许误差，防止欠挖，控制超挖；②控制爆破震动影响，防止产生爆破裂缝，③控制坝基开挖形态，有利维持坝体稳定，避免应力集中。
3. 为了控制爆破震动影响，保证岩基开挖质量，应采用哪些措施？
答：分层开挖，梯段爆破，控制各段起爆药量，按药卷直径预留保护层
4. 岩基灌浆的目的是什么?
答：提高基岩强度，加强基岩整体性和抗渗性。
5. 水泥灌浆包括哪几道工序？
答：钻孔，钻孔冲洗，压水试验，灌浆和灌浆质量检查。
6. 何谓单位吸水量? 写出其计算公式。
答：在单位时间内，通过单位长度试验孔段，在单位水头压力作用下压入的水量，称单位吸水量ω。w = Q / L × H [l /(min× m × m) ]其中 Q 是单位时间内试验孔段的注水量（l/min）；L 为压水试验孔段的长度（m）；H 为压力试验的计算水头（m）。
7. 帷幕灌浆为什么应分序逐渐加密?
答：逐渐加密一方面可以提高浆液结石的密实性；另一方面，通过后灌序孔单位吸水量和单位吸浆量的分析，可以推断先灌孔的灌浆质量，为是否需要增减灌浆钻孔提供可靠依据。
8. 纯压式灌浆与循环式灌浆各适用于哪种情况?
答：纯压式适用于吸浆量大，有大裂隙存在，孔深不超过 12—15m 的情况。循环式是通常采用的方法，能适用于各种情况。
9. 何谓混合法灌浆? 适用于何种情况?
答：混合灌浆法是上部孔段采用自上而下先灌，而下部孔段则用自下而上法钻灌。在深孔遭浆中，接近地表岩层比较破碎，愈往下岩层愈完整的情况采用混合灌浆法。
10. 何谓灌浆压力? 确定灌浆压力的原则是什么？
答：灌浆压力是指灌浆段中部的压力。确定灌浆压力的原则是：在不致破坏基岩和坝体前提下，尽可能采取比较高的压力。
11. 何谓灌浆的临界压力? 压水试验中如何确定临界压力?
答：压水试验过程中，在开始阶段，压力与注水量大致呈直线关系。当压力上升到某一数值时，注水量突然增加，这时的压力即为临界压力。在试验过程中绘制压力与注水量的关系曲线，当关系曲线由直线段突然变为曲线的开始点的压力即为临界压力。
12. 灌浆过程中灌浆压力的控制，在什么情况下采用一次升压法? 在什么情况下采用分级升压法？
答：一次升压法适用于透水性不大，裂隙不甚发育，岩层比较坚硬完整的情况。分级升压法用于岩层破碎，透水性很大或有渗透途径与外界连通的孔段。
13. 在灌浆过程中，如果在某一级压力下，单位吸浆量超过规定的上限，应如何处理?
答：应降低一级压力进行灌注，待单位吸浆量回落到下限时，再升高到原来一级压力继续灌注。
14. 何谓一次升压法？何谓分级升压法?
答：一次升压法就是灌浆开始时，一次将压力升高到预定的压力，灌注由稀到浓的浆液。分级升压法是将整个灌浆压力分为几个级，逐渐升压直到预定压力。每当单位吸浆量减少到规定的下限时，将压力升高一级。直到在预定压力下达到结束标准，就结束灌浆。
15. 灌浆过程中，如果遇到大的孔洞或裂隙，应按什么原则进行处理?
答：应按低压浓浆，间歇停灌，直到按规定标准结束灌浆的原则进行。待浆液凝固后重新钻开，进行复灌，以确保灌浆质量。
16. 灌浆过程中，浆液稠度控制的原则是什么? 为什么要采用这个原则?
答：浆液稠度控制的原则是先稀后浓、适时变换，即先灌稀浆，然后逐级变浓，直到结束标准。就是用稀浆先使细小裂隙灌饱，而后浆液稠度逐渐变浓，较宽裂隙也能逐步充填良好。
17. 灌浆质量检查有哪些方法?
答：钻设检查孔作压水试验和单位吸浆量试验；开井或平洞进人检查，并在其中作抗剪、弹模试验，钻取岩芯检查，在钻孔内照像、电视、观察孔壁的灌浆质量；利用地球物理勘探技术，测定基岩的弹摸、弹性波速、地震波的衰减系数。18. 化学灌浆有哪些特点？
答：①化学浆液粘度低、可对水泥浆灌不进去的细微裂隙灌浆；②化学浆液的聚合时间可较准确控制；③化学浆液的聚合体几乎不透水，防渗效果好，④化学浆液的聚合体的强度与粘结强度较高，可用于补强、加固；⑤化学浆液的聚合体稳定性、耐久性较好，能抗酸、碱及微生物的侵蚀，但有老化问题；⑥化灌材料有一定毒性。
19. ．什么是可灌比?
答：可灌比是衡量砂砾石地基可灌性的一个指标。可灌比 M＝D15/d85，式中 D15、d85分别为砂砾石地层与灌浆材料颗粒级配曲线上含量为15％、85％的粒径。20. 水泥粘土灌浆用的粘土，有什么要求？
答：粘土要求遇水能迅速崩解分散，吸水膨胀，具有一定的稳定性和粘结力。21. 简述打管灌浆法的施工程序、适用条件。
答：施工程序是：先将钢管打入到设计深度，再用压力水将管内冲洗干净，消除花管上孔眼的堵塞，然后用灌浆泵灌浆或利用浆液自重进行自流灌浆。适用于砂砾石层较浅、结构松散、颗粒不大、容易打管和起拔场合下的临时性工程的帷幕遭浆。
22. 套管灌浆法的优缺点是什么? 简述其施工程序?
答：其优点是有套管护壁，不会产生坍孔埋钻事故。但灌浆过程浆液容易沿套管外壁上流，产生地表冒浆。灌浆时间较长，套管会被胶结。施工程序是：一边钻孔，一边跟着下护壁套管。或一边打设护壁套管、一边冲掏管内砂砾石，直到套管下到设计深度。然后将钻孔冲洗干净，下入灌浆管起拔套管到第一灌浆段顶部，安好止浆塞，对第一段进行灌浆。如此自下向上，逐段灌浆。
23. 循环钻灌的施工程序是什么? 如何防止地面抬动和地表冒浆?
答：自上而下，钻一段灌一段，钻孔与灌浆循环进行，钻孔时需泥浆固壁。控制演浆压力和做好孔口封闭，是防止地面抬动和地面冒浆的有效措施。
24. 简述预埋花管法钻孔灌浆的施工程序。
答：①钻孔，跟着下护壁套管，②清孔；③在套管内安花管；④在花管与套管之间，灌注填料，边下填料，边起拔套管，直到全孔填满、套管拔出；⑤填料待凝10 d 左右；⑥在花管中下入双拴灌浆塞，用清水开环，接着灌浆。
25. 预埋花管法钻孔灌浆具有什么特点? 优缺点有哪些?
答：其特点是可以在任一灌浆段进行开环灌浆，必要时还可复灌。填料阻止浆液沿管壁上升，很少发生冒浆、串液现象，灌浆压力可相对提高，可以重复灌浆，对灌浆质量有保证，是其优点。花管被填料胶结以后可能不能起拔，耗用钢管较多，是其缺点。
26. 防渗墙施工的造孔准备包括哪些工作？
答：准备工作有：①槽孔测量定位；②设置导向槽；③在槽侧铺设造孔钻机的轨道，安装钻机；④架设动力、照明线路及供水供浆管路，作好排水系统；⑥修筑运输道路；②制备固壁泥浆。
27. 简述分层成槽法的施工过程，适用于何种地层?
答：用回转式钻机先在槽孔两端领先钻进、然后按一定程序分层下挖，用砂石泵经空心钻杆将土渣连同泥浆排出槽外，同时不断补充新的泥浆。适用于绝大部分颗粒能从排渣管内通过的地层。
28. 简述钻劈法的施工过程及适用于何种地层?
答：钻劈法是用冲击钻先凿主孔，两个主孔之间的副孔用同样钻头劈打，用抽砂筒及接砂斗出渣。适用于砂卵石或其它地基。
29. 简述板桩灌注防渗墙的施工方法。
答：施工程序是：①用振动锤打桩机将钢板桩打到设计深度；②用拔桩机起拔钢板桩，同时通过焊在钢板桩上的灌浆管向拨桩后留下的空间灌注粘土水泥浆。连续打桩与灌注就形成连续防渗墙。
第三章 习题及答案 传递函数描述其特性，现在用温度计测量盛在容器内的水温。发现需要时间才能指示出实际水温的98%的数值，试问该温度计指示出实际水温从10%变化到90%所需的时间是多少? 解： 41min, =0.25min T T = 1111()=1-e 0.1, =ln 0.9t h t t T -=-T 21T 22()=0.9=1-e ln 0.1t h t t T -=-， 210.9 ln 2.20.55min 0.1 r t t t T T =-=== 2.已知某系统的微分方程为)(3)(2)(3)(t f t f t y t y +'=+'+''，初始条件2)0( , 1)0(='=--y y ，试求： ⑴系统的零输入响应y x (t )； ⑵激励f (t ) (t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )； ⑶激励f (t ) e 3t (t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )。 解：(1) 算子方程为：)()3()()2)(1(t f p t y p p +=++ ) ()e 2 5e 223()()()( ) ()e 2 1e 223()()()( )()e e 2()(2 112233)( )2(; 0 ,e 3e 4)( 34 221e e )( 2x 2222x 212 121221x t t y t y t y t t t h t y t t h p p p p p p H t t y A A A A A A A A t y t t t t t t f f t t t t εεεε------------+=+=+-==-=?+-+= +++= -=??? ?-==????--=+=?+=∴* ) ()e 4e 5()()()( )()e e ()(e )()( )3(2x 23t t y t y t y t t t h t y t t t t t f f εεε------=+=-==* 3.已知某系统的微分方程为)(3)(')(2)(' 3)(" t f t f t y t y t y +=++，当激励)(t f =)(e 4t t ε-时，系统
题型：选择题 题目：关于系统稳定的说法错误的是【】 A．线性系统稳定性与输入无关 B．线性系统稳定性与系统初始状态无关 C．非线性系统稳定性与系统初始状态无关 D．非线性系统稳定性与系统初始状态有关 分析与提示：线性系统稳定性与输入无关；非线性系统稳定性与系统初始状态有关。 答案：C 习题二 题型：填空题 题目：判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为或为具有负实部的复数，即系统的特征根必须全部在是系统稳定的充要条件。 分析与提示：判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实数或为具有负实部的复数，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。 答案：负实数、复平面的左半平面 习题三 题型：选择题 题目：一个线性系统稳定与否取决于【】 A．系统的结构和参数 B．系统的输入 C．系统的干扰 D．系统的初始状态 分析与提示：线性系统稳定与否取决于系统本身的结构和参数。 答案：A 习题四 题型：填空题 题目：若系统在的影响下，响应随着时间的推移，逐渐衰减并回到平衡位置，则称该系统是稳定的 分析与提示：若系统在初始状态的影响下（零输入），响应随着时间的推移，逐渐衰减并趋向于零(回到平衡位置)，则称该系统是稳定的；反之，若系统的零输入响应发散，则系统是不稳定的。 答案：初始状态 习题五 题型：填空题 题目：系统的稳定决定于的解。 分析与提示：系统的稳定决定于特征方程的解。 答案：特征方程
题型：填空题 题目：胡尔维兹（Hurwitz ）判据、劳斯（Routh ）判据又称为 判据。 分析与提示：胡尔维兹（Hurwitz ）判据、劳斯（Routh ）判据，又称为代数稳定性判据。 答案：代数稳定性 习题二 题型：填空题 题目：利用胡尔维兹判据，则系统稳定的充要条件为：特征方程的各项系数均为 ；各阶子行列式都 。 分析与提示：胡尔维兹判据系统稳定的充要条件为：特征方程的各项系数均为正；各阶子行列式都大于零。 答案：正、大于零 习题三 题型：计算题 题目：系统的特征方程为 010532234=++++s s s s 用胡尔维兹判据判别系统的稳定性。 分析与提示：利用胡尔维兹判据，其各阶系数均大于零，计算子行列式。 答案：（1）特征方程的各项系数为 10,5,3,1,201234=====a a a a a 均为正值。 （2） 0131>==?a 0714232 4 132<-=-== ?a a a a a a a a 不满足胡尔维兹行列式全部为正的条件，所以系统不稳定 习题四 题型：计算题 题目：单位反馈系统的开环传递函数为 ()()() 125.011.0++= s s s K s G 利用胡尔维兹判据求使系统稳定的K 值范围。 分析与提示：利用胡尔维兹判据，其各阶系数均大于零，计算子行列式，反求出K 的范围。 答案：系统的闭环特征方程为 ()()0125.011.0=+++K s s s
材料工程基础实验指导书王连琪X洁徐兴文 材料科学与工程学院
《材料成形工艺》介绍了铸造、锻压、焊接专业等方面的知识，为配合教材达到教学与实际相结合的目的，使学生能理性认识材料成形的方法，拟定了铸造、锻压、焊接实验。 一铸造性能实验 实验1 铸造合金流动性的测定 1.1实验目的： 1）测定铸造合金成分对该合金流动性的影响。 2）测定浇注温度对该合金流动性的影响。 1.2 实验的基本原理 流动性是铸造合金的重要性能之一，它对铸件质量有较大的影响；如补缩、冷隔、浇不足等。为了获得优质铸件就必须对流动性加以研究。 铸造合金流动性的定义为液态金属本身充满铸型的能力，它与合金的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。 合金的流动性与合金的充型能力是两个概念。合金的充型能力是液态合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。由于影响液态金属充型能力的因素很多，很难对各种合金在不同铸造条件下的充型能力进行比较。所以，常常用固定条件下所测得的合金流动性来表示合金的充型能力。 1.3 实验合金与试样 1）纯铝和铸铝102。 2）试样—取一箱一件螺旋形试样如图1.1 通过实验研究成分对流动性的影响。取纯Al和ZL102合金在相同温度下浇注螺旋形试样，进行比较。在实验时，要求铸型相同（透气性、紧实度等）和过热温度相同条件下进行比较。 研究温度对合金流动性的影响，纯Al和ZL102合金分别在不同温度下浇注螺旋形式样，比较螺旋式样的长度。 1.4 实验设备与材料 1）熔化设备：坩埚电阻炉两台或感应电炉石墨坩埚两个 2）合金材料：工业纯Al 铸铝102 3）铸型：三副模板、三副砂箱、造型型砂及制型工具 4）热电偶（镍铬-镍硅）两支及毫伏表 5）去气剂：氯化锌
工程材料第四章习题答案． 工程材料作业（4）答案 1.解释下列现象: (1) 在相同含碳量下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。
奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解，奥氏体均匀化4阶段。多数合金元素减缓A形成，Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲和力大，形成的合 金元素的碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。但为了充分发挥合金元素的作用，又必须使其更多的溶入奥氏体中，合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度，保温更长时间。 Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快。而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。 阻碍晶粒长大，合金钢需要更高的加热温度，更长的保温时间，才能保证奥氏体均匀化。 （加热温度升高了，但一般不会引起晶粒粗大：大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。碳化物形成元素的作用最明显，因其形成的碳化物高温下稳定性高，很难完全溶入奥氏体，未溶的细小碳化物颗粒，分布在奥氏体晶界上，有效的阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。所以，合金钢虽然热处理加热温度高，但一般不用担心晶粒粗大。 强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti、Nb、Zr；中等阻碍的：W、Mo、Cr；
影响不大的：Si、Ni、Cu；促进晶粒长大的：Mn、P、B） (2) 在相同含碳量下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定 性。 回火过程一般分为：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变和碳化物长大。 合金元素在回火过程中，推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才出现分解和转变），提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。使得合金钢在相同温度下回火时，比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度和强度（对工具钢，耐热钢更重要），或在保证相同强度的条件下，可在更 2 高的温度下回火，而韧性更好（对结构钢更重要。） (3) 为何含C大于0.4%，含Cr大于12%的Cr钢属于过共析钢，含碳1.5%，含Cr12%的钢属于莱氏体钢。 在合金元素的作用下，使得铁碳相图的S点（即﹤﹤0.77%）和E点（即 ﹤
第三章 习题及答案 传递函数描述其特性，现在用温度计测量盛在容器内的水温。发现需要时间才能指示出实际水温的98%的数值， 试问该温度计指示出实际水温从10%变化到90%所需的时间是多少? 解： 41min, =0.25min T T = 2.已知某系统的微分方程为)(3)(2)(3)(t f t f t y t y +'=+'+''，初始条件2)0( , 1)0(='=--y y ，试求： ⑴系统的零输入响应y x (t )； ⑵激励f (t ) (t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )； ⑶激励f (t ) e 3t (t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )。 解：(1) 算子方程为：)()3()()2)(1(t f p t y p p +=++ 3.已知某系统的微分方程为)(3)(')(2)(' 3)(" t f t f t y t y t y +=++，当激励)(t f =)(e 4t t ε-时，系统的全响应)()e 6 1e 27e 314()(42t t y t t t ε-----=。试求零输入响应y x (t )与零状态响应y f (t )、自由响应与强迫响应、暂态响应与稳态响应。 解： 4. 设系统特征方程为：0310126234=++++s s s s 。试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的 稳定性。 解：用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a 4=1，a 3=6，a 2=12，a 1=10，a 0=3均大于零，且有 所以，此系统是稳定的。 5. 试确定下图所示系统的稳定性. 解：210 110(1)(1)(). ()210(21) 1(1) s s s s a G s s s s s s s +++=?=?+++ 系统稳定。 满足必要条件，故系统稳定。 6.已知单位反馈系统的开环传递函数为) 12.001.0()(2++= s s s K s G ξ，试求系统稳定时，参数K 和ξ的取值关系。 解：2()(0.010.21)0D s s s s k ξ=+++=
若系统输入为不同频率ω的正弦函数t A ωsin ，其稳态输出相应为)sin(?ω+t B ，求该系统的频率特性 解：由频率特性的定义有：? ωj e A B j G =)(（P119） ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 试求下列系统的幅频特性)(ωA 、相频特性)(ω?、实频特性)(ωu 、虚频特性)(ωv （P120， 121） 1 305 )(+= s s G 解：1 305 1305)(+= += ωωωj s j G j )(ωA = 1 90051 3052 += +ωωj )(ω?=1 30arctan )130()5(1 305 ω ωω-=+∠-∠=+∠ j j )(ωj G 可以展开为实部与虚部的形式，即：1 90015051305 )(2+-= += ωω ωωj j j G 所以，实频特性)(ωu = 1 90052 +ω 虚频特性)(ωv =1 9001502+-ωω ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 设系统的闭环传递函数为：1 ) 1()(12++=s T s T K s G B ，当输入信号为t R t x i ωsin )(=，试求该系 统的稳态输出。 解：系统的频率特性函数为： ()()) () arctan (arctan 21221212)() 1()1(1 )1(1 )1()(12ωωωω ωωωωωωj G j B T T j j B B e j G e T T K j T j T K s T s T K j G ∠-?=?++= ++= ++= 系统的对于特定频率的输入信号，其稳态输出为：（P118） )](sin[)()(ωωωj G t j G X t x B B i oss ∠+??= 因此，对于该系统，有： ()())]arctan (arctan sin[) 1()1()(122 122ωωωωωT T t T T K R t x oss -+?++?=
班级： 学号： 姓 名：
实验一金相试样制备与组织观察综合实验 实验学时：6h 实验性质：综合性 一、实验目的 1了解金相显微镜的结构及主要零部件的作用；学会正确使用显微镜，提高物像的质量；了解显微镜的维护方法。 2学习金相试样的制备方法；了解金相试样质量对金相分析的影响。 3掌握二元铸态合金的固溶体，共晶（包括亚共晶和过共晶）和包晶组织的特征，能识别这些组织；掌握Fe—C合金平衡和非平衡组织的特征。 二、实验内容 本次实验为综合实验，要求综合运用金相显微镜和各种金相制样设备学会各种不同试样的金相制样要点，并能分析合金尤其是铁碳合金的典型组织。 实验分三阶段进行，首先熟悉金相显微镜的结构、操作方法和维护要求，再进行具体试样的金相试样制备，第三步观察分析常见二元合金和铁碳合金的组织。实验中各阶段每位同学独立完成。通过预习了解显微镜结构、维护要求以及金相制样方法和不同合金的组织特征，写出实验步骤，然后到实验室通过自己的操作体会各个过程。 三、实验仪器、设备及材料 3.1实验仪器、设备 砂轮机、预磨机、抛光机、电吹风、金相显微镜 3.2实验材料试样：铁碳合金试样及有色金属合金试样（用于组织观察）；制备试样材料选用碳 钢。制样材料：砂纸、抛光剂、抛光布、3-4%硝酸酒精、滤纸 四实验原理 4.1 金相显微镜结构与使用 4.1.1成像原理 简单地说，成像原理就是将物像两级放大。如图1—1 所示。物AB 经物镜放大成一倒立的实像 A ′ B′，再经目镜放大成虚像A ″B″。 1）显微镜的放大倍数 显微镜的放大倍数等于物镜与目镜放大倍数的乘积： 1 250 M M物?M目 f 物f目 f 物，f 目——物镜和目镜的焦距；l——显微镜的光镜筒长度放大倍数的选择决定于组织的粗细和观察的目的。放大倍数大，则组织清晰，但视域小，不能观察全貌，代表性受局限，放大倍数低，则效果完全相反，如图1-2 所示。在金相分析时，根据需要，往往高、低倍变换使用。
习题集部分参考答案 4合金的结构与相图 思考题 1.何谓合金？合金中基本的相结构有哪些？ 答：合金是指两种或两种以上的金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。合金中基本的相结构有固溶体、金属化合物两类。 2.相组成物和组织组成物有何区别？ 答：相组成物是指组成合金中化学成分、结构和性能均匀一致的部分。 组织组成物是指显微组织中具有某种形貌特征的独立部分。 两者的区别在于相组成物是不涉及金相形态的。 3.固溶体合金和共晶合金的力学性能和工艺性能有什么特点？ 答：固溶体晶体结构与组成它的溶剂相同，但由于溶质原子的溶入，造成了晶格畸变，阻碍了晶体滑移，结果使固溶体的强度、硬度提高，且大多固溶体还保持着良好的塑性。而共晶合金组织为二相混合物时，合金的性能与成分呈直线关系。当共晶组织十分细密时，硬度和强度会偏离直线关系而出现峰值。共晶合金熔点低，流动性好，易形成集中缩孔，不易形成分散缩孔，铸造性能较好。 4.合金的结晶必须满足哪几个条件？ 答：合金的结晶需要满足结构、能量和化学成分三个条件（或者叫三个起伏）。 5.纯金属结晶与合金结晶有什么异同？ 答：相同点：形成晶核、晶核长大；能量和结构条件。 不同点：合金结晶还需要“化学成分条件”；从结晶的自由度看，纯金属结晶是一个恒温过程，而合金的结晶常常在某个温度范围内进行。 6.固溶体的主要类型有哪些?影响固溶体的结构形式和溶解度的因素有哪些？ 答：按溶质原子在固溶体(溶剂)晶格中的位置不同可分为置换固溶体和间隙固溶体；按固溶度可分为有限固溶体和无限固溶体；置换固溶体按溶质原子在溶剂晶格中的分布特点可分为无序固溶体和有序固溶体。影响固溶体的结构形式和溶解度的因素很多，目前比较公认的有①原子尺寸因素；②晶体结构因素；③电负性因素；④电子浓度因素。 7、试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。 答：固溶强化是由于溶质原子的溶入，造成了晶格畸变，阻碍了晶体滑移，结果使固溶体的强度和硬度增加。 加工硬化是金属在冷塑性变形时，随着变形量的增加，出现位错的缠结，位错密度增加，造成材料的强度、硬度增加的现象。 弥散硬化是当超细第二相(强化相)大量均匀分布在材料基体中，造成位错运动受阻
2007机械工程控制基础第四章习题答案 第4章 频率特性分析 4.1什么是系统的频率特性？ 答：对于线性系统，若输入为谐波函数，则其稳态输出一定是同频率的谐波函数，将输出的幅值与输入的幅值之比定义为系统的幅频特性，将输出的相位之差定义为系统的相频特性。系统的幅频特性和相频特性简称为系统的频率特性。 4.4若系统输入为不同频率ω的正弦t A ωsin ，其稳态输出相应为)sin(?ω+t B 。求该系统的频率特性。 解：由系统频率特性的定义知：?ωj e A B j G = )( 4.5已知系统的单位阶跃响应为)0(8.08.11)(94≥+-=--t e e t x t t o ，试求系统的幅频特性与 相频特性。 解：由已知条件得：s s X i 1)(=，9 8 .048.11)(+++-=s s s s X o 得系统传函为：) 9)(4(36)()()(++== s s s X s X s G i o 得系统频率特性：) 9)(4(36 )(ωωωj j j G ++= ，其中 幅频特性为：2 2 811636 )()(ω ωωω+?+= =j G A 相频特性为：9 arctan 4 arctan )(ω ω ω?--=4.6由质量、弹簧、阻尼组成的机械系统如图（4.6）所示。已知m=1kg ，k 为弹簧刚度，c 为阻尼系数。若外力tN t f 2sin 2)(=，由实验得到系统稳态响应为)2 2sin(π -=t x oss 。试确定k 和c 。 解：由系统结构知系统的动力学方程为： 当m=1时，得系统传函为： k cs s s G ++= 2 1 )(，得系统频率特性为： ω ωωjc k j G +-= 21 )(。 图（题4.6）
华南农业大学材料与能源学院 现代材料科学与工程基础实验讲义 供材料科学专业本科生使用 胡航 2016-02-30
实验一 金属纳米颗粒的化学法制备 一、实验容与目的 1. 了解并掌握金属纳米颗粒的化学法制备过程并制备Au 或Ag 纳米颗粒。 2. 了解金属纳米颗粒的光学特征。 二、实验原理概述 化学制备法是制备金属纳米微粒的一种重要方法，在基础研究和实际应用中被广泛采用。贵金属纳米颗粒的化学法制备主要有溶胶凝胶法、电镀法、氧化还原法等。其中氧化还原法又包括热分解和辐照分解等。贵金属纳米颗粒具有广泛的应用，如生物医学领域的杀菌，物理化学领域的催化等。本实验以金胶为例介绍交替法制备贵金属纳米颗粒，并以硝酸银在烷基胺中的热分解为例介绍表面活性剂中氧化还原法制备贵金属纳米颗粒。 1. 胶体金属（Au 、Ag ）的成核与生长 总的来说，化学法制备金属纳米粒子都是让还原剂提供电子给溶液中带正电荷的金属离子形成金属原子。如，对于制备胶体金，如果采用柠檬酸三钠作为还原剂，其反应过程如下： 2H O -42223222222Δ HAuCl + HOC(CH )(CO )Au +Cl +CO +HCO H+CO(CH )(CO )+......??→粒子 2. 硝酸银热分解法制备银纳米粒子 热分解法制备金属纳米颗粒原理简单，实验过程易操作。对制备数纳米到数十纳米尺寸围的纳米颗粒有较大优势。硝酸银在烷基胺中加热搅拌可形成澄清透明溶液。温度上升到150~200 °C 时，溶液颜色由浅色到深色快速变化，生成的银纳米颗粒被烷基胺包裹，稳定在溶液中。通过对样品洗涤、离心沉淀，可获得烷基胺包裹的银纳米粒子。 三、实验方法与步骤 （一）实验仪器与材料 硝酸银，柠檬酸三钠，油胺或十八胺，十八烯（ODE ），无水乙醇，配有温度调控和磁力搅拌的油浴加热器，三颈瓶，抽气头，滤膜，温度计套管，10 mL 量筒，分析天平，玻璃滴管，离心管，离心机，电热干燥箱 （二）实验方法与操作步骤
题目：时间响应由和两部分组成。 分析与提示：时间响应由瞬态响应和稳态响应两部分组成。 答案：瞬态响应、稳态响应 题目：系统的输出量从初始状态到稳定状态的响应过程，称为。 分析与提示：瞬态响应，指系统在某一输入信号作用下，系统的输出量从初始状态到稳定状态的响应过程。 答案：瞬态响应 题目：系统的时间响应可从两方面分类，按振动性质可分为与。 分析与提示：系统的时间响应可从两方面分类，按振动性质可分为自由响应与强迫响应。 答案：自由响应、强迫响应 题目：系统的时间响应可从两方面分类，按振动来源可分为与。 分析与提示：系统的时间响应可从两方面分类，按振动性质可分为自由响应与强迫响应；按振动来源可分为零输入响应(即由“无输入时系统的初态”引起的自由响应)与零状态响应(即仅由输入引起的响应)。 答案：零输入响应、零状态响应 题目：系统微分方程的特解就是系统由输入引起的输出(响应)，工程上称为。 分析与提示：初始条件及输入信号产生的时间响应就是微分方程的全解。包含通解和特解两个部分。通解完全由初始条件引起的，它是一个瞬态过程，工程上称为自然响应 (如机械振动中的自由振动)。特解只由输入决定，特解就是系统由输入引起的输出(响应)，工程上称为强迫响应 (如机械振动中的强迫振动)。 答案：强迫响应 题目：系统的瞬态响应不仅取决于系统本身的特性，还与外加的形式有关。 分析与提示：系统的瞬态响应不仅取决于系统本身的特性，还与外加输入信号的形式有关。 答案：输入信号 题目：单位阶跃信号???<>=000t t t u 1)(的拉氏变换为【 】 A 、 s 1 B 、21 s C 、1 D 、s 分析与提示：熟练掌握典型信号的拉氏变换。B 为单位斜坡信号的拉氏变换，C 为单位冲击信号的拉是变换。 答案：A 题目：选取输入信号应当考虑以下几个方面，输入信号应当具有，能够反映系统工作的大部分实际情况。 分析与提示：选取输入信号应当考虑以下几个方面，输入信号应当具有典型性，能够反映系统工作的大部分实际情况。 答案：典型性 题目：选取输入信号时，输入信号的形式应当尽可能。 分析与提示：选取输入信号时，输入信号的形式应当尽可能简单。 答案：简单 题目：是使用得最为广泛的常用输入信号。 分析与提示：单位脉冲函数、单位阶跃函数、单位斜坡函数、单位抛物线函数 都为常用输入信号时，单位脉冲函数是使用得最为广泛的常用输入信号。 答案：单位脉冲函数 题目：设一阶系统的传递函数为 5 23 +s ，则其时间常数和增益分别是【】 A ． 2，3 B ．2，3/2 C ． 2/5，3/5 D ． 5/2，3/2
习题一 题型:选择题 题目:关于系统稳定的说法错误的就是【】 A.线性系统稳定性与输入无关 B.线性系统稳定性与系统初始状态无关 C.非线性系统稳定性与系统初始状态无关 D.非线性系统稳定性与系统初始状态有关 分析与提示:线性系统稳定性与输入无关;非线性系统稳定性与系统初始状态有关。 答案:C 习题二 题型:填空题 题目:判别系统稳定性的出发点就是系统特征方程的根必须为或为具有负实部的复数,即系统的特征根必须全部在就是系统稳定的充要条件。 分析与提示:判别系统稳定性的出发点就是系统特征方程的根必须为负实数或为具有负实部的复数,即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面就是系统稳定的充要条件。 答案:负实数、复平面的左半平面 习题三 题型:选择题 题目:一个线性系统稳定与否取决于【】 A.系统的结构与参数 B.系统的输入 C.系统的干扰 D.系统的初始状态 分析与提示:线性系统稳定与否取决于系统本身的结构与参数。 答案:A 习题四 题型:填空题 题目:若系统在的影响下,响应随着时间的推移,逐渐衰减并回到平衡位置,则称该系统就是稳定的 分析与提示:若系统在初始状态的影响下(零输入),响应随着时间的推移,逐渐衰减并趋向于零(回到平衡位置),则称该系统就是稳定的;反之,若系统的零输入响应发散,则系统就是不稳定的。 答案:初始状态 习题五 题型:填空题 题目:系统的稳定决定于的解。 分析与提示:系统的稳定决定于特征方程的解。 答案:特征方程 习题一 题型:填空题 题目:胡尔维兹(Hurwitz)判据、劳斯(Routh)判据又称为判据。 分析与提示:胡尔维兹(Hurwitz)判据、劳斯(Routh)判据,又称为代数稳定性判据。 答案:代数稳定性 习题二
成都理工大学材料与化学化工学院实验室“十二·五”建设规划 系、部、室名称：材料科学与工程 编制日期：2010年3月
一、“十一·五”期间学院实验室建设概况 1、实验室设臵情况 经过多年的建设，目前本学科点基本具备课程实验教学条件，初步建立了材料组成与结构表征、材料加工与制备、材料性能测试等三大类11个专业教学实验室，总面积360m2，各实验室功能及承担教学科研工作具体情况见下表1。 表1 专业实验室设臵情况 2、实验仪器设备投入情况 除学院公用大型仪器设备外，材料科学与工程专业实验室现有设备见附表2。总价值
为2137929元。其中2006-2009年投入占70%左右，约150万元。 3、主要成绩 十一五期间，按照材料科学与工程专业内涵及我校材料科学与工程专业办学特色，构建了材料科学与工程专业实验教学体系，规划和建立了材料组成与结构表征、材料加工与制备、材料性能测试等三大类教学实验室，重点建设了材料制备实验室，材料力学性能实验室，材料显微结构实验室。 材料制备实验室主要购臵了用于无机非金属材料烧成的高温电阻电炉、微波烧结炉、气氛炉，热压烧结炉等，用于金属材料熔制的真空熔炼炉、电阻炉，以及用于金属热处理改性的真空热处理炉、渗碳炉等，基本能满足金属材料工程、无机非金属材料工程教学需要。 材料力学性能实验室主要购臵了液压万能试验机、冲击试验机、蠕变试验机、疲劳试验机、各类硬度仪等设备，基本满足结构材料教学需要。 材料显微结构实验室主要购臵了金相显微镜及金相制备相关设备，可以同时满足一个自然班的教学实验，是十一五期间建设较好的一个实验室。 这些实验室共承担结晶学与矿物学、材料科学基础、材料科学研究方法与测试技术、材料设计与制备、金属学、金属热处理原理与工艺、合金熔炼原理、材料物理性能、材料力学性能，课程设计、现代金相实验技术、材料显微组织与结构实验、特色与创新实验等专业基础和专业综合实验教学课程，同时承担每年约150名专业毕业生的毕业设计、毕业实习教学任务、每年50名左右研究生的教学和科研任务。 十一五期间，依托金刚石薄膜实验室、材料科学与技术研究所及现有专业实验室，承担项国家自然科学基金项目3项、国家科技攻关、科技支撑项目和四川省等省部级项目16项，发表论文100余篇，被3大检索收录40余篇。 总之，较好地完成了上一个五年规划中提出的各项实验室建设任务。 4、教学队伍 专业实验室设有管理人员3名（初级2名、中级1名），专职实验教师1名（热分析实验室），所有实验课程教学完全由专业教师执行。 5、存在的问题 尽管通过多年建设，材料科学与工程专业实验教学平台建设取得了明显成效， 但是随着本科教学模式改革的不断深化，工程化教育理念的不断深入，对本科生工程能力、创新能力要求的不断提高，现有实验室很难满足新的培养方案对于学生实验能力培养的要求，存在突出问题主要表现在以下几个方面：
《材料工程基础》复习思考题 第一章绪论 1、材料科学与材料工程研究的对象有何异同？ 10、如何区分传统材料与先进材料？ 18、什么是复合材料？如何设计和制备复合材料？ 21、纳米材料与纳米技术的异同？它们对科技发展的作用？23、什么是生态环境材料？如何对其生命周期进行评价？ 第二章材料的液态成形技术 3、影响液态金属充型能力的因素有哪些？如何提高充型能力？ 4、铸件的凝固方式有哪些？其主要的影响因素？ 6、什么是缩松和缩孔？其形成的基本条件和原因是什么？ 9、试述铸件产生变形和开裂的原因及其防止措施。 13、常见的特种铸造方法有哪些？各有何特点？ 第三章材料的塑性成形技术 1、金属为什么容易塑性变形？生产塑性变形的本质？ 2、金属常见的塑性成形方法有哪些？ 4、什么是金属的可煅性？其影响因素有哪些？ 第四章材料的粉末工艺
1、粉末冶金工艺有何特点？其主要的工艺过程包括？ 7、雾化制粉的方法有哪些？如何提高雾化制粉的效率？ 13、粉体为什么能烧结？烧结的推动力是什么？ 第五章材料的连接工艺 1、简述金属的可焊性及其影响因素。 2、简述焊接接头的组织结构。 5、简述钎焊的工艺特点及常用的钎焊材料。 第六章材料的表面处理 2、简述电镀和化学镀的异同（工艺及适应材料）。 6、三束表面改性技术的定义、特点和局限性。 第七章金属材料 1、金属材料的主要强化方式有哪些？ 3、什么是钢的淬硬性和淬透性？其主要影响因素？ 4、合金产生时效强化的条件是什么？如何进行时效强化？ 第八章单晶与半导体工艺 1、简述芯片的主要制备工艺步骤。
第九章纤维的制备 1、为什么纤维通常具有高强度、高模量且韧性好的特点？ 2、简述熔融纺丝和溶液纺丝的异同。 第十章复合材料制备工艺 3、什么是玻璃钢？它的制备工艺和主要应用？ 4、简述复合材料的强韧化机理。 第十一章陶瓷材料 2、先进陶瓷是如何分类的？ 4、简述陶瓷的主要成形方法。 8、为什么金属通常具有良好的塑性，而陶瓷却是脆性的？ 10、简述陶瓷与玻璃在结构和性能上的差异。 11、什么是钢化玻璃？对玻璃进行钢化的主要方法有哪些？ 第十二章高分子材料 1 何谓高分子化合物？它与一般有机化合物有什么不同？ 2 聚合物的分子形状及其特点是什么？ 3 合成高分子的化学反应有哪些？
控制工程基础考卷带答案复习资料
一、填空题：（每空1分，共20分） 1．对控制系统的基本要求一般可归结为_________稳定性，准确性，快速性____、____________、___________。 2．自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是瞬态响应分量，另一个是____________响应分量。 3．在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个信号称为_________________。 4．若前向通道的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则闭环传递函数为__________________ 。 5 函数f(t)=的拉氏变换式是 _________________ 。 6 开环对数频率特性的低频段﹑ 中频段﹑ 高频段分别表征了系统的 稳定性，动态特性，抗干扰能力 ﹑ ﹑ 。 7．Bode 图中对数相频特性图上的－180°线对应于奈奎斯特图中的___________。 8．已知单位反馈系统的开环传递函数为： 20 ()(0.51)(0.041) G s s s = ++求出系统在单位阶跃输入时的稳 态误差为 。 9．闭环系统稳定的充要条件是所有的闭环极点 t e 63-
均位于s 平面的______半平面。 10．设单位反馈控制系统的开环传递函数为 10()1 G s s = +，当系统作用有x i (t ) = 2cos(2t - 45?)输入 信号时，求系统的稳态输出为_____________________。 11．已知传递函数为2 ()k G s s =，则其对数幅频特性 L （ω）在零分贝点处的频率数值为_________ 。 12 在系统开环对数频率特性曲线上，低频段部分主要由 环节和 决定。 13．惯性环节的传递函数11+Ts ，它的幅频特性的数学式是__________,它的相频特性的数学式是____________________。 14．已知系统的单位阶跃响应为()1t t o x t te e --=+-，则 系统的脉冲脉冲响应为__________。 一、填空题 （每空1分，共20分）： 1 稳定性，准确性，快速性；2 稳态；3 反馈； 4 ) ()(1) (s H s G s G ±；5 3 ()6 F s s = + 6 稳定性，动态特性，抗干扰能力； 7 负实轴； 8 1 21 9 右半平面； 10
题目：线性定常系统对正弦信号(谐波输入)的 称为频率响应。 答案：稳态响应 题目：频率响应是系统对_____________的稳态响应；频率特性G(jω)与传递函数G(s)的关系为____________。 答案：正弦输入、s=ωj 题目：以下关于频率特性、传递函数和单位脉冲响应函数的说法错误的是【 】 A ． ω ωj s s G j G ==)()( B ． [])()(t F s G ω= C ． [])()(t L s G ω= D ． [])()(t F j G ωω= 分析与提示：令传递函数中ωj s =即得频率特性；单位脉冲响应函数的拉氏变换即得 传递函数；单位脉冲响应函数的傅立叶变换即为频率特性。 答案：B 题目：以下说法正确的有 【 】 A ．时间响应只能分析系统瞬态特性 B ．系统的频率特性包括幅频特性和相频特性，它们都是频率ω的函数 C ．时间响应和频率特性都能揭示系统动态特性 D ．频率特性没有量纲 E ．频率特性反映系统或环节对不同频率正弦输入信号的放大倍数和相移 分析与提示：时间响应可分析系统瞬态特性和稳态性能；频率特性有量纲也可以没有量纲，其量纲为输出信号和输入信号量纲之比。 答案：B 、C 、E 题目：通常将 和 统称为频率特性。 答案：幅频特性、相频特性 题目：系统的频率特性是系统 响应函数的 变换。 答案：脉冲、傅氏 题目：频率响应是系统对_____________的稳态响应；频率特性G(jω)与传递函数G(s)的关系为____________。 答案：正弦输入、s=ωj 题目：已知系统的单位阶跃响应为()()0,8.08.1194≥+-=--t e e t x t t o ，试求系统的幅 频特性和相频特性。 分析与提示：首先由系统的输入输出得到系统传递函数；令s=ωj 即可得到频率特性，进而得到幅频特性和相频特性。 答案：由已知条件有 ()()9 18.0418.11, 1 +++-= =s s s s X s s X o i 传递函数为 ()()()()() 9436++== s s s X s X s G i o 则系统的频率特性为 ()()() 9436 ++= ωωωj j j G
智慧树知到《材料工程基础》章节题答案 第1章单元测试 1、高炉炼铁时，炉渣具有重要作用。下面哪项不属于炉渣的作用? 答案：添加合金元素 2、常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、( ) 答案：铝 3、为什么铝的电解在冰晶石的熔盐中进行? 答案：降低电解温度 4、冰铜的主要成分是( ) 答案：FeS和Cu2S 5、( )是炼钢的最主要反应 答案：脱碳 第2章单元测试 1、通过高压雾化介质，如气体或水强烈冲击液流或通过离心力使之破碎、冷却凝固来实现的粉末的方法称为( ) 答案：雾化法 2、粉末颗粒越小，流动性越好，颗粒越容易成形。 答案：错 3、国际标准筛制的单位“目数”是筛网上( )长度内的网孔数 答案：1英寸
4、粉体细化到纳米粉时会表现出一些异常的功能，主要是由于粉体的总表面积增加所导致的结果。 答案：对 5、雾化法制粉增大合金的成分偏析，枝晶间距增加。 答案：错 第3章单元测试 1、高分子材料之所以具备高强度、高弹性、高粘度、结构多样性等特点，是由( )结构所衍生出来的。 答案：长链 2、高分子聚合时，用物理或化学方法产生活性中心，并且一个个向下传递的连续反应称为( ) 答案：连锁反应 3、悬浮聚合的主要缺点是( ) 答案：产品附有少量分散剂残留物 4、聚合物聚合反应按反应机理分为加聚和缩聚反应。 答案：错 5、工业上悬浮聚合对于悬浮分散剂一般的要求是( ) 答案：聚合后都可以清洗掉 第4章单元测试 1、将液态金属或半液态金属浇入模型内，在高压和高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固获得铸件的方法是( ) 答案：压力铸造
2、铸铁的充型能力好于铸钢。 答案：对 3、在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型壳，经浇注而获得铸件的一种成形工艺方法是( ) 答案：熔模铸造 4、下列不属于铸造缺陷的是( ) 答案：收缩 5、熔融合金的液态收缩和凝固收缩表现为液体体积减小，是应力形成的主要原因。 答案：错 第5章单元测试 1、冷变形过程中，材料易产生( ) 答案：加工硬化 2、轧辊的纵轴线相互平行，轧制时轧件运动方向、延伸方向与轧辊的纵轴线垂直，这种轧制方法为( ) 答案：纵轧 3、挤压变形时，( ) 答案：金属在变形区处于三向压应力状态 4、缩尾是挤压工艺容易出现的缺陷，它出现在挤压过程的哪个阶段? 答案：终了挤压
材料科学与工程基础实验讲义
华南农业大学材料与能源学院 现代材料科学与工程基础实验讲义 供材料科学专业本科生使用 胡航 2016-02-30
实验一 金属纳米颗粒的化学法制备 一、实验内容与目的 1. 了解并掌握金属纳米颗粒的化学法制备过程并制备Au 或Ag 纳米颗粒。 2. 了解金属纳米颗粒的光学特征。 二、实验原理概述 化学制备法是制备金属纳米微粒的一种重要方法，在基础研究和实际应用中被广泛采用。贵金属纳米颗粒的化学法制备主要有溶胶凝胶法、电镀法、氧化还原法等。其中氧化还原法又包括热分解和辐照分解等。贵金属纳米颗粒具有广泛的应用，如生物医学领域的杀菌，物理化学领域的催化等。本实验以金胶为例介绍交替法制备贵金属纳米颗粒，并以硝酸银在烷基胺中的热分解为例介绍表面活性剂中氧化还原法制备贵金属纳米颗粒。 1. 胶体金属（Au 、Ag ）的成核与生长 总的来说，化学法制备金属纳米粒子都是让还原剂提供电子给溶液中带正电荷的金属离子形成金属原子。如，对于制备胶体金，如果采用柠檬酸三钠作为还原剂，其反应过程如下： 2H O -42223222222Δ HAuCl + HOC(CH )(CO )Au +Cl +CO +HCO H+CO(CH )(CO )+......??→粒子 2. 硝酸银热分解法制备银纳米粒子 热分解法制备金属纳米颗粒原理简单，实验过程易操作。对制备数纳米到数十纳米尺寸范围的纳米颗粒有较大优势。硝酸银在烷基胺中加热搅拌可形成澄清透明溶液。温度上升到150~200 °C 时，溶液颜色由浅色到深色快速变化，生成的银纳米颗粒被烷基胺包裹，稳定在溶液中。通过对样品洗涤、离心沉淀，可获得烷基胺包裹的银纳米粒子。 三、实验方法与步骤 （一）实验仪器与材料 硝酸银，柠檬酸三钠，油胺或十八胺，十八烯（ODE ），无水乙醇，配有温度调控和磁力搅拌的油浴加热器，三颈瓶，抽气头，滤膜，温度计套管，10 mL 量筒，分析天平，玻璃滴管，离心管，离心机，电热干燥箱 （二）实验方法与操作步骤
工程材料第四章作业参考答案 1、什么是滑移与孪生？一般条件下进行塑性变形时，为什么在锌、镁中易出现孪晶?而在纯铜中易产生滑移带? 答：滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。 孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。 密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。 铜是面心立方，锌、镁是密排六方，故在锌、镁中易出现孪晶，而在纯铜中易产生滑移带。 2、根据纯金属及合金塑性变形的特点，可以有几种强化金属性能的方式？答：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。 单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与多晶体纯金属相 似。但随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化。 当在晶内呈颗粒状弥散分布时，第二相颗粒越细，分布越均匀，合金的强 度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。加工硬化是强化金属的重要手段之一，对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。 3、用手来回弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，后来逐渐感到有些费劲，最后铁丝被弯断。试解释过程演变的原因？
答：用手来回弯折一根铁丝时，铁丝会发生冷塑性变形。随着弯折的持续，铁丝的冷塑性变形量会增加，从而发生加工硬化，此时，铁丝的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，故逐渐感到有些费劲。进一步弯折时，铁丝会因为超过疲劳强度而被弯断。 4、什么是变形金属的回复、再结晶？再结晶晶粒度受哪些因素的影响?答：回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。 当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开 始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整均匀的等轴晶粒。这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。 影响再结晶晶粒度的因素：1、加热温度和保温时间。加热温度越高，保温时间越长，金属的晶粒越粗大，加热温度的影响尤为显著。2、预先变形度。预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响。 5、当金属继续冷拔有困难时，可以通过什么热处理解决？为什么? 答：再结晶退火。在对金属进行冷拔时，随冷塑性变形量的增加，金属会发生加工硬化，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，从而导致冷拔越来越困难。此时，若对其进行再结晶退火处理，当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整均匀的等轴晶粒。由于再结晶后组织的复原，因而金属的强度、硬度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失。此时再进行冷拔则容易的多。 6、能否通过再结晶退火来消除粗大的铸造晶粒及组织?为什么？ 答：不能。铸造是熔炼金属、制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。在铸造过程中，熔融金属因冷却而成形，并没有发生塑性变形。而再结晶退火是将冷变形的金属加热到一定温度使其组织发生复原的一种工艺。对于没有塑性变形的铸造物件，是不能通过再结晶退火来消除粗大的铸造晶粒及组织的。 7、金属热加工与冷加工的区别？对金属组织和性能有何影响？