西北工业大学考试试题（A卷）
2004 － 2005 学年第一学期
一、填空题：（每题 3 分，共计 30 分）
1. 塑性是指： ________________________________________________________ ________________________________________________ 。
2. 金属的超塑性可分为 _____ 超塑性和 _____ 超塑性两大类。
3. 金属单晶体变形的两种主要方式有： _____ 和 _____ 。
4. 影响金属塑性的主要因素有： _____ ， _____ ， _____ ， _____ ， _____ 。
5. 等效应力表达__________________________________________________ 。
6. 常用的摩擦条件及其数学表达式： __________________________________ ，__________________________________ 。
7. π平面是指： _____________________________________________________ ______________________________________________________________ _。
8. 一点的代数值最大的 __________ 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。
9. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σz=______________________
10. 在有限元法中：应力矩阵 [S]= ________________________ ，
单元内部各点位移{U}=[ ]{ }
二、简答题（共计 30 分）
1. 提高金属塑性的主要途径有哪些？（ 8 分）
2. 纯剪切应力状态有何特点？（ 6 分）
3. 塑性变形时应力应变关系的特点？（ 8 分）
4. Levy-Mises 理论的基本假设是什么？（ 8 分）
三、计算题（共计 40 分）
1 、已知金属变形体内一点的应力张量为Mpa ，求：（ 18 分）（1）计算方向余弦为 l=1/
2 ， m=1/2 ， n= 的斜截面上的正应力大小。（2）应力偏张量和应力球张量；
（3）主应力和最大剪应力；
2 、如图所示，设有一半无限体，侧面作用有均布压应力，试用主应力法求单位流动压力 p 。（ 12 分）
3 、（ 10 分）一理想刚塑性体在平砧头间镦粗到某一瞬间，条料的截面尺寸为2a × 2a ，长度为 L ，较 2a 足够大，可以认为是平面变形。变形区由 A 、 B 、C 、 D 四个刚性小块组成（如图示），此瞬间平砧头速度为ú i =1。（下砧板认为静止不动）
试画出速端图并用上限法求此条料的单位变形力 p*。
西北工业大学考试试题（B卷）
2004 － 2005 学年第一学期
一、填空题：（每题 3 分，共计 30 分）
1. 衡量金属或合金的塑性变形能力的数量指标有_________和_________。
2. 所谓金属的再结晶是指 _____________________________________的过程。
3. 金属热塑性变形机理主要有：_________ 、_________ 、_________ 和
_________等。
4. 请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量
＝
5. 对应变张量，请写出其八面体线变与八面体切应变
的表达式。
＝ ------- ＝ -------
6.1864 年法国工程师屈雷斯加（ H.Tresca ）根据库伦在土力学中研究成果，并从他自已所做的金属挤压试验，提出材料的屈服与最大切应力有关，如果采用数学的方式，屈雷斯加屈服条件可表述为_________ 。
7. 金属塑性成形过程中影响摩擦系数的因素有很多，归结起来主要有
________ 、_________ 、_________、_________ 、_________ 等几方面的因素。
8. 变形体处于塑性平面应变状态时，在塑性流动平面上滑移线上任一点的切线方向即为该点的最大切应力方向。对于理想刚塑性材料处于平面应变状态下，塑性区内各点的应力状态不同其实质只是_________ 不同，而各点处_________为材料常数。
9. 在众多的静可容应力场和动可容速度场中，必然有一个应力场和与之对应的速度场，它们满足全部的静可容和动可容条件，此唯一的应力场和速度场，称之为_________应力场和_________ 速度场，由此导出的载荷，即为_________载荷，它是唯一的。
10. 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
＝
二、简答题（共计 20 分）
1. 试简述提高金属塑性的主要途径。
2. 请简述应变速率对金属塑性的影响机理。
3. 请简述弹性变形时应力 - 应变关系的特点。
4. 请简述有限元法的基本思想。
三、计算题
1. （ 15 分）对于直角坐标系 Oxyz 内，已知受力物体内一点的应力张量为
，应力单位为 Mpa ，
（ 1 ）画出该点的应力单元体；
（ 2 ）求出该点的应力张量不变量、主应力及主方向、最大切应力、八面体应力、应力偏张量及应力球张量。
2. 如图所示，设有一半无限体，侧面作用有均布压应力，试用主应力法求单位流动压力 p 。（ 10 分）
3. （ 10 分）模壁光滑平面正挤压的刚性块变形模型如下所示，试计算其单位挤压力
的上限解 P ，设材料的最大切应力为常数 K 。
西北工业大学考试试题（A卷）
2005 － 2006 学年第一学期
一、填空题：（每题 3 分，共计 30 分）
1. 金属塑性成形有如下特点：▁▁▁▁▁ 、▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁ 、
▁▁▁▁▁ 。
2. 按照成形的特点，一般将塑性成形分为▁▁▁▁▁▁ 和▁▁▁▁▁▁ 两大类。
按照成形时工件的温度还可以分为▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁和▁▁▁▁ 三类。
3. 金属的超塑性分为▁▁▁▁▁▁▁▁ 和▁▁▁▁▁▁▁▁ 两大类。
4. 晶内变形的主要方式和单晶体一样分为▁▁▁▁和▁▁▁。其中▁▁▁ 变形是主要的，而▁▁▁ 变形是次要的，一般仅起调节作用。
5. 冷变形金属加热到更高的温度后，在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶，直至完全取代金属的冷变形组织，这个过程称为金属的▁▁▁▁。
6. 常用的摩擦条件及其数学表达式▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁ 。
7. 研究塑性力学时，通常采用的基本假设有▁▁▁、▁▁▁、▁▁、体积力为零、初应力为零、▁▁。
8.π平面是指：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁ 。
9. 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：
，则单元内任一点的应变可表示为
10. 在有限元法中：应力矩阵[S]= ▁▁▁▁▁、单元内部各点位移
{U}=[ ▁▁ ] { ▁▁ }
二、简答题（共计 20 分）
1. 纯剪切应力状态有何特点？
2. 简述最大逸散功原理？并写出其数学表达式。
3. 简述塑性变形时应力 - 应变关系的特点。
4. 简述 Levy-Mises 增量理论
三、计算题
1. （ 20 分）对于直角坐标系内，已知受力物体内一点的应力张量为
（ Mpa ）
（ 1 ）画出该点的应力单元体；
（ 2 ）求出该点的应力张量不变量、主应力及主方向、最大切应力、八面体应力、应力偏张量及应力球张量。
（ 3 ）求出外法面方向余弦为的斜切面上的全应力、正应力和切应力。
2. （ 10 分）图 1 、图 2 表示拉延过程中的某一瞬间的变形区，试用主应力法求凸缘变形区的径向应力和周向应力表达式。
（为简化计算，假设拉延过程中板厚不变，且暂不考虑外摩擦影响，并假设整
个凸缘区的真实应力为某一平均值）。
图 1 拉延过程的变形区图 2 凸缘部分基元体上的作用力
3. （ 10 分）如图 3 所示，为反挤压时的变形滑移线场，试绘出速端图，并求出单位挤压力P 。
图 3 反挤压滑移线场
4. （ 10 分）模壁光滑平面正挤压的刚性块变形模式如图 4 所示，试计算其单位挤压力的上限解P ，设材料的最大切应力为常数K 。
图 4 正挤压示意图
西北工业大学考试试题（B卷）
2005 － 2006 学年第一学期
一、填空题：（每题 3 分，共计 30 分）
1. 衡量金属或合金的塑性变形能力的数量指标有_____ 和_____ 。
2. 所谓金属的再结晶是指______________________________的过程。
3. 金属热塑性变形机理主要有：_____ 、_____ 、_____ 和_____等。
4. 请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量
＝__________ ＋ __________
5. 对应变张量，请写出其八面体线变与八面体切应变
的表达式。
＝ _____ ＝ _____
6.1864 年法国工程师屈雷斯加（ H.Tresca ）根据库伦在土力学中研究成果，并从他自已所做的金属挤压试验，提出材料的屈服与最大切应力有关，如果采用数学的方式，屈雷斯加屈服条件可表述为。
7. 金属塑性成形过程中影响摩擦系数的因素有很多，归结起来主要有_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 等几方面的因素。
8. 变形体处于塑性平面应变状态时，在塑性流动平面上滑移线上任一点的切线方向即为该点的最大切应力方向。对于理想刚塑性材料处于平面应变状态下，塑性区内各点的应力状态不同其实质只是__________ 不同，而各点处_________ 为材料常数。
9. 在众多的静可容应力场和动可容速度场中，必然有一个应力场和与之对应的速度场，它们满足全部的静可容和动可容条件，此唯一的应力场和速度场，称之为 _____应力场和_____ 速度场，由此导出的载荷，即为 _____载荷，它是唯一的。
10. 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
＝
二、简答题（共计 20 分）
1. 试简述提高金属塑性的主要途径。
2. 请简述应变速率对金属塑性的影响机理。
3. 请简述弹性变形时应力 - 应变关系的特点。
4. 请简述有限元法的基本思想。
三、计算题
1. （ 15 分）对于直角坐标系 Oxyz 内，已知受力物体内一点的应力张量为
，应力单位为 Mpa ，
（ 1 ）画出该点的应力单元体；
（ 2 ）求出该点的应力张量不变量、主应力及主方向、最大切应力、八面体应力、应力偏张量及应力球张量。
2. 如图所示，设有一半无限体，侧面作用有均布压应力，试用主应力法求
单位流动压力 p 。（ 10 分）
3. （ 10 分）模壁光滑平面正挤压的刚性块变形模型如下所示，试计算其单位挤压力
的上限解 P ，设材料的最大切应力为常数 K 。
评分标准
西北工业大学考试试题（A卷）
2004 － 2005 学年第一学期
一、填空题：（每题 3 分，共计 30 分）
1. 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。
2. 金属的超塑性可分为细晶超塑性和相变超塑性两大类。
3. 金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。
4. 影响金属塑性的主要因素有：化学成份，组织，变形温度，应变速率，变形力学条件。
5. 等效应力表达式：。
6. 常用的摩擦条件及其数学表达式：库伦摩擦条件，常摩擦条件
。
7.π平面是指：通过坐标原点并垂于等倾线的平面，其方程为 __
。
8.一点的代数值最大的 __ 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。
9. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σ z =
10. 在有限元法中：应力矩阵 [S]= ，单元内部各点位移 {U}=
二、简答题（共计 30 分）
1. 提高金属塑性的主要途径有哪些？（ 8 分）
答：提高金属塑性的途径有以下几个方面：
(1) 提高材料成分和组织的均匀性；…… 2'
(2) 合理选择变形温度和应变速率；…… 2'
(3) 选择三向压缩性较强的变形方式；…… 2'
(4) 减小变形的不均匀性。…… 2'
2. 纯剪切应力状态有何特点？（ 6 分）
答：纯剪切应力状态下物体只发生形状变化而不发生体积变化。…… 2'
纯剪应力状态下单元体应力偏量的主方向与单元体应力张量的主方向一致，平均
应力。…… 2'
其第一应力不变量也为零。…… 2'
3. 塑性变形时应力应变关系的特点？（ 8 分）
答：在塑性变形时，应力与应变之间的关系有如下特点：
(1) 应力与应变之间的关系是非线性的，因此，全量应变主轴与应力主轴不一定重合。
(2) 塑性变形时，可以认为体积不变，即应变球张量为零，泊松比。
(3) 对于应变硬化材料，卸载后再重新加载时的屈服应力就是报载时的屈服应力，比初始屈服应力要高。…… 2'
(4) 塑性变形是不可逆的，与应变历史有关，即应力－应变关系不再保持单值关系。…… 2'
4. Levy-Mises 理论的基本假设是什么？（ 8 分）
答： Levy-Mises 理论是建立在以下四个假设基础上的：
(1) 材料是刚塑性材料，即弹性应变增量为零，塑性应变增量就是总的应变增量；
(2) 材料符合 Mises 屈服准则，即；…… 2'
(3) 每一加载瞬时，应力主轴与应变增量主轴重合；…… 2'
(4) 塑性变形时体积不变，即，所以应变增
量张量就是应变增量偏张量，即…… 2'
三、计算题（共计 40 分）
1 、已知金属变形体内一点的应力张量为Mpa ，求：（ 18 分）
(1) 计算方向余弦为 l=1/2 ， m=1/2 ， n= 的斜截面上的正应力大小。
(2) 应力偏张量和应力球张量；
(3) 主应力和最大剪应力；
解： (1) 可首先求出方向余弦为（ l,m,n ）的斜截面上的应力（）
…… 4'
进一步可求得斜截面上的正应力
…… 2'
(2) 该应力张量的静水应力为
…… 2'
其应力偏张量
…… 2'
应力球张量…… 2'
(3) 在主应力面上可达到如下应力平衡
…… 2'
其中
欲使上述方程有解，则
…… 1'
即
解之则得应力张量的三个主应力
…… 2'
对应地，可得最大剪应力
…… 1'
2 、如图所示，设有一半无限体，侧面作用有均布压应力，试用主应力法求单位流
动压力 p 。（ 12 分）
取半无限体的半剖面，对图中基元板块（设其长为l ）列平衡方程：
（ 1 ）…… 2'
其中，设，为摩擦因子，为材料屈服时的最大切应力值，、
均取绝对值。
由 (1) 式得
（ 2 ）…… 2'
采用绝对值表达的简化屈服方程如下
（ 3 ）…… 1'
从而（ 4 ）…… 2'
将（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ）式联立求解，得
（ 5 ）…… 2'
在边界上，，由（ 3 ）式，知，代入（ 5 ）式得
…… 2'
最后得
（ 6 ）…… 1'
从而，单位流动压力（ 7 ）…… 2'
3 、（ 10 分）一理想刚塑性体在平砧头间镦粗到某一瞬间，条料的截面尺寸为2a × 2a ，长度为 L ，较 2a 足够大，可以认为是平面变形。变形区由 A 、 B 、C 、 D 四个刚性小块组成（如图示），此瞬间平砧头速度为ú i =1。（下砧板认为静止不动）
试画出速端图并用上限法求此条料的单位变形力
p*。
解：根据滑移线理论，可认为变形区由对角线分成的四个刚性三角形组成。刚性块 B 、 D 为死区，随压头以速度 u 相向运动；刚性块 A 、 C 相对于 B 、D 有相对运动（速度间断），其数值、方向可由速端图完全确定。
u * oA = u * oB = u * oC = u * oD =u/sin θ= …… 2'
根据能量守恒
2P * · 1 ＝ K （ u * oA ＋ u * oB ＋ u * oC ＋ u * oD ）
又＝＝＝＝ a …… 1'
所以单位流动压力P *= ＝2K …… 2'
西北工业大学考试试题（B卷）
2004 － 2005 学年第一学期
一、填空题：（每题 3 分，共计 30 分）
1. 衡量金属或合金的塑性变形能力的数量指标有伸长率和断面收缩率。
2. 所谓金属的再结晶是指冷变形金属加热到更高的温度后，在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶，直至完全取代金属的冷变形组织的过程。
3. 金属热塑性变形机理主要有：晶内滑移、晶内孪生、晶界滑移和扩散蠕变等。
影响金属塑性的主要因素有：化学成分、组织、变形温度、变形速度、应力状态。
4. 请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量
＝＋
5. 对应变张量，请写出其八面体线变与八面体切应变
的表达式。
＝
＝
6.1864 年法国工程师屈雷斯加（ H.Tresca ）根据库伦在土力学中研究成果，并从他自已所做的金属挤压试验，提出材料的屈服与最大切应力有关，如果采用
数学的方式，屈雷斯加屈服条件可表述为。
7. 金属塑性成形过程中影响摩擦系数的因素有很多，归结起来主要有金属的种类和化学成分、工具的表面状态、接触面上的单位压力、变形温度、变形速度等几方面的因素。
8. 变形体处于塑性平面应变状态时，在塑性流动平面上滑移线上任一点的切线方向即为该点的最大切应力方向。对于理想刚塑性材料处于平面应变状态下，
塑性区内各点的应力状态不同其实质只是平均应力不同，而各点处的最大
切应力为材料常数。
9. 在众多的静可容应力场和动可容速度场中，必然有一个应力场和与之对应的速度场，它们满足全部的静可容和动可容条件，此唯一的应力场和速度场，称之为真实应力场和真实速度场，由此导出的载荷，即为真实载荷，它是唯一的。
10. 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
＝
二、简答题（共计 20 分）
1 、试简述提高金属塑性的主要途径。
答：可通过以下几个途径来提高金属塑性：
(1) 提高材料的成分和组织的均匀性；
(2) 合理选择变形温度和变形速度；
(3) 选择三向受压较强的变形方式；
(4) 减少变形的不均匀性。
2 、请简述应变速率对金属塑性的影响机理。
答：应变速度通过以下几种方式对塑性发生影响：
(1) 增加应变速率会使金属的真实应力升高，这是由于塑性变形的过程比较复杂，需要有一定的时间来进行。
(2) 增加应变速率，由于没有足够的时间进行回复或再结晶，因而软化过程不充分而使金属的塑性降低。
(3) 增加应变速率，会使温度效应增大和金属的温度升高，这有利于金属塑性的提高。
综上所述，应变速率的增加，既有使金属塑性降低的一面，又有使金属塑性增加的
一面，这两方面因素综合作用的结果，最终决定了金属塑性的变化。
3 、请简述弹性变形时应力 - 应变关系的特点。
答：弹性变形时应力 - 应变关系有如下特点：
(1) 应力与应变完全成线性关系，即应力主轴与全量应变主轴重合。
(2) 弹性变形是可逆的，与应变历史（加载过程）无关，即某瞬时的物体形状、尺寸只与该瞬时的外载有关，而与瞬时之前各瞬间的载荷情况无关。
(3) 弹性变形时，应力球张量使物体产生体积的变化，泊松比。
4 、请简述有限元法的思想。
答：有限元法的基本思想是：
(1) 把变形体看成是有限数目单元体的集合，单元之间只在指定节点处铰接，再无任何关连，通过这些节点传递单元之间的相互作用。如此离散的变形体，即为实际变形体的计算模型；
(2) 分片近似，即对每一个单元选择一个由相关节点量确定的函数来近似描述其场变量（如速度或位移）并依据一定的原理建立各物理量之间的关系式；
(3) 将各个单元所建立的关系式加以集成，得到一个与有限个节点相关的总体方程。
解此总体方程，即可求得有限个节点的未知量（一般为速度或位移），进而求得整个问题的近似解，如应力应变、应变速率等。
所以有限元法的实质，就是将具有无限个自由度的连续体，简化成只有有限个自由
度的单元集合体，并用一个较简单问题的解去逼近复杂问题的解。
三、计算题
1 、（ 15 分）对于直角坐标系 Oxyz 内，已知受力物体内一点的应力张量为
，应力单位为 Mpa ，
(1) 画出该点的应力单元体；
(2) 求出该点的应力张量不变量、主应力及主方向、最大切应力、八面体应力、应力偏张量及应力球张量。
解： (1) 该点的应力单元体如下图所示
(2) 应力张量不变量如下
…… 2'
故得应力状态方程为
…… 1'
解之得该应力状态的三个主应力为
（ Mpa ）…… 2'
设主方向为，则主应力与主方向满足如下方程
即
，，解之则得…… 2'
，，解之则得…… 2'
，，解之则得…… 2'
最大剪应力为…… 1'
八面体正应力为Mpa …… 1'
八面体切应力为
应力偏张量为，…… 1'
应力球张量为…… 1'
2 、如图所示，设有一半无限体，侧面作用有均布压应力，试用主应力法求单位流
2015年《自然辩证法概论》试题及解答 1.马克思恩格斯科学技术思想的基本内容？ 答：一、科学技术的定义：马克思、恩格斯认为，科学建立在实践基础之上，是人们批判宗教和唯心主义的精神武器，是人们通过实践对自然的认识与解释，是人类对客观世界规律的理论概括，是社会发展的一般精神产品；技术在本质上体现了人对自然的实践关系。 二、基本内容如下： （1）科学的分类恩格斯对自然科学进行了分类。每一门科学都是分析某一个别的运动形式或一系列相互转化的运动形式，因此，科学分类就是这些运动形式本身依据其内部所固有的次序的分类和排列，而它的重要性也正是在这里。恩格斯将自然科学的研究对象规定为运动着的物体，并将科学分为数学、天文学、物理学、化学、生物学等。 （2）科学技术与哲学的关系恩格斯强调科学技术对哲学的推动作用，认为推动哲学家前进的，主要是自然科学和工业的强大面日益迅猛的进步。科学的发展也受到哲学的制约和影响。科学与哲学在研究对象上具有本质上的共同点和内在的一致性。科学研究作为一种认识活动，必须通过理论思维才能揭示对象的本质和规律，这就自然地与哲学发生紧密的关系。 （3）科学技术是生产力马克思提出了科学是生产力的思想，他认为，社会生产力不仅以物质形态存在，而且以知识形态存在，自然科学就是以知识形态为特征的一般社会生产力。 （五）科学技术的生产动因马克思认为自然科学本身的发展，“仍然是在资本主义生产的基础上进行的，这种资本主义生产第一次在相当大的程度上为自然科学创造了进行研究、观察、实验的物质手段。”恩格斯认为近代以来科学“以神奇的速度发展起来，那么，我们要再次把这个奇迹归功于生产。” （六）科学技术的社会功能科学革命的出现，打破了宗教神学关于自然的观点，自然科学从神学中解放出来，从些快速前进。科学与技术的结合，推动了产业革命，产业革命促使市民社会在经济结构和社会生产关系上了发生了全面变革。 马克思认为，科学技术的发展，首先必然引起生产方式的变革，也必然引起生产关系本身的变革。 （七）科学技术与社会制度马克思、恩格斯首先揭示了新兴资产阶级与自然科学的关系。其次揭示了资本主义制度下劳动者与科学技术的关系。再次，预见了只有在劳动中，科学才起到它真正的作用。同时也肯定了科学家个人在科学发展史上的重要作用。
2001博士秋季入学考试试题 1（16分）共价键的数目(为配位电子数)和方向(电子云密度最大方向)取决于什么？利用杂化轨道理论解释金刚石(sp 3)结构中的共价键，并计算碳的sp 3键的键角(109.28)。 2（12分）离子晶体在平衡时的结合能为：)11(80020n R NMe U E b -==πε，M 称为马德隆常数。试解释M 的意义。(西工大固体物理P41；M 是与晶体结构有关的常数) 3（12分）试比较经典的和量子的金属自由电子理论。(方俊鑫P285；黄昆P275) 4（12分）举例说明能带理论在解释固体材料有关性质(绝缘、半导、导体)、设计新材料中的应用。(西工大P111) 5（12分）解释金属及半导体的电阻率(高温时、低温时)随温度变化的规律。(西工大P192)
6（12分）分析固体表面的成分可采用那些分析技术和方法。(电子能谱：光电子能谱、俄歇电子、离子中和谱；离子谱：低能离子散射、高能离子散射、二次离子质谱、溅射中性粒子谱、致脱附离子角分布) 7（12分）晶体致的电缺陷有那些类型？分析其形成原因及对晶体性质的影响。（西工大P149、151） 8（12分）简述物质超到态的主要特征。（西工大P206、零电阻，充合抗磁） 答：1，低能电子衍射；2，表面敏感扩展X 吸收精细结构；3，场离子显微镜；4，电子显微镜；5，投射电子显微镜，扫描电子显微镜；6，扫描隧道显微镜；7，原子力显微镜；8，摩擦力显微镜 2001博士春季入学考试试题 1（16）N 对离子组成的NaCl 晶体的总互作用势能为 ??????-=R e R B N R U n 024)(πεα 其中α是马德隆常数，B 为晶格参量，n 为玻恩指数。 （1） 证明平衡原子间距为n e B R n 2 0104απε=- （2） 证明平衡时的结合能为)11(4)(0020n R Ne R U --=πεα
西北工业大学 2012年硕士研究生入学考试试题答案 试题名称：材料科学基础试题编号：832说明：所有答题一律写在答题纸上第页共页 一、简答题（每题10分，共50分） 1.请简述滑移和孪生变形的特点？ 答： 滑移变形特点： 1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变 2）滑移线与应力轴呈一定角度 3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上 4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带 5）特定晶面，特定晶向 孪生变形特点： 1) 部分晶体发生均匀切变 2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化 3) 临界切分应力大 4) 孪生对塑变贡献小于滑移 5) 产生表面浮凸 2.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？ 答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。 3.在室温下，一般情况金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯 铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。 答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。 铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。因而铜的塑性好于铁。 4.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相 区中，相成分的变化规律。
材料科学与工程 1．培养目标 培养在金属材料、无机非金属材料、光电信息功能材料、电子材料与器件、复合材料领域的科学与工程方面具有较宽基础知识、从事材料设计、研究、开发和技术管理的高级工程技术人才。 2．课程设置 主要课程：材料科学基础、物理化学、材料工程基础、材料现代研究方法、金属材料、光电材料、功能材料、复合材料、电子技术与控制、计算机系列课程等。 3．深造与就业方向 毕业生可继续攻读本专业及相关专业的硕士研究生，近三年本科考取研究生比例60%以上。 毕业生就业实行双向选择，毕业后可到研究所、企业从事科学研究、设计、生产管理、工程技术应用及高等院校的教学工作。 4．学制/学位 本科四年制/工学学士 材料科学与工程专业四年制本科培养方案 Cultivating Scheme of 4-year Undergraduate Course- Material and Enginee ring Speciality 一、培养目标 本专业培养具备金属材料及无机非金属材料科学与工程方面的知识，能在材料制备、成型加工、材料结构研究与分析等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。
Ⅰ.Scheme Objectives The objectives of this scheme are to provide students of this major with t he technology and engineering knowledge of metal and inorganic-nonmetal mat erials, in order to make them outstanding engineers who are capable of underta king works of science research, technique and appliance design, manufacturing process management. 二、培养要求 本专业学生主要学习材料科学及各类材料加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事材料制备、加工成型研究、进行各类材料加工工艺及设备设计、生产组织管理的基本能力。Ⅱ.Requirements Students of this speciality shall learn the basic theories of material science and methods of material processing and how to design related equipment. The y also shall be trained to be modern mechanic engineers who are capable of d oing research works about material fabricating, forming, processing and related equipment design. At same time, they also should have the ability of fundame ntal management of manufacture process. 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： Student of this major must fulfill the following requirements: （1）具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力； （2）具有较系统地掌握本专业领域宽广的理论基础知识，主要包括材料科学、力学、机械学、电工与电子技术、计算机系列课程、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识； （3）具有本专业必需的计算、测试、文献检索能力和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力；
1．针对下图所示的3个三角形元，写出用完整多项式描述的位移模式表达式。 2．如下图所示，求下列情况的带宽: a) 4结点四边形元； b) 2结点线性杆元。 3．对上题图诸结点制定一种结点编号的方法，使所得带宽更小。图左下角的四边形在两种不同编号方式下，单元的带宽分别是多大？ 4．下图所示，若单元是2结点线性杆单元，勾画出组装总刚后总刚空间轮廓线。系统的带宽是多大？按一右一左重新编号（即6变成3等）后，重复以上运算。 5． 设杆件1－2受轴向力作用，截面积为A ，长度为L ，弹性模量为E ，试写出杆端力F 1，F 2与杆端位移21,u u 之间的关系式，并求出杆件的单元刚度矩阵)(][e k 6．设阶梯形杆件由两个等截面杆件○ 1与○2所组成，试写出三个结点1、2、3的结点轴向力F 1，F 2，F 3与结点轴向位移321,,u u u 之间的整体刚度矩阵[K]。 7． 在上题的阶梯形杆件中，设结点3为固定端，结点1作用轴向载荷F 1=P ，求各结点的轴向位移和各杆的轴力。 8． 下图所示为平面桁架中的任一单元，y x ,为局部坐标系，x ，y 为总体坐标系，x 轴与x 轴的夹角为θ。 （1） 求在局部坐标系中的单元刚度矩阵 )(][e k （2） 求单元的坐标转换矩阵 [T]； （3） 求在总体坐标系中的单元刚度矩阵 )(][e k 9．如图所示一个直角三角形桁架，已知27/103cm N E ?=，两个直角边长度cm l 100=，各杆截面面积210cm A =，求整体刚度矩阵[K]。 10． 设上题中的桁架的支承情况和载荷情况如下图所示，按有限元素法求出各结点的位移与各杆的内力。 11． 进行结点编号时，如果把所有固定端处的结点编在最后，那么在引入边界条件时是否会更简便些？ 12． 针对下图所示的3结点三角形单元，同一网格的两种不同的编号方式，单元的带宽分别是多大？ 13． 下图所示一个矩形单元，边长分别为2a 与2b ，坐标原点取在单元中心。
西北工业大学 2004年硕士研究生入学考试试题 试题名称：材料科学基础（A 卷） 试题编号：832 说 明：所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 2 页 一、简答题：（共40分，每小题8分） 1.请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？ 2.请简述影响扩散的主要因素有哪些。 3.临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？ 4.有哪些因素影响形成非晶态金属？为什么？ 5.合金强化途径有哪些？各有什么特点？ 二、计算作图题（共60分，每小题12分） 1.求]111[和]120[两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来。 2.氧化镁（MgO ）具有NaCl 型结构，即具有O2-离子的面心立方结构。问： 1）若其离子半径 +2Mg r =，-2O r ＝，则其原子堆积密度为多少？ 2）如果+2Mg r /-2O r ＝，则原子堆积密度是否改变？ 3.已知液态纯镍在×105 Pa （1大气压），过冷度为319 K 时发生均匀形核， 设临界晶核半径为1nm ，纯镍熔点为1726 K ，熔化热ΔHm＝18075J/mol ， 摩尔体积Vs ＝mol ，试计算纯镍的液－固界面能和临界形核功。 4.有一钢丝（直径为1mm ）包复一层铜（总直径为2mm ）。若已知钢的屈服强 度σst ＝280MPa ，弹性模量Est ＝205GPa ，铜的σCu ＝140MPa ，弹性模量E Cu ＝110GPa 。问： 1）如果该复合材料受到拉力，何种材料先屈服？ 2）在不发生塑性变形的情况下，该材料能承受的最大拉伸载荷是多少？ 3）该复合材料的弹性模量为多少？ 三、综合分析题：（共50分，每小题25分） 1.某面心立方晶体的可动滑移系为]101[ )111(、 。
材料性能学 第一章材料单向静拉伸的力学性能 一、名词解释。 1.工程应力:载荷除以试件的原始截面积即得工程应力σ，σ=F／A0。 2.工程应变：伸长量除以原始标距长度即得工程应变ε，ε=Δl／l0。 3.弹性模数：产生100％弹性变形所需的应力。 4.比弹性模数（比模数、比刚度）：指材料的弹性模数与其单位体积质量的比值。（一般适用于航空业） 5.比例极限σp：保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，即在拉伸应力—应变曲线上开始偏离直线时的应力值。 6.弹性极限σe：弹性变形过渡到弹-塑性变形（屈服变形）时的应力。 7.规定非比例伸长应力σp：即试验时非比例伸长达到原始标距长度(L0)规定的百分比时的应力。 8.弹性比功(弹性比能或应变比能) a e: 弹性变形过程中吸收变形功的能力，一般用材料弹性变形达到弹性极限时单位体积吸收的弹性变形功来表示。 9.滞弹性：是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 10.粘弹性：是指材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为。 11.伪弹性：是指在一定的温度条件下，当应力达到一定水平后，金属或合金将产生应力诱发马氏体相变，伴随应力诱发相变产生大幅的弹性变形的现象。 12.包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形（1-4%），然后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 13.内耗：弹性滞后使加载时材料吸收的弹性变形能大于卸载时所释放的弹性变形能，即部分能量被材料吸收。（弹性滞后环的面积） 14.滑移：金属材料在切应力作用下,正应力在某面上的切应力达到临界切应力产生的塑变,即沿一定的晶面和晶向进行的切变。 15.孪生：晶体受切应力作用后,沿一定的晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)在一个区域内连续性的顺序切变,使晶体仿佛产生扭折现象。 16.塑性：是指材料断裂前产生塑性变形的能力。 17.超塑性：在一定条件下，呈现非常大的伸长率(约1000％)，而不发生缩颈和断裂的现象。 18.韧性断裂：材料断裂前及断裂过程中产生明显的塑性变形的断裂过程。 19.脆性断裂：材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程。 20.剪切断裂：材料在切应力的作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。 21.解理断裂：在正应力的作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。 22.韧性：是材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 23.银纹：聚合物材料在张应力作用下表面或内部出现的垂直于应力方向的裂隙。当光线照射到裂隙面的入射角超过临界角时，裂隙因全反射而呈银色。 24.河流花样：在电子显微镜中解理台阶呈现出形似地球上的河流状形貌，故名河流状花样。 25.解理台阶：解理断裂断口形貌中不同高度的解理面之间存在台阶称为解理台阶。 26.韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断口。 27.理论断裂强度：在外加正应力作用下，将晶体中的两个原子面沿着垂直于外力方向拉断所需的应力称为理论断裂强度。 28.真实断裂强度：用单向静拉伸时的实际断裂拉伸力Fk除以试样最终断裂截面积Ak所得应力值。 29.静力韧度：通常将静拉伸的σ——ε曲线下所包围的面积减去试样断裂前吸收的弹性能。 二、填空题。 1. 整个拉伸过程的变形可分为弹性变形，屈服变形，均匀塑性变形，不均匀集中塑性变形四个阶段。 2. 材料产生弹性变形的本质是由于构成材料原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆位移的反应。 3. 在工程中弹性模数是表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形就越小。
西北工业大学考试试题（A卷） 2004 － 2005 学年第一学期 一、填空题：（每题 3 分，共计 30 分） 1. 塑性是指： ________________________________________________________ ________________________________________________ 。 2. 金属的超塑性可分为 _____ 超塑性和 _____ 超塑性两大类。 3. 金属单晶体变形的两种主要方式有： _____ 和 _____ 。 4. 影响金属塑性的主要因素有： _____ ， _____ ， _____ ， _____ ， _____ 。 5. 等效应力表达__________________________________________________ 。 6. 常用的摩擦条件及其数学表达式： __________________________________ ，__________________________________ 。 7. π平面是指： _____________________________________________________ ______________________________________________________________ _。 8. 一点的代数值最大的 __________ 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。 9. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σz=______________________ 10. 在有限元法中：应力矩阵 [S]= ________________________ ， 单元内部各点位移{U}=[ ]{ } 二、简答题（共计 30 分） 1. 提高金属塑性的主要途径有哪些？（ 8 分） 2. 纯剪切应力状态有何特点？（ 6 分） 3. 塑性变形时应力应变关系的特点？（ 8 分） 4. Levy-Mises 理论的基本假设是什么？（ 8 分） 三、计算题（共计 40 分） 1 、已知金属变形体内一点的应力张量为Mpa ，求：（ 18 分）（1）计算方向余弦为 l=1/ 2 ， m=1/2 ， n= 的斜截面上的正应力大小。（2）应力偏张量和应力球张量；
诚信保证 本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。本人签字： 编号： 西北工业大学考试试题（卷） 2008－2009学年第1学期 开课学院航天学院课程航天器飞行力学学时 48 考试日期考试时间 2小时考试形式（闭）（A）卷题号一二三四五六七八九十总分得分 考生班级 2162、2163 学 号姓 名 一、名词解释（20分） 1、比冲 2、过载 3、二体问题 4、轨道摄动 5、星下点轨迹 6、临界轨道 7、顺行轨道 8、轨道转移 9、再入走廊 10、总攻角 注：1. 命题纸上一般不留答题位置，试题请用小四、宋体打印且不出框。 2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。共2页 第1页
西北工业大学命题专用纸 二、简述（20分） 1、直接反作用原理 2、刚化原理（关于变质量物体质心运动方程和绕质心转动方程的描述） 3、瞬时平衡假设 4、开普勒三大定律 三、简答题（40分） 1、火箭产生控制力和控制力矩的方式有那些？写出各自的控制力和控制力矩计 算公式。 2、在什么条件下，一般空间弹道方程可以分解成纵向运动方程和侧向运动方 程？ 3、自由飞行段的运动有哪些基本特征、轨迹是什么形状、特征参数有哪些、特 征参数与主动段终点参数有什么关系？ 4、轨道要素有哪些，其意义和作用是什么？ 5、卫星轨道的摄动因素有那些？ 6、双椭圆轨道机动的特征速度的确定方法？ 7、基于状态转移矩阵的双脉冲轨道机动的过程和特征速度的求解方法? 8、航天器再入轨道有哪些类型，各有什么特点？ 四、推导题（20分） 1、推导齐奥尔柯夫斯基公式（理想速度与质量变化的关系） 2、推导二体问题基本方程 教务处印制 共2页 第2页
西北工业大学 2011年硕士研究生入学考试试题参考答案 试题名称：材料科学基础（A卷）试题编号：832 说明：所有答题一律写在答题纸上第 1 页共 7 页 一、简答题（每题10分，共50分） 1.请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、 螺位错的主要特征。 答：刃型位错： 1)1晶体中有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体 2)2刃位错引起的应力场既有正应力又有切应力。 3)3位错线可以是折线或曲线, 但位错线必与滑移（矢量）方向垂直 4)4滑移面惟一 5)5位错线的移动方向与晶体滑移方向平行（一致） 6)6位错线与柏氏矢量垂直 螺型位错： 1)1上下两层原子发生错排，错排区原子依次连接呈螺旋状 2)2螺位错应力场为纯切应力场 3)3螺型位错与晶体滑移方向平行，故位错线一定是直线 4)4螺型位错的滑移面是不惟一； 5)5位错线的移动方向与晶体滑移方向相互垂直。 6)6位错线与柏氏矢量平行 2.何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困 难？ 答：随变形量增大，强度硬度升高，塑形下降的现象。软化方法是再结晶退火。 3.什么是离异共晶？如何形成的？ 答：在共晶水平线的两个端部附近，由于共晶量少，领先相相依附在初
生相上，另一相独立存在于晶界，在组织学上失去共晶体特点，称为离异共晶。有时，也将端部以外附近的合金，在非平衡凝固时得到的少量共晶，称为离异共晶。 4. 形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。 答：只有置换固溶体才可能形成无限固溶体。且两组元需具有相同的晶体结构、相近的原子半径、相近的电负性、较低的电子浓度。原因：溶质原子取代了溶剂原子的位置，晶格畸变较小，晶格畸变越小，能量越低。电负性相近不易形成化合物。电子浓度低有利于溶质原子溶入。 5. 两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni ，另一个含 50%Ni ，铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重？为什么？ 答：50%Ni 的偏析严重，因为液固相线差别大，说明液固相成分差别大，冷速较快不容易达到成分均匀化。 二、 作图计算题（每题15分，共60分） 1、写出{112}晶面族的等价晶面。 答： )21()12()11()211()12()11( )211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++= 2、 请判定下列反应能否进行：]001[]111[2]111[2a a a →+ 答：几何条件： ]001[]002[2 ]111[2]111[2a a a a ==+，满足几何条件 能量条件： ( )2 2 2 2 2 2 32 2 2222 2222 2 211 004311121)1()1(2a a b a a a b b =++==?? ? ??+++??? ??+-+-=+ 不满足能量条件，反应不能进行。
1． 有关晶面及晶向附图2.1所示。 2． 见附图2.2所示。 3． {100}＝(100)十(010)+(001)，共3个等价面。 {110}＝(110)十(101)+(101)+(011)+(011)+(110)，共6个等价面。
{111}＝(111)+(111)+(111)+(111)，共4个等价面。 )121()112()112()211()112()121( ) 211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++= 共12个等价面。 4． 单位晶胞的体积为V Cu ＝0.14 nm 3(或1.4×10-28m 3) 5． (1)0.088 nm ；(2)0.100 nm 。 6． Cu 原子的线密度为2.77×106个原子/mm 。 Fe 原子的线密度为3.50×106个原子/mm 。 7． 1.6l ×l013个原子/mm 2；1.14X1013个原子/mm 2；1.86×1013个原子/mm 2。 8． (1) 5.29×1028个矽原子/m 3； (2) 0.33。 9． 9. 0.4×10-18/个原子。 10． 1.06×1014倍。 11． (1) 这种看法不正确。在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。位错环的柏氏矢量为b ，故其相对滑移了一个b 的距离。 (2) A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；B'C'为正刃型位错，D'A'为负刃型位错。位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。 12． (1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ0，的方向应与de 位 错线平行。 (2)在上述切应力作用下，位错线de 将向左(或右)移动，即沿着与位错线de 垂直的方向(且在滑移面上)移动。在位错线沿滑移面旋转360°后，在晶体表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个b 的台阶。
1．针对下图所示的 3 个三角形元，写出用完整多项式描述的位移模式表达式 2．如下图所示，求下列情况的带宽 a) 4 结点四边形元； b) 2 结点线性杆元。 3．对上题图诸结点制定一种结点编号的方法，使所得带宽更小。图左下角的四 边形在两种不同编号方式下，单元的带宽分别是多大？ 4．下图所示，若单元是 2结点线性杆单元， 勾画出组装总刚后总刚空间轮廓线。 系统的带宽是多大？按一右一左重新编号(即 6变成 3等)后，重复以上运算
5．设杆件1－2 受轴向力作用，截面积为A，长度为L，弹性模量为E，试写出杆端力F1，F2与杆端位移u1, u2之间的关系式，并求出杆件的单元刚度矩阵[k](e) 6．设阶梯形杆件由两个等截面杆件○ 1 与○2 所组成，试写出三个结点1、2、3 的结点轴向力F1，F2，F3与结点轴向位移u1, u2, u3之间的整体刚度矩阵[K] 。 7．在上题的阶梯形杆件中，设结点3 为固定端，结点1作用轴向载荷 F1=P，求各结点的轴向位移和各杆的轴力。 8．下图所示为平面桁架中的任一单元， x, y 为局部坐标系，x，y 为总
体坐标系， x 轴与x 轴的夹角为。 1) 求在局部坐标系中的单元刚度矩 阵 [k]( e) 2) 求单元的坐标转换矩阵[T] ； 3) 求在总体坐标系中的单元刚度矩 阵[k] (e)
9．如图所示一个直角三角形桁架，已知E 3 107N / cm2，两个直角边长度 2 l 100cm ，各杆截面面积 A 10cm2，求整体刚度矩阵[K] 。 10．设上题中的桁架的支承情况和载荷情况如下图所示，按有限元素法求出各结点的位移与各杆的内力。
Plasticity and Super—plasticity Plasticity is the capacity of a material to change its shape permanently under the action of forces when the corresponding stress state reaches a material-dependent critical magnitude called yield stress or initial stress. As seen from the results of tension test, when the stress is below the yield strength, the deformation disappears upon unloading; the workplace has a form that is different from its initial one. It is then said to have been plastically or permanently deformed, or if a definite final shape was sought, it has been formed. Materials which behave in an elastic-plastic manner can, after having been permanently deformed, again be loaded until the flow stress is reached （it now has a magnitude large than the initial one ）without additional permanent deformation setting in. This increase in the flow stress as a result of prior deformation is called strain hardening. Super-plasticity has been observed widely in several kinds of materials. There are two main types of super-plastic behavior: micrograin or microstructual super plasticity, and transformation or environmental super plasticity, but only the former is discussed here. When some materials with a fine grain size are deformed within a controlled strain rate at temperature greater than 0.5Tm (where Tm is the melting point in Kelvin), they can give a tenfold more increase in elongation compared to that for conventional room temperature processes. Super plastic deformation is characterized by low flow stress and this combined with the high uniformity of plastic flow has led to considerable commercial interest in the super plastic forming of components. Superplastically formed parts find many uses, particularly in aerospace. The superplastic forging of nickel-base alloys has been used to form turbine discs with integral blades, while the diffusion bonding and superplastic forming of titanium alloys is used to produce fan and compressor blades for aerengines.
精品文档 1.为什么Nicalon sic 纤维使用温度低于1100℃？怎样提高使用温度？ 从热力学上讲，C-SIO 2界面在1000℃时界面气相CO 压力可能很高，相应的O 2浓度也较高。只有O 2扩散使界面上O 2浓度达到较高水平时，才能反应生成CO 。但是温度较低时扩散较慢，因此C-SiO 2仍然在1000℃左右共存。 当温度升到1100℃，1200℃时，CO 的压力将会更高，此时O 2的浓度也较高，而扩散速度却加快。因而，SiC 的氧化速度加快，导致Nicalon 纤维在1100℃，1200℃时性能下降很快。 要提高Nicalon 纤维的使用温度，需降低Nicalon 纤维的游离C 和O 的含量，以防止游离C 继续与界面O 反应。 2.复合材料的界面应力是怎样产生的？对复合材料的性能有何影响？ 复合材料的界面应力主要是由于从制备温度冷却到室温的温度变化△T 或是使用过程中的温度变化△T 使得复合材料中纤维和基体CTE （coefficient of thermal expansion 热膨胀系数？）不同而导致系统在界面强结合的情况下界面应力与△T 有着对应关系；在界面弱结合的情况下，由于滑移摩擦引起界面应力。 除了热物理不相容外，还有制备过程也能产生很大甚至更大的界面应力。如：PMC 的固化收缩，MMC 的金属凝固收缩，CMC 的凝固收缩等。 △CTE 限制界面应力将导致基体开裂，留下很多裂纹，裂纹严重时将使复合材料解体，使复合材料制备失败，或是使其性能严重下降，△CTE 不大时，弹塑性作用，不会出现裂纹。而对于CMC ，即使不会出现明显的裂纹，基体也已经出现了微裂纹。这些微裂纹对复合材料的性能不会有很的影响，相反，这些微裂纹对CMC 复合材料的增韧有帮助，因为微裂纹在裂纹扩展过程中将会再主裂纹上形成很多与裂纹而消耗能量，从而达到增韧的目的。 3．金属基复合材料界面控制的一般原则是什么？ 金属基复合材料要求强结合，此时能提高强度但不会发生脆性破坏。均存在界 面化学反应趋势，温度足够高时将发生界面化学反应，一定的界面化学反应能增加界面的结合强度，对增强有利。过量的界面化学反应能增加界面的脆性倾向对增韧不利。因此，MMC 的界面化学反应是所希望的，但是应该控制适度。 具体原则有： 纤维表面涂层处理：改善润湿性，提高界面的结合强度，并防止不利的界面反应。 基体改性：改变合金的成分，使活性元素的偏聚在f/m 界面上降低界面能，提高润湿性。 控制界面层：必须考虑界面层的厚薄，以及在室温下熔体对纤维及纤维表面层的溶解侵蚀。纤维及其表面层金属熔体中均具有一定的溶解度。因而，溶解和侵蚀是不可避免的。 4.为什么玻璃陶瓷/Nicalon 复合材料不需要制备界面层？ 氧化物玻璃基体很容易与Nicalon SiC 纤维反应：SiC+O 2=SiO 2+C 这一反应可以被利用来制备界面层。 氧化物玻璃基体与Nicalon SiC 纤维还可能发生其它氧化反应，但由于需要气相产物扩散离开界面，因为其他热力学趋向很大，但反应驱动力相对较小。因上述反应生成的SiO 2 在SiO 2基玻璃中很容易溶入玻璃基体。如果使用的玻璃基体不发生饱和分相的话，反应的结果将在界面上生成C 界面层或纤维的表面层，因而不需要预先制备界面层，这就是玻璃陶瓷的最大优点。 5．复合材料有哪三个组元组成，作用分别是什么？ 复合材料是由：基体，增强体，界面。 基体：是复合材料中的连续相，可以将增强体粘结成整体，并赋予复合材料一 定形状。有传递外界作用力，保护增强体免受外界环境侵蚀的作用。 增强体：主要是承载，一般承受90%以上的载荷，起着增大强度，改善复合材 料性能的作用。 界面：1.传递作用：载荷施加在基体上，只有通过界面才能传递到增强体上， 发挥纤维的承载能力，所以界面是传递载荷的桥梁。 2.阻断作用：结合适当的界面有阻止裂纹扩展，中断材料破坏，减缓应力集中的作用。 3.保护作用：界面相可以保护增强体免受环境的腐蚀，防止基体与增强体 之间的化学反应，起到保护增强体的作用。 6. 请说明临界纤维长度的物理意义？ 能够达到最大纤维应力，即极限强度σfu 的最小纤维长度，称为临界长度Lc ，临界纤维长度是载荷传递长度的最大值。 L 1．分析固态相变的阻力。 2．分析位错促进形核的主要原因。 3．下式表示含n 个原子的晶胚形成时所引起系统自由能的变化。 ))(/3/2βαλan Es Gv bn G +-?-=? 式中：?Gv —— 形成单位体积晶胚时的自由能变化； γα/β —— 界面能； Es —— 应变能； a 、 b —— 系数，其数值由晶胚的形状决定。 试求晶胚为球形时，a 和b 的值。若?Gv ，γ α/β，Es 均为常数，试导出球状晶核的形核功?G*。 4．A1-Cu 合金的亚平衡相图如图8-5所示，试指出经过固溶处理的合金在T 1，T 2温度时效时的脱溶顺序；并解释为什么稳定相一般不会首先形成呢? 5．x Cu ＝0.046的Al-Cu 合金(见图4-9)，在550℃固熔处理后。α相中含x Cu ＝0.02，然后重新加热到100℃，保温一段时间后，析出的θ相遍布整个合金体积。设θ粒子的平均间距为5 nm ，计算： (1) 每立方厘米合金中大约含有多少粒子? (2) 假设析出θ后，α相中的x Cu ＝0，则每个θ粒子中含有多少铜原子(θ 相为fcc 结构，原子半径为0.143 nm)? 6．连续脱熔和不连续脱熔有何区别?试述不连续脱熔的主要特征? 7．试述Al-Cu合金的脱熔系列及可能出现的脱熔相的基本特征。为什么脱溶过程会出现过渡相?时效的实质是什么? 8．指出调幅分解的特征，它与形核、长大脱溶方式有何不同? 9．试说明脱熔相聚集长大过程中，为什么总是以小球熔解、大球增大方式长大。 10．若固态相变中新相以球状颗粒从母相中析出，设单位体积自由能的变化为108J/m2，比表面能为1J/m2，应变能忽略不计，试求表面能为体积自由能的1％时的新相颗粒直径。 11．试述无扩散型相变有何特点。 12．若金属B熔入面心立方金属A中，试问合金有序化的成分更可能是A 3 B还是 A 2 B？试用20个A原子和B原子作出原子在面心立方金属(111)面上的排列图形。 13．含碳质量分数w c ＝0.003及w c ＝0.012的甲5 mm碳钢试样，都经过860℃加 热淬火，试说明淬火后所得到的组织形态、精细结构及成分。若将两种钢在860℃加热淬火后，将试样进行回火，则回火过程中组织结构会如何变化? 1.固态相变时形核的阻力，来自新相晶核与基体间形成界面所增加的界面能 Eγ，以及体积应变能(即弹性能)Ee。其中，界面能Eγ包括两部分：一部分是在母相中形成新相界面时，由同类键、异类键的强度和数量变化引起的化学能，称为界面能中的化学项；另一部分是由界面原子不匹配(失配)，原子间距发生应变引起的界面应变能，称为界面能中的几何项。应变能Ee产生的原因是，在母相中产生新相时，由于两者的比体积不同，会引起体积应变，这种体积应变通常是通过新相与母相的弹性应变来调节，结果产生体积应变能。 西北工业大学考试试题（卷） 2007－2008学年第二学期 开课学院计算机、软件学院课程数字逻辑学时54 考试日期2008.6.11 考试时间2小时考试形式（闭）（A ）卷 一、分析图示时序电路的逻辑功能，设初态为0。写出激励函数和状态方程、列出状态转换表、画出完全状态图、说明是几进制计数器、有无自启动能力。（15分） 二、图示电路均为TTL 门， 各电路在实现给定的逻辑关系时是否有错误，如有错误请改错。（12分） A B F AB = F A B =+B （2） F AB =A B （3） =1A B C F A B C =⊕⊕（4） 三、使用卡诺图法化简逻辑函数 ()(,,,)1,2,4,7,8,11,13,14m f A B C D = ∑（8分） 四、按要求完成下列各题： （10分） 1、用代数法证明：若A 1A 2= 0，则1212A A A A ⊕=+ 2、写出逻辑函数(,,,)F A B C D A B CD AD =++的对偶函数和反函数。 五、试用八选一数据选择器CT74LS151用降维法实现逻辑函数：（15分） ()() (,,,)1,5,8,9,13,147,10,11,15m d F A B C D = +∑∑ 六、由维持－阻塞型D 触发器组成的电路如图所示。已知A 、B 、CP 端的电压波形，试画出Q 端对应的电压波形。设电路的初始状态为0。（15分） CP Q B 0 七、由集成四位二进制同步步计数器74161和8选1数据选择器74LS151组成的电路如图所示。试按要求回答：（15分） CP 1 F （1）74161组成几进制计数器电路； 00011110 CD 1 1 1 11 11 1 00011110AB B西工大材料考研必看练习题2
A西北工业大学考试试题2008
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