材料成型原理,吴树森.docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料成型原理,吴树森　　第一章第一部分：液态金属凝固学　　答：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的原子，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，还存在结构起伏答：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　　表面张力?和界面张力ρ的关系如ρ＝2?/r,因表面张力而长生的曲面为球面时，r为球面的半径；ρ＝?,式中r1、r2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　　答：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冲型能力，它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。

而冲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提高液态金属的冲型能力的措施：　　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　　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　　浇注条件方面：①提高浇注温度；②提高浇注压力铸件结构方面：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　　解：浇注模型如下：　　则产生机械粘砂的临界压力ρ＝2?/r　　1　　显然r＝×＝　　2　　则ρ＝不产生机械粘砂所允许的压头为　　2**10－4　　＝6000Pa　　H＝ρ/＝6000＝　　7500*10　　解：由Stokes公式　　2r2(r1－r)上浮速度v＝　　9　　r为球形杂质半径，γ1为液态金属重度，γ2为杂质重度，η为液态金属粘度　　γ1＝g*ρ液＝10*7500＝75000γ2＝g2*ρMnO＝10*5400＝54000　　2　　2**(75000－54000）　　所以上浮速度v＝＝/s　　9*　　解：对于立方形晶核△G方＝－a3△Gv+6a2?①　　令d△G方/da＝0即－3a2△Gv+12a?＝0，则　　a*　　临界晶核尺寸a＝4?/△Gv，得?＝△Gv，代入①　　4　　*　　△G方*＝－a*3△Gv＋6a*2　　*　　*　　a*1　　△Gv＝a*2△Gv42　　*　　方　　均质形核时a和△G方关系式为：△G　　43　　1*3　　＝a△Gv2　　对于球形晶核△G球*＝－πr*3△Gv+4πr*2?　　临界晶核半径r*＝2?/△Gv，则△G球*＝πr*3△Gv所以△G球*/△G方*＝πr*3△Gv/(a*3△Gv)将r*＝2?/△Gv，a*＝4?/△Gv代入上式，得△G球*/△G方*＝π/6　　3-7解：r均＝(2?LC/L)*(Tm/△T)＝cm＝*10m*　　*　　△G均*＝　　16　　π?LC3*Tm/3　　32　　16(*10－5*104）*－17＝π*＝*10J362　　(*10)*　　答：从理论上来说，如果界面与金属液是润湿得，则这样的界　　面就可以成为异质形核的基底，否则就不行。

但润湿角难于测定，可根据夹杂物的晶体结构来确定当界面两侧夹杂和晶核的原子排列方式相似，原子间距离相近，或在一定范围内成比例，就可以实现界面共格相应安全共格或部分共格的界面就可以成为异质形核的基底，完全不共格的界面就不能成为异质形核的基底　　答：晶核生长的方式由固液界面前方的温度剃度GL决定，当GL>0　　时，晶体生长以平面方式生长；如果GL<0，晶体以树枝晶方式生长　　答：用Chvorinov公式计算凝固时间时，误差来源于铸件的形　　状、铸件结构、热物理参数浇注条件等方面　　半径相同的圆柱和球体比较，前者的误差大；大铸件和小铸件比较，后者误差大；金属型和砂型比较，后者误差大，因为后者的　　热物性参数随温度变化较快　　答：铸件凝固时间　　VA　　R2　　t＝2　　K　　,R为折算厚度，K为凝固系数，又由　　于R＝，在相同体积的条件下，立方体等边圆柱和球三者中，球的表面积最小，所以球的折算厚度R最大，则球形冒口的凝固时间t最大，最有利于补缩　　解：焊接熔池的特征：　　熔池体积小；熔池温度高；　　熔池金属处于流动状态；　　熔池界面的导热条件好，焊接熔池周围的母材与熔池间没有间隙　　焊接熔池对凝固过程的影响：　　(1)母材作为新相晶核的基底，使新相形核所需能量小，出现　　非均匀形核，　　产生联生结晶；　　(2)熔池金属是在运动状态凝固的，焊缝的柱状晶总是朝向焊　　接方向并且向　　焊缝中心生长，即对向生长；　　(3)焊接熔池的实际凝固过程并不是连续的，柱状晶的生长速　　度变化不是十　　第一章流体的主要物理性质　　1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？　　答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。

它包括液体和气体流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性　　1-2某种液体的密度ρ=900Kg／m3，试求教重度γ和质量体积v　　解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：　　∴质量体积为　　某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN／m2时体积为995cm3，当压强为1MN／m2时体积为1000cm3，问它的等温压缩率kT为多少?　　解：等温压缩率KT公式(2-1):　　ΔV=995-1000=-5*10-6m3　　注意：ΔP=2-1=1MN/m2=1*106Pa　　将V=1000cm3代入即可得到KT=5*10-9Pa-1　　注意：式中V是指液体变化前的体积　　如图所示，在相距h＝的两个固定　　平行乎板中间放置另一块薄板，在薄板的上下分别　　放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油　　的粘度的2倍当薄板以匀速v＝/s被拖动时，　　每平方米受合力F=29N，求两种油的粘度各是多少?　　解：流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力为　　平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡，即　　代入数据得η=　　第二章流体静力学　　2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点?　　解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。

质量力是作用在流体内部任何质点上的力，大小与质量成正比，由加速度产生，与质点外的流体无关而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生　　2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何?　　解：流体静压强指单位面积上流体的静压力　　静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的　　2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义　　解:流体静力学基本方程为：　　同一静止液体中单位重量液体的比位能可以不等，比压强也可以不等，但比位能和比压强可以互换，比势能总是相等的　　第三章习题　　已知某流场速度分布为　　，试求过点(3，　　1，4)的流线　　解：由此流场速度分布可知该流场为稳定流，　　流线与迹线重合，此流场流线微分方程为：　　即：　　求解微分方程得过点(3,1,4)的流线方程为：　　试判断下列平面流场是否连续?　　解：由不可压缩流体流动的空间连续性方程知：　　，　　当x=0，1，或y=kπ时连续　　三段管路串联如图所示，直径d1=100cm，d2=50cm，d3＝25cm，已知断　　面平均速度v3＝10m/s，求v1,v2，和质量流量(流体为水)。

　　解：可压缩流体稳定流时沿程质量流保持不变，　　span　　style='mso-ignore:vglayout;;z-index:6;left:0px;margin-left:79px;margin-top:7px;width:145px;height:45px'　　故：　　span　　style='mso-ignore:vglayout;;z-index:7;left:0px;margin-left:79px;margin-top:10px;width:124px;height:46px'　　span　　style='mso-ignore:vglayout;;z-index:8;left:0px;margin-left:133px;margin-top:0px;width:222px;height:24px'　　质量流量为：　　水从铅直圆管向下流出，如图所示已知管直径d1＝10cm，管口处的　　水流速度vI＝/s，试求管口下方h＝2m处的水流速度v2，和直径d2span　　style='mso-ignore:vglayout;;z-index:11;left:0px;margin-left:65px;margin-top:47px;width:172px;height:48px'　　为基准面，不计损失，建立上出口和下出口面伯努利方程：解：以下出口　　代入数据得：v2=/s　　span　　style='mso-ignore:vglayout;;z-index:12;left:0px;margin-left:27px;margin-top:14px;width:76px;height:23px'由得:d2=　　水箱侧壁接出一直径D＝的管路，如图所示。

已知　　h1＝，h2=,不计任何损失，求下列两种情况下A的压强　　(1)管路末端安一喷嘴，出口直径d=；(2)管路末端没有喷嘴　　span　　style='mso-ignore:vglayout;;z-index:14;left:0px;margin-left:369px;margin-top:9px;width:192px;height:48px'　　面为基准面建立水平面和A面的伯努利方程：解：以A　　span　　style='mso-ignore:vglayout;;z-index:15;left:0px;margin-left:287px;margin-top:15px;width:208px;height:48px'　　面为基准，建立A,B面伯努利方程：以B　　span　　style='mso-ignore:vglayout;;z-index:16;left:0px;margin-left:160px;margin-top:14px;width:77px;height:24px'当下端接喷嘴时，解得va=/s,PA=　　span　　style='mso-ignore:vglayout;;z-index:18;left:0px;margin-left:181px;margin-top:17px;width:46px;height:24px'当下端不接喷嘴时，解得PA=目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。