吴树森版材料成形原理课后题答案(共7篇).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吴树森版材料成形原理课后题答案(共7篇)　　材料成型原理　　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　　显然r＝1×＝2　　2*＝6000Pa*10－4则ρ＝　　不产生机械粘砂所允许的压头为　　H＝ρ/＝　　解：由Stokes公式6000＝7500*10　　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＝75000　　γ2＝g2*ρMnO＝10*5400＝54000　　22**(75000－54000）所以上浮速度v＝＝/s9*　　解：对于立方形晶核△G方＝－a△Gv+6a?①　　令d△G方/da＝0即－3a△Gv+12a?＝0，则　　*232临界晶核尺寸a＝4?/△Gv，得?＝a*△Gv，代入①4　　△G方＝－a△Gv＋6a**3*2a*1*2△Gv＝a△Gv24　　*均质形核时a和△G方关系式为：△G方＝**1*3a△Gv2　　对于球形晶核△G球＝－*4*3*2πr△Gv+4πr?3　　*临界晶核半径r＝2?/△Gv，则△G球＝*2*3πr△Gv3　　所以△G球/△G方＝**1*32*3πr△Gv/(a△Gv)32　　*将r*＝2?/△Gv，a＝4?/△Gv代入上式，得　　****△G球/△G方＝π/60时，晶体生长以平面方　　式生长；如果GL0　　时，晶体生长以平面方式生长；如果GL与熔渣界面上进行的，利用与[FeO]能够互相转移,趋于平衡时符合分配定律的机理进行脱氧。

　　25沉淀脱氧－是指溶解于液态金属中的脱氧剂直接和熔池中的[FeO]起作用，使其转化为不溶于液态金属的氧化物，并脱溶沉淀转入熔渣中的一种脱氧方式　　26真空脱氧－钢液的熔化过程是在真空条件下进行，利用抽真空降低气相中CO分压来加强钢液中碳的脱氧能力　　27偏析－合金在凝固过程中发生的化学成分不均匀现象　　28微观和宏观偏析－微观偏析是指微小范围内的化学成分不均匀现象，有晶界和晶内偏析之分宏观偏析是指宏观尺寸上的偏析，包括：正常偏析、逆偏析、V形偏析和逆V形偏析、带状偏析与层状偏析和重力偏析　　29气孔－因气体分子聚集而产生的孔洞气孔有析出性气孔、反应性气孔和侵入性气孔之分　　30、冷裂纹和热裂纹－金属凝固冷却至室温附近发生的开裂现象称之为冷裂纹；在固相线附近发生的裂纹称之为热裂纹　　31溶质再分配－由于合金凝固过程中随温度的变化，固液界面前沿溶质富集并形成浓度梯度所以，溶质必须在液、固两相重新分布，即所谓的“溶质再分配”　　32热流密度－单位时间内通过单位面积的热量　　33焊接－通过加热或加压，或者两者并用，用或不用填充材料，使两个分离的工件(同种或异种金属或非金属，也可以是金属与非金属)产生原子(分子)间结合而形成永久性连接的工艺工程。

　　34热影响区－焊接过程中，焊缝周围未熔化的母材在加热和冷却过程中，发生显微组织和力学性能变化的区域该区主要发生物理冶金过程　　35焊接线能量E－单位长度上的焊接热输入量，E=IU/v　　36焊接的合金化－把需要的合金元素加入到金属中去的过程合金化的目的：首先，补偿在高温下金属由于蒸发或氧化造成的损失；其次是为了消除缺陷，改善焊缝金属的组织与性能，或为了获得具有特殊性能的堆焊金属　　37合金化的过渡系数－表征合金元素利用率高低的参数η等于它在熔敷金属中的实际含量与它的原始含量之比或者单位长度焊条中药皮重量与焊芯重量之比　　38熔合比－焊缝中局部熔化母材所占比例　　39内力－在外力作用下，变形体内各质点就会产生相互作用的力　　一、名词解释　　1流体：能够流动的物体不能保持一定的形状，而且有流动性　　2脉动现象：在足够时间内，速度始终围绕一平均值变化，称为脉动现象　　3水力粗糙管：管壁加剧湍流，增加了流体流动阻力，这类管称为水力粗糙管　　4牛顿流：符合牛顿粘性定律的流体　　5湍流：流体流动时，各质点在不同方向上做复杂无规则运动，相互干扰的运动这种流动称为湍流　　6流线：在同一瞬时，流场中连续不同位置质点的流动方向线。

　　7流管：在流场内取任意封闭曲线，通过该曲线上每一点，作流线，组成的管状封闭曲面，称流管　　8边界层：流体通过固体表面流动时，在紧靠固体表面形成速度梯度较大的流体薄层称边界层　　9伪塑性流:其特征为，当n＜1时，为伪塑型流　　10非牛顿流体:不符合牛顿粘性定律的流体，称之为非牛顿流体，主要包括三类流体11宾海姆塑流型流体:要使这类流体流动需要有一定的切应力ι时流体处于固结状态，只有当切应力大于ι时才开始流动　　12稳定流:运动参数只随位置改变而与时间无关，这种流动就成为稳定流　　13非稳定流:流场的运动参数不仅随位置改变，又随时间不同而变化，这种流动就称为非稳定流　　14迹线:迹线就是流体质点运动的轨迹线，特点是:对于每一个质点都有一个运动轨迹，所以迹线是一族曲线，而且迹线只随质点不同而异，与时间无关　　16水头损失:单位质量流体的能量损失　　17沿程阻力:它是沿流动路程上由于各流体层之间的内摩擦而产生的流动阻力，也叫摩擦阻力　　18局部阻力:流体在流动中因遇到局部障碍而产生的阻力　　19脉动速度:脉动的真实速度与时均速度的差值成为脉动速度　　20时均化原则:在某一足够长时间段内以平均值的速度流经一微小有效断面积的流体体积，应该等于在同一时间段内以真实的有脉动的速度流经同一微小有效断面积的流体体积。

21热传导:物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动进行的热量传递称为热传导　　22对流:指流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互惨混所引起的热量传递方式23热辐射:物体因各种原因发出辐射能，其中因热的原因发出辐射能的现象称为热辐射24等温面:物体中同一瞬间相同温度各点连成的面称为等温面　　25温度梯度:温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率称为该点的温度梯度26热扩散率:，热扩散率与热导率?成正比，与物体的密度?和比热容c成反比它表征了物体内热量传输的能力　　27对流换热:流体流过固体物体表面所发生的热量传递称为对流换热　　28黑体:把吸收率为1的物体叫做绝对黑体，简称黑体　　29灰体:假定物体的单色吸收率与波长无关，即吸收率为常数，这种假定物体称之为灰体30辐射力的单位:辐射力是物体在单位时间内单位表面积向表面上半球空间所有方向发射的全部波长的总辐射能量，记为E，单位是W/㎡　　31角系数:我们把表面1发射出的辐射能落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数　　32质量溶度:单位体积的混合物中某组分的质量　　33摩尔溶度:单位体积混合物中某组分的物质的量。

　　34空位扩散:气体或液体进入固态物质孔隙的扩散　　35自扩散系:指纯金属中原子曲曲折折地通过晶格移动36互扩散系数:D?D1x2?D2x1，式中D称为互扩散系数　　37普朗克定律:揭示了黑体辐射能量按波长的分布规律，数学表达式　　38斯蒂芬-玻尔茨曼定律:揭示了黑体辐射力正比于其热力学温度的四次方的规律，公式Eb??bT4　　39维恩位移定律:在一定温度下，绝对黑体的温度与辐射本领最大值相对应的波长λ的乘积为一个常数，λT=b　　40基尔霍夫定律:任何物体的辐射力与它对来自同温度黑体辐射的吸收率的比值，与物性无关而仅取决于温度，恒等于同温度下黑体的辐射力　　41投入辐射:单位时间内投射到表面单位面积上的总辐射能被称之为投入辐射　　42有效辐射:单位时间内离开表面单位面积的总辐射能为该表面的有效辐射　　43采用何种技术路线测量一固态物质的自扩散系数:　　44柯肯达尔现象:指两种扩散速率不同的金属在扩散过程中会形成缺陷　　45纽歇尔数:是由边界换热微分方程而来，它反映了对流换热在边界上的特征　　46温度边界层:称热边界层，流体流过壁面时，边界附近因加热或冷却而形成的具有温度梯度的薄层，也就是对流传热热阻所在区域。

　　二、问答题　　1流体具有哪些物理性质？　　压缩性，膨胀性，密度，粘度　　2流线可以穿过流管吗？为什么？　　答：不能，流管是由流线组成，如果流线穿过流管，意味不同流线将相交，因为流线表示在流线上的质点的运动方向和大小，如果流线穿过流管，意味一个质点在同时具有两个速度，这是不可能的所以流线不能穿过流管　　3为什么湍流条件下可以利用牛顿粘度定律计算管道壁面对流体的剪切力？　　答：边界层都处于层流状态　　4两个不同水力学系统相似的条件是什么？　　答，几何相似，动力相似，运动相似　　5解释雷若数的物理意义，它有何作用？　　答：表示流体流动过程中惯性力和粘性力的作用大小，是它们的比值可以用来判断流体的流动状态可以两流体系统相似的判据之一是摩擦系数的实验变量　　6．温度T=15℃，运动粘度ν＝/s的水，在直径d=2cm的管中流动，测得流速v=8cm/s，问水流处于什么状态?如要改变其运动，可以采取哪些?：　　故为层流　　升高温度或增大管径d均可增大雷诺数，从而改变运动状态　　7．流体在圆管中流动时，“流动已经充分发展”的含义是什么？在什么条件下会发生充分发展了的层流，又在什么条件下会发生充分发展了的湍流？　　答：流体在圆管中流动时，由于流体粘性作用截面上的速度分布不断变化，直至离管口一定距离后不再改变。

进口段内有发展着的流动，边界层厚度沿管长逐渐增加，仅靠固体壁面形成速度梯度较大的稳定边界层，在边界层之外的无粘性流区域逐渐减小，直至消失后，便形成了充分发展的流动　　在层流流进管道时，当流进长度大于l=)时，流体发展为充分发展的层流在湍流条件下，当流入管长度至l=25-40d左右，流体为充分发展的湍流　　8写出流体。