材料成型专业考研历年真题

材料成型专业考研历年真题

03年攻读硕士学位研究生入学考试试题

卷一

一、问答与证明（5X10=50分）

1.何谓金属的塑性及变形抗力？并分析温度和应力状态对两者的影

响。

2.塑性加工摩擦的特点及常见摩擦条件？试分析摩擦的利弊。

3.试导出汉基应力方程。该方程有何意义？

4.用拉伸和压缩试验绘制真实应力应变曲线各有何缺陷？如何修正

和避免。

5.证明塑性变形时，变形体中正应变分量之和为零。

二、计算与分析（5X20=100分）

?1230??试求：3401.已知一点的应力状态?ij??????00?l??

（1）主应力；（2）最大剪应力及最大剪应力平面上的正应力；（3）

等效应力；

（4）应力球张量；（5）应力偏张量。

2.已知两端封闭的薄壁圆筒，半径为r,厚度为t,受内压p及轴向

拉应力。的作用，试写出Mises和Tresca屈服条件，并画出屈服条件图。

3.简述塑性应力应变关系特点，写出增量理论和全量理论并讨论两

者异同点。

4.粗糙平板间圆柱体锁粗的变形特点及端面上的应力、应变分布规

律。常见缺陷及预防工艺措施?

5.无压边圆筒形件拉延时，凸缘部分为平面应力状态。设板厚为t,

且不考虑摩擦力影响。试用主应力法求出凸缘部分的径向应力?r和切向应

力??，并分析提高质量的措施？

卷二

一.名词解释（每题3分，共27分）

1.表面张力和界面张力

2.粗糙界面和光滑界面

3.均匀形核与非自发形核

4.联生结晶

5.变质处理

6.扩散脱氧

7.热应力

8.熔合比

9.微观偏析与宏观偏析

二.简要回答以下问题（从以下10题中选做7题，每题9分）

1.简述凝固界面前沿液相中的温度梯度对纯金属长大方式的影响。

2.合金成分及温度梯度对铸件凝固方式（体积凝固或逐层凝固）的

影响?

3.图1为平均成分为C0的长条铸件在几种不同凝固条件下从左向右

凝固后成分

分布的情况，指出各成分分布曲线所对应的凝固条件。

4.低碳钢焊接热影响区由哪几部分组成？简述各区的组织与性能特

点。

5.简述氢致裂纹的形成机理及延迟开裂特征。

6.为什么酸性焊条一般采用锦铁作为脱氧剂，而碱性焊条采用多种

元素联合脱氧？

7.采用焊前预热，为何能有效降低低合金高强钢的焊接冷裂纹倾向？

8.简述析出性气孔的形成机理及分布特征。

9.简述熔渣的主要构成及在材料成形中的作用。

10.简述缩松的形成机制及其影响因素。

三.问答题（选做2题，每题30分）

1.绘图说明：

（1）单相合金凝固时“成分过冷”的形成条件；

（2）当液相中只有扩展而无对流时的“成分过冷”判据；

（3分析GL、V、C0三因素对成分过冷的影响。

2.说明正常单相合金铸件的宏观凝固组织特征并分析各晶区的形成

机理。

3.形成凝固裂纹的主要因素有哪几个方面？如何防止结构钢焊缝中

的凝固裂纹？

04年攻读硕士学位研究生入学考试试题

（报考模具方向考生仅作B卷，其他方向仅作A卷）

（A卷）

.简答题（共50分）

1.液态金属的“表面张力”及其形成原因（6分）

2.“平衡分配系数”及“偏析系数”（6分）

3.均质形核与非均质形核（6分）

4.析出性气孔形成机理（6分）

5.焊接凝固的“联生结晶”与“择优生长”（6分）

6.“长渣”与“短渣”（8分）

7.正偏析与逆偏析（6分）

8.集中缩孔的形成条件及原因（6分）

二.分析及问答题：

1.设合金在“固相无扩散，液相为有限扩散”的条件下从左到右进

行凝固，请画出以下两图中的溶质分布情况：（12分）

（1）固、液两相的溶质分布曲线（左图）；

（2）凝固结束后整个固相中的溶质分布曲线（右图）

注意：在左图以算式标出：开始凝固的固相浓度、液固界面上液相浓

度

2.公式?？？Hm??Hm中，？为Jackson因子，）？?Sm为熔融端，？为晶

体?Tm?Tm

表面的原子配位数，？为晶体内部的原子配位数。请回答下面问题：（共

20分）

（1）某物质??2,液-固界面固相一侧的微观界面结构的类型及其特征

如何？该物质微观生长方式及其特征又如何？（8分）

（2）从热力学角度，物质的熔融焙高低与上述界面结构有何关系？

（4分）

（3）从晶体学角度，晶面指数（低指数面为密排面）与上述微观界

面结构有何关系？（4分）

（4）对?>2的物质，过冷度对晶体的微观生长方式有何影响？为

什么？（4分）

3.根据成分过冷判别式（在“固相无扩散，液相为有限扩散”条件

下）讨论溶质原始含量CO、晶体生长速度R、界面前沿液相中的温度梯度

GL对成分过冷程度

的影响，并以图示及文字描述他们对结晶形貌的影响。

4.从“型壁晶粒脱落”观点分析铸件内部等轴晶的形成机理及影响

因素。（12分）

5.在一定温度下，熔渣中（FeO）与液态钢中[FeO]的平衡浓度符合分

配定律：（FeO）。L?[FeO]

请回答：（16分）

（1）温度及碱度对熔渣的氧化性影响规律和原因？（6分）

（2）有人认为碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条高，对否？为什么？

（5分）

（3）焊接熔池的扩散脱氧，熔渣的性质对脱氧效果有何影响？为什

么？（5分）

6.分析氢致裂纹的特征和机理。为什么焊前预热与立即后热可以有

效地防止氢致裂纹倾向？（20分）

（B卷）

一、问答与证明（50分）

1.何谓金属的塑性与变形抗力？举例分析提高金属塑性和降低变形

抗力的工艺措施。

2.画出理想钢塑性、弹塑性曲线硬化的真实应力-应变曲线，并写出

其方程？

3.什么叫最小阻力？举例分析最小阻力定律在塑性成形流动控制中

的应用。

4.试导出汉基应力方程，该方程有何意义？

5.证明平面变形的应力状态等于纯切叠加球张量。

二、计算与分析（100分）

?704??Mpa试求0101.已知？ij??????401??

（1）主应力

（2）最大切应力及面上正应力

（3）应力球张量

（4）主应变增量之比

（5）Mises屈服应力

2画出平面应力状态Tresca和Mises屈服准则的屈服轨迹，标出各点

应力大小，并分析两准则的误差原因？

3.简述塑性应力应变关系特点，写出增量理论和全量理论，并讨论

两者异同点。

4.已知两端封闭的长薄壁管，半径r、壁厚3受内压p作用而引起

塑性变形，材料各向同性，忽略弹性变形，试问周向、轴向和径向应变增

量之间的比值。

5.已知一特长矩形板，宽a、高h、长L（L>a）,设整个接触面上??0.5S

（S为真实流动应力），求矩形板锁粗时的单位流动压力p,并画出接触面

上的切应力、正应力分布。

05年攻读硕士学位研究生入学考试试题

一、判断题（每题2分）

1、金属的塑性是指金属在外力的作用下发生变形而不破坏其完整性

的能力。

2、多晶体的塑性变形包括晶内变形和晶界变形，其中，晶内变形的

方式是滑移。

3、材料的变形抗力等于材料在该变形条件下的真实应力。

4、应力球张量不能使物体产生塑性变形，因而材料的塑性变形是由

应力偏张量引起的。

5、所谓冷变形是指在生产中不需要加热的变形。

6、平面应力一定产生平面应变。

7、附加应力产生于变形之中，而残余应力产生于变形之后。

8、在塑性变形过程中，质点在某一瞬间的应力状态一般对应于该瞬

间时的应变。

9、对数应变反映了瞬间的变形，因而能真实地反映塑性变形过程。

10、轴对称应力状态是指物体的几何形状为旋转体时物体内质点所处

的应力状态。

11、物体中某一点产生了位移，并不等于该物体产生了应变。

12、对于理想塑性材料，若主应力空间中一点的应力状态矢量的端点

p位于屈服表面，则该端点处于塑性状态。

’13、塑性变形时，应变增量张量就是应变增量偏张量，即d?ij?d?ij。

14、圆环试样在平砧间进行压缩时，外径与内径随着摩擦系数的增加

而不断增加。

15、真实应力-应变曲线与条件应力-应变曲线在式样拉伸产生缩颈以

前是相同的。

二、简答题（每题8分）

1、产生加工硬化的原因是什么？它对金属的塑性和塑性加工有何影

响？

2、应力状态对金属的塑性有何影响？并分析原因。

3、真实应力、应变和条件应力、应变之间有何关系？

4、表述最小阻力定律，并试举两例说明如何通过调整阻力来控制金

属的流动？

三、按要求完成下列各试题（每题8分）

1、试说明平面塑性应变状态下的应力状态是纯切应力状态叠加一个

应力球张量。

2、试说明，对于理想塑性材料，处于主应力空间中符合Mises屈服准

则的屈服表面的圆柱截面半径为2s。3

?111??,求主应变增量的比。1113、某一简单加载时的应力状态

为：？ij??????lll??

4、试判断下面两个应力张量是否属于同意应力状态

?ija?4000??30100??,???10300???0200ijb???????000???000??

四、试用应力莫尔圆分析锻粗及挤压同属于三向应力状态，为什么产

生不同类型的应变？

五、已知以下应力状态：

?ija?10?100??10?100??????102010????10100ijb??????1010?02

0??0??0?

试求主应力、主切应力、应力球张量及应力偏张量，并比较两种状态

下工艺塑性的高低。（22分）

六、如图所示，用平底摸正挤压板料，挤压比H/h=2,不计接触面上

的摩擦，平面应变正挤时：1、标出？、？滑移线；2、试用滑移线法求单位

挤压力p。（22分）

06年攻读硕士学位研究生入学开始试题

一、判断题

1、常温下金属塑性变形的主要方式是位错滑移，因此，金属晶体内

的位错密度越高，其塑性越好

2、变形抗力取决于材料在具体变形条件下的流动应力。

3、碳钢的塑性随着随着温度的升高而增加

4、静水压力不能使材料产生塑性变形，故不影响材料的塑性性能

5、金属塑性成形工艺可分为体积成形和板料成型两大类，其中，板

料成型属于平面应变问题

6、单向拉伸的应力-应变曲线在颈缩失稳点之后仍然是上升的，这表

明颈缩失稳是是由于几何弱化而引起的结构失稳，并不是真正的材料失稳

7、简单加载条件下的应力主轴与应变主轴重合，此时，可采用全量

形式的本构方程求解塑性变形问题

8、相比于Mises屈服准则，Tresca屈服准则没有考虑中间主应力对质

点塑性状态的影响。因此

9、板料的弯曲回弹是由残余应力引起的

10、轴对称问题中，子午面上既没有剪应力也没有剪应变。

二、简答题

1、变形速度对金属塑性成形工艺的影响包括哪些方面？

2、简述加工硬化的物理机制及其在塑性成形中的利弊。

3、何谓最小阻力定律？在体积成形和板料成型中各举一例说明其在

塑性成形工艺分析中的应用。

4、简述平面应变问题滑移线场的主要特性。

5、真实应力、应变和条件应力、应变之间的关系。

6、请分别说明应力球张量和应力偏张量在材料弹塑性变形中的作用。

三、证明题

1、平面塑性变形时，中间主应力在数值上等于平均应力。

2、设SI、S2、S3分别为三个主应力的偏量，试证明用应力偏量表示

Mises屈服条件时，其形式为：

322sl?s2?s??s23)2

四、已知一两端封闭的长薄壁圆筒，半径为r,壁厚为t,受内压p

作用而引起塑性变形，材料各向同性，忽略弹性形变，求周向、径向和轴

向应变增量的比值。

五、已知变形体内某点的应力张量为

O?a??a??ij??O?aO???a???aO?

试求主应力、主切应力、应力球张量、及应力偏张量，并画出该点的

应力莫尔圆。

六、在平跖上徽粗长矩形截面的钢坯，其宽度为a,高度为h,长度

l>>a,

假设接触面满足常摩擦条件，试用主应力法推导单位变形力p的表达

式。

07年攻读硕士学位研究生入学考试试题

一、判断题（每题2分）

1、塑性变形时，通过改变应力状态，增加变形时的静水压力，可以

提高金属的塑性。

2、材料的变形抗力等于材料在该变形条件下的真实应力。

3、对数应变反映了瞬时的变形，因而能真实地反映塑性变形过程。

4、n平面上任一点的应力矢量均表示球张量。

5、真实应力-应变曲线与条件应力-应变曲线在试样拉伸产生缩颈以前

是完全相同的。

'6、塑性变形时，应变增量张量就是应变增量张量，即d?ij?d?ij。

7、塑性变形时，变形体的各质点将向着阻力最小的方向移动。

8、塑性变形只有一压二拉、一拉二压、一拉一压三种应变类型。

9、在塑性变形过程中，质点在某一瞬间的应力状态一般对应于该瞬

时的应变。

10、圆环试样在平砧间进行压缩时，外径与内径随着摩擦系数的增加

而不断增大。

二、简答题（每题8分）

1、为什么细化晶粒可以提高材料的综合机械性能？

2、产生加工硬化的原因是什么？简述其在塑性成形中的利弊。

3、平面应变状态的应力和应变各有什么特点？

4、附加应力是如何产生的？对金属的塑性变形有哪些不良影响？

5、塑性成形中摩擦产生的机理有哪些？为什么接触表面越光滑，摩

擦力不下降反而升高？

6、主应力法的求解要点是什么？

三、按要求完成下列各试题（每题7分）

1、试比较两种不同的应力状态下工艺塑性的高低：

?ija00?00???20??40?,???0???0?200?400ijb??????0?50?0?70??0??0?

?600??930??,???390???0120ijb???????000???000??2>试判别下面两

个应力张量是否属于同一应力状态：？ija

3、试求如下两种情况下主应变增量的比值：a）单向应力状态?l??s,

b）纯剪切应力状态?s??s

3o

4、如已知材料的真实应力-应变曲线为Y?B?n,试证明：硬化指数n

就是失稳

点处的应变?b。

5、试判别下面两个应力状态使材料处于弹性状态还是处于塑性状态。

??4?s

???0

??00?5?s

00????s?00???(Mpa),bji????5?s???00?1.5?s

OO?ija?O??(Mpa)

?1

6、对于同一种材料，试用Mises屈服曲面说明为什么具有相同的变形

类型却存在不同的应力状态。

四、已知一点的应力张量为：

0?10??10?(Mpa)?ij??0?100???10???100?

(1)、画出该点的应力单元体；(2分)

(2)、求出该点的应力张量不变量、主应力、主切应力、最大切应力、

等效应力、应力偏张量和应力球张量；(15分)

(3)、画出该点的应力莫尔圆。(3分)

五、如图所示，光滑平冲头压入两边为斜面的半无限高坯料。设冲头

宽度为2b,长为I,且I》2bo

1、标出？、？滑移线；(5分)

2、试用滑移线法求极限载荷F。(15分)

08年攻读硕士学位研究生入学考试试卷

一、名词解释

1结构起伏

2逐层凝固

3伪共晶

4孕育处理

5微观偏析

6真实应力

7加工硬化

8增量理论

9滑移线

二、填空题

1液态金属结晶过程中，随着过冷度的增大，临界晶核半径（）、

形核功（）、形核率（）。

2Jakson因子a可以作为固-液微观界面的判据，凡是a<2的晶体,

其生长界面为（）、凡是a>5的晶体，其生长界面为（）。

3随合金凝固温度区间大小的不同和（）的变化，铸件的凝固方

式有（）、（）和（）三种不同的形式。

4根据分子理论，把熔渣的碱度B定义为：（），当B>l时，

为（）性渣，当时为（）性渣。

5在焊接熔渣中，随着温度的升高，粘度（）的熔渣称为长渣，而

随着温度的升高，粘度（）的渣称为短渣。

6根据气体来源不同，铸件中的气孔分为（）气孔，（）气

孔，和（）气孔。

7影响低合金高强钢产生裂纹的三个主要的因素分别是：（）、

（）、

8平面的方程为（），n平面上任一点的应力矢量均表示

（）。9当变形体的质点有可能沿不同的方向移动时，则物体各质

点将向着（）的方向移动，该定律在徽粗中也称为（）法则。

10塑性变形时，根据坯料与工具表面之间的润滑状态的不同，将摩擦

分为三类：（）、（）、（）

11塑性应力应变关系与（）或加载的历史有关，一般只能建立应

力与应变增量之间的关系，仅在（）下，应力主轴与应变主轴重合,

才可以建立全量关系。

12使切应力达到极大值的平面称为（）平面，主切应力中绝对

值最大的一个称为（）

13为了真实地反映瞬时的塑性变形过程，一般用（）来表示塑性

变形的程度，也称为（）

三、简单题

1、试述液态金属充型能力的含义，影响液态金属充型能力的因素有

哪些？

2、下图是在一个半径为20mm的长圆柱形铸件中从表面到中心测得

的动态凝固曲线，试绘出当凝固时间为2.5min时刻，铸件截面上从表面到

中心的固相、液-固相三个区的结构，并指出该铸件的凝固方式；该铸件的

凝固时间大约为多少？

3、写出K0<l时、在固相中无扩散而液相中只有扩散的条件下，合

金凝固过程中出现成分过冷的判据，并简要分析生长速度，液相中溶质扩

散系数和溶质平衡分配系数对成分过冷大小的影响。

4、简述扩散脱氧的原理和方法，熔渣的性质对扩散脱氧有何影响。

5、应力偏张量和应力球张量的物理意义是什么？

6、试比较两种不同形式的徽粗的工艺塑性高低：

00?0???20?-400?,?ij装软金属套做粗？?0?400??ij自由徽

粗？？0?400??????0?70?0?70??0??0?

7、试说明平面塑性应变状态下的应力状态是纯切应力状态叠加一个

应力球张量。

8、理想塑性材料两个常用的屈服准则的物理意义是什么？中间主应

力对屈服准则有何影响？

四、问答题

1、试分析如下图所示两种铸造的宏观组织

（1）指出（a）、（b）分别是属于哪种晶体组织，并试述这两种组织

的性能特点

（2）简述使铸件获得（b）种组织的措施

（注：图见材料成型原理（刘全坤）pl06图5-2a）、d））

2、在平砧上