材料成型專業(yè)考研歷年真題

材料成型專業(yè)考研歷年真題

03年攻讀碩士學位研究生入學考試試題

卷一

一、問答與證明（5X10=50分）

1.何謂金屬的塑性及變形抗力？并分析溫度和應(yīng)力狀態(tài)對兩者的影

響。

2.塑性加工摩擦的特點及常見摩擦條件？試分析摩擦的利弊。

3.試導出漢基應(yīng)力方程。該方程有何意義？

4.用拉伸和壓縮試驗繪制真實應(yīng)力應(yīng)變曲線各有何缺陷？如何修正

和避免。

5.證明塑性變形時，變形體中正應(yīng)變分量之和為零。

二、計算與分析（5X20=100分）

?1230??試求：3401.已知一點的應(yīng)力狀態(tài)?ij??????00?l??

（1）主應(yīng)力；（2）最大剪應(yīng)力及最大剪應(yīng)力平面上的正應(yīng)力；（3）

等效應(yīng)力；

（4）應(yīng)力球張量；（5）應(yīng)力偏張量。

2.已知兩端封閉的薄壁圓筒，半徑為r,厚度為t,受內(nèi)壓p及軸向

拉應(yīng)力。的作用，試寫出Mises和Tresca屈服條件，并畫出屈服條件圖。

3.簡述塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系特點，寫出增量理論和全量理論并討論兩

者異同點。

4.粗糙平板間圓柱體鎖粗的變形特點及端面上的應(yīng)力、應(yīng)變分布規(guī)

律。常見缺陷及預防工藝措施?

5.無壓邊圓筒形件拉延時，凸緣部分為平面應(yīng)力狀態(tài)。設(shè)板厚為t,

且不考慮摩擦力影響。試用主應(yīng)力法求出凸緣部分的徑向應(yīng)力?r和切向應(yīng)

力??，并分析提高質(zhì)量的措施？

卷二

一.名詞解釋（每題3分，共27分）

1.表面張力和界面張力

2.粗糙界面和光滑界面

3.均勻形核與非自發(fā)形核

4.聯(lián)生結(jié)晶

5.變質(zhì)處理

6.擴散脫氧

7.熱應(yīng)力

8.熔合比

9.微觀偏析與宏觀偏析

二.簡要回答以下問題（從以下10題中選做7題，每題9分）

1.簡述凝固界面前沿液相中的溫度梯度對純金屬長大方式的影響。

2.合金成分及溫度梯度對鑄件凝固方式（體積凝固或逐層凝固）的

影響?

3.圖1為平均成分為C0的長條鑄件在幾種不同凝固條件下從左向右

凝固后成分

分布的情況，指出各成分分布曲線所對應(yīng)的凝固條件。

4.低碳鋼焊接熱影響區(qū)由哪幾部分組成？簡述各區(qū)的組織與性能特

點。

5.簡述氫致裂紋的形成機理及延遲開裂特征。

6.為什么酸性焊條一般采用錦鐵作為脫氧劑，而堿性焊條采用多種

元素聯(lián)合脫氧？

7.采用焊前預熱，為何能有效降低低合金高強鋼的焊接冷裂紋傾向？

8.簡述析出性氣孔的形成機理及分布特征。

9.簡述熔渣的主要構(gòu)成及在材料成形中的作用。

10.簡述縮松的形成機制及其影響因素。

三.問答題（選做2題，每題30分）

1.繪圖說明：

（1）單相合金凝固時“成分過冷”的形成條件；

（2）當液相中只有擴展而無對流時的“成分過冷”判據(jù)；

（3分析GL、V、C0三因素對成分過冷的影響。

2.說明正常單相合金鑄件的宏觀凝固組織特征并分析各晶區(qū)的形成

機理。

3.形成凝固裂紋的主要因素有哪幾個方面？如何防止結(jié)構(gòu)鋼焊縫中

的凝固裂紋？

04年攻讀碩士學位研究生入學考試試題

（報考模具方向考生僅作B卷，其他方向僅作A卷）

（A卷）

.簡答題（共50分）

1.液態(tài)金屬的“表面張力”及其形成原因（6分）

2.“平衡分配系數(shù)”及“偏析系數(shù)”（6分）

3.均質(zhì)形核與非均質(zhì)形核（6分）

4.析出性氣孔形成機理（6分）

5.焊接凝固的“聯(lián)生結(jié)晶”與“擇優(yōu)生長”（6分）

6.“長渣”與“短渣”（8分）

7.正偏析與逆偏析（6分）

8.集中縮孔的形成條件及原因（6分）

二.分析及問答題：

1.設(shè)合金在“固相無擴散，液相為有限擴散”的條件下從左到右進

行凝固，請畫出以下兩圖中的溶質(zhì)分布情況：（12分）

（1）固、液兩相的溶質(zhì)分布曲線（左圖）；

（2）凝固結(jié)束后整個固相中的溶質(zhì)分布曲線（右圖）

注意：在左圖以算式標出：開始凝固的固相濃度、液固界面上液相濃

度

2.公式?？？Hm??Hm中，？為Jackson因子，）？?Sm為熔融端，？為晶

體?Tm?Tm

表面的原子配位數(shù)，？為晶體內(nèi)部的原子配位數(shù)。請回答下面問題：（共

20分）

（1）某物質(zhì)??2,液-固界面固相一側(cè)的微觀界面結(jié)構(gòu)的類型及其特征

如何？該物質(zhì)微觀生長方式及其特征又如何？（8分）

（2）從熱力學角度，物質(zhì)的熔融焙高低與上述界面結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？

（4分）

（3）從晶體學角度，晶面指數(shù)（低指數(shù)面為密排面）與上述微觀界

面結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？（4分）

（4）對?>2的物質(zhì)，過冷度對晶體的微觀生長方式有何影響？為

什么？（4分）

3.根據(jù)成分過冷判別式（在“固相無擴散，液相為有限擴散”條件

下）討論溶質(zhì)原始含量CO、晶體生長速度R、界面前沿液相中的溫度梯度

GL對成分過冷程度

的影響，并以圖示及文字描述他們對結(jié)晶形貌的影響。

4.從“型壁晶粒脫落”觀點分析鑄件內(nèi)部等軸晶的形成機理及影響

因素。（12分）

5.在一定溫度下，熔渣中（FeO）與液態(tài)鋼中[FeO]的平衡濃度符合分

配定律：（FeO）。L?[FeO]

請回答：（16分）

（1）溫度及堿度對熔渣的氧化性影響規(guī)律和原因？（6分）

（2）有人認為堿性焊條的焊縫含氧量比酸性焊條高，對否？為什么？

（5分）

（3）焊接熔池的擴散脫氧，熔渣的性質(zhì)對脫氧效果有何影響？為什

么？（5分）

6.分析氫致裂紋的特征和機理。為什么焊前預熱與立即后熱可以有

效地防止氫致裂紋傾向？（20分）

（B卷）

一、問答與證明（50分）

1.何謂金屬的塑性與變形抗力？舉例分析提高金屬塑性和降低變形

抗力的工藝措施。

2.畫出理想鋼塑性、彈塑性曲線硬化的真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并寫出

其方程？

3.什么叫最小阻力？舉例分析最小阻力定律在塑性成形流動控制中

的應(yīng)用。

4.試導出漢基應(yīng)力方程，該方程有何意義？

5.證明平面變形的應(yīng)力狀態(tài)等于純切疊加球張量。

二、計算與分析（100分）

?704??Mpa試求0101.已知？ij??????401??

（1）主應(yīng)力

（2）最大切應(yīng)力及面上正應(yīng)力

（3）應(yīng)力球張量

（4）主應(yīng)變增量之比

（5）Mises屈服應(yīng)力

2畫出平面應(yīng)力狀態(tài)Tresca和Mises屈服準則的屈服軌跡，標出各點

應(yīng)力大小，并分析兩準則的誤差原因？

3.簡述塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系特點，寫出增量理論和全量理論，并討論

兩者異同點。

4.已知兩端封閉的長薄壁管，半徑r、壁厚3受內(nèi)壓p作用而引起

塑性變形，材料各向同性，忽略彈性變形，試問周向、軸向和徑向應(yīng)變增

量之間的比值。

5.已知一特長矩形板，寬a、高h、長L（L>a）,設(shè)整個接觸面上??0.5S

（S為真實流動應(yīng)力），求矩形板鎖粗時的單位流動壓力p,并畫出接觸面

上的切應(yīng)力、正應(yīng)力分布。

05年攻讀碩士學位研究生入學考試試題

一、判斷題（每題2分）

1、金屬的塑性是指金屬在外力的作用下發(fā)生變形而不破壞其完整性

的能力。

2、多晶體的塑性變形包括晶內(nèi)變形和晶界變形，其中，晶內(nèi)變形的

方式是滑移。

3、材料的變形抗力等于材料在該變形條件下的真實應(yīng)力。

4、應(yīng)力球張量不能使物體產(chǎn)生塑性變形，因而材料的塑性變形是由

應(yīng)力偏張量引起的。

5、所謂冷變形是指在生產(chǎn)中不需要加熱的變形。

6、平面應(yīng)力一定產(chǎn)生平面應(yīng)變。

7、附加應(yīng)力產(chǎn)生于變形之中，而殘余應(yīng)力產(chǎn)生于變形之后。

8、在塑性變形過程中，質(zhì)點在某一瞬間的應(yīng)力狀態(tài)一般對應(yīng)于該瞬

間時的應(yīng)變。

9、對數(shù)應(yīng)變反映了瞬間的變形，因而能真實地反映塑性變形過程。

10、軸對稱應(yīng)力狀態(tài)是指物體的幾何形狀為旋轉(zhuǎn)體時物體內(nèi)質(zhì)點所處

的應(yīng)力狀態(tài)。

11、物體中某一點產(chǎn)生了位移，并不等于該物體產(chǎn)生了應(yīng)變。

12、對于理想塑性材料，若主應(yīng)力空間中一點的應(yīng)力狀態(tài)矢量的端點

p位于屈服表面，則該端點處于塑性狀態(tài)。

’13、塑性變形時，應(yīng)變增量張量就是應(yīng)變增量偏張量，即d?ij?d?ij。

14、圓環(huán)試樣在平砧間進行壓縮時，外徑與內(nèi)徑隨著摩擦系數(shù)的增加

而不斷增加。

15、真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線與條件應(yīng)力-應(yīng)變曲線在式樣拉伸產(chǎn)生縮頸以

前是相同的。

二、簡答題（每題8分）

1、產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？它對金屬的塑性和塑性加工有何影

響？

2、應(yīng)力狀態(tài)對金屬的塑性有何影響？并分析原因。

3、真實應(yīng)力、應(yīng)變和條件應(yīng)力、應(yīng)變之間有何關(guān)系？

4、表述最小阻力定律，并試舉兩例說明如何通過調(diào)整阻力來控制金

屬的流動？

三、按要求完成下列各試題（每題8分）

1、試說明平面塑性應(yīng)變狀態(tài)下的應(yīng)力狀態(tài)是純切應(yīng)力狀態(tài)疊加一個

應(yīng)力球張量。

2、試說明，對于理想塑性材料，處于主應(yīng)力空間中符合Mises屈服準

則的屈服表面的圓柱截面半徑為2s。3

?111??,求主應(yīng)變增量的比。1113、某一簡單加載時的應(yīng)力狀態(tài)

為：？ij??????lll??

4、試判斷下面兩個應(yīng)力張量是否屬于同意應(yīng)力狀態(tài)

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

四、試用應(yīng)力莫爾圓分析鍛粗及擠壓同屬于三向應(yīng)力狀態(tài)，為什么產(chǎn)

生不同類型的應(yīng)變？

五、已知以下應(yīng)力狀態(tài)：

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

0??0??0?

試求主應(yīng)力、主切應(yīng)力、應(yīng)力球張量及應(yīng)力偏張量，并比較兩種狀態(tài)

下工藝塑性的高低。（22分）

六、如圖所示，用平底摸正擠壓板料，擠壓比H/h=2,不計接觸面上

的摩擦，平面應(yīng)變正擠時：1、標出？、？滑移線；2、試用滑移線法求單位

擠壓力p。（22分）

06年攻讀碩士學位研究生入學開始試題

一、判斷題

1、常溫下金屬塑性變形的主要方式是位錯滑移，因此，金屬晶體內(nèi)

的位錯密度越高，其塑性越好

2、變形抗力取決于材料在具體變形條件下的流動應(yīng)力。

3、碳鋼的塑性隨著隨著溫度的升高而增加

4、靜水壓力不能使材料產(chǎn)生塑性變形，故不影響材料的塑性性能

5、金屬塑性成形工藝可分為體積成形和板料成型兩大類，其中，板

料成型屬于平面應(yīng)變問題

6、單向拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變曲線在頸縮失穩(wěn)點之后仍然是上升的，這表

明頸縮失穩(wěn)是是由于幾何弱化而引起的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，并不是真正的材料失穩(wěn)

7、簡單加載條件下的應(yīng)力主軸與應(yīng)變主軸重合，此時，可采用全量

形式的本構(gòu)方程求解塑性變形問題

8、相比于Mises屈服準則，Tresca屈服準則沒有考慮中間主應(yīng)力對質(zhì)

點塑性狀態(tài)的影響。因此

9、板料的彎曲回彈是由殘余應(yīng)力引起的

10、軸對稱問題中，子午面上既沒有剪應(yīng)力也沒有剪應(yīng)變。

二、簡答題

1、變形速度對金屬塑性成形工藝的影響包括哪些方面？

2、簡述加工硬化的物理機制及其在塑性成形中的利弊。

3、何謂最小阻力定律？在體積成形和板料成型中各舉一例說明其在

塑性成形工藝分析中的應(yīng)用。

4、簡述平面應(yīng)變問題滑移線場的主要特性。

5、真實應(yīng)力、應(yīng)變和條件應(yīng)力、應(yīng)變之間的關(guān)系。

6、請分別說明應(yīng)力球張量和應(yīng)力偏張量在材料彈塑性變形中的作用。

三、證明題

1、平面塑性變形時，中間主應(yīng)力在數(shù)值上等于平均應(yīng)力。

2、設(shè)SI、S2、S3分別為三個主應(yīng)力的偏量，試證明用應(yīng)力偏量表示

Mises屈服條件時，其形式為：

322sl?s2?s??s23)2

四、已知一兩端封閉的長薄壁圓筒，半徑為r,壁厚為t,受內(nèi)壓p

作用而引起塑性變形，材料各向同性，忽略彈性形變，求周向、徑向和軸

向應(yīng)變增量的比值。

五、已知變形體內(nèi)某點的應(yīng)力張量為

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

試求主應(yīng)力、主切應(yīng)力、應(yīng)力球張量、及應(yīng)力偏張量，并畫出該點的

應(yīng)力莫爾圓。

六、在平跖上徽粗長矩形截面的鋼坯，其寬度為a,高度為h,長度

l>>a,

假設(shè)接觸面滿足常摩擦條件，試用主應(yīng)力法推導單位變形力p的表達

式。

07年攻讀碩士學位研究生入學考試試題

一、判斷題（每題2分）

1、塑性變形時，通過改變應(yīng)力狀態(tài)，增加變形時的靜水壓力，可以

提高金屬的塑性。

2、材料的變形抗力等于材料在該變形條件下的真實應(yīng)力。

3、對數(shù)應(yīng)變反映了瞬時的變形，因而能真實地反映塑性變形過程。

4、n平面上任一點的應(yīng)力矢量均表示球張量。

5、真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線與條件應(yīng)力-應(yīng)變曲線在試樣拉伸產(chǎn)生縮頸以前

是完全相同的。

'6、塑性變形時，應(yīng)變增量張量就是應(yīng)變增量張量，即d?ij?d?ij。

7、塑性變形時，變形體的各質(zhì)點將向著阻力最小的方向移動。

8、塑性變形只有一壓二拉、一拉二壓、一拉一壓三種應(yīng)變類型。

9、在塑性變形過程中，質(zhì)點在某一瞬間的應(yīng)力狀態(tài)一般對應(yīng)于該瞬

時的應(yīng)變。

10、圓環(huán)試樣在平砧間進行壓縮時，外徑與內(nèi)徑隨著摩擦系數(shù)的增加

而不斷增大。

二、簡答題（每題8分）

1、為什么細化晶粒可以提高材料的綜合機械性能？

2、產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？簡述其在塑性成形中的利弊。

3、平面應(yīng)變狀態(tài)的應(yīng)力和應(yīng)變各有什么特點？

4、附加應(yīng)力是如何產(chǎn)生的？對金屬的塑性變形有哪些不良影響？

5、塑性成形中摩擦產(chǎn)生的機理有哪些？為什么接觸表面越光滑，摩

擦力不下降反而升高？

6、主應(yīng)力法的求解要點是什么？

三、按要求完成下列各試題（每題7分）

1、試比較兩種不同的應(yīng)力狀態(tài)下工藝塑性的高低：

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

?600??930??,???390???0120ijb???????000???000??2>試判別下面兩

個應(yīng)力張量是否屬于同一應(yīng)力狀態(tài)：？ija

3、試求如下兩種情況下主應(yīng)變增量的比值：a）單向應(yīng)力狀態(tài)?l??s,

b）純剪切應(yīng)力狀態(tài)?s??s

3o

4、如已知材料的真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線為Y?B?n,試證明：硬化指數(shù)n

就是失穩(wěn)

點處的應(yīng)變?b。

5、試判別下面兩個應(yīng)力狀態(tài)使材料處于彈性狀態(tài)還是處于塑性狀態(tài)。

??4?s

???0

??00?5?s

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

OO?ija?O??(Mpa)

?1

6、對于同一種材料，試用Mises屈服曲面說明為什么具有相同的變形

類型卻存在不同的應(yīng)力狀態(tài)。

四、已知一點的應(yīng)力張量為：

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

(1)、畫出該點的應(yīng)力單元體；(2分)

(2)、求出該點的應(yīng)力張量不變量、主應(yīng)力、主切應(yīng)力、最大切應(yīng)力、

等效應(yīng)力、應(yīng)力偏張量和應(yīng)力球張量；(15分)

(3)、畫出該點的應(yīng)力莫爾圓。(3分)

五、如圖所示，光滑平?jīng)_頭壓入兩邊為斜面的半無限高坯料。設(shè)沖頭

寬度為2b,長為I,且I》2bo

1、標出？、？滑移線；(5分)

2、試用滑移線法求極限載荷F。(15分)

08年攻讀碩士學位研究生入學考試試卷

一、名詞解釋

1結(jié)構(gòu)起伏

2逐層凝固

3偽共晶

4孕育處理

5微觀偏析

6真實應(yīng)力

7加工硬化

8增量理論

9滑移線

二、填空題

1液態(tài)金屬結(jié)晶過程中，隨著過冷度的增大，臨界晶核半徑（）、

形核功（）、形核率（）。

2Jakson因子a可以作為固-液微觀界面的判據(jù)，凡是a<2的晶體,

其生長界面為（）、凡是a>5的晶體，其生長界面為（）。

3隨合金凝固溫度區(qū)間大小的不同和（）的變化，鑄件的凝固方

式有（）、（）和（）三種不同的形式。

4根據(jù)分子理論，把熔渣的堿度B定義為：（），當B>l時，

為（）性渣，當時為（）性渣。

5在焊接熔渣中，隨著溫度的升高，粘度（）的熔渣稱為長渣，而

隨著溫度的升高，粘度（）的渣稱為短渣。

6根據(jù)氣體來源不同，鑄件中的氣孔分為（）氣孔，（）氣

孔，和（）氣孔。

7影響低合金高強鋼產(chǎn)生裂紋的三個主要的因素分別是：（）、

（）、

8平面的方程為（），n平面上任一點的應(yīng)力矢量均表示

（）。9當變形體的質(zhì)點有可能沿不同的方向移動時，則物體各質(zhì)

點將向著（）的方向移動，該定律在徽粗中也稱為（）法則。

10塑性變形時，根據(jù)坯料與工具表面之間的潤滑狀態(tài)的不同，將摩擦

分為三類：（）、（）、（）

11塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與（）或加載的歷史有關(guān)，一般只能建立應(yīng)

力與應(yīng)變增量之間的關(guān)系，僅在（）下，應(yīng)力主軸與應(yīng)變主軸重合,

才可以建立全量關(guān)系。

12使切應(yīng)力達到極大值的平面稱為（）平面，主切應(yīng)力中絕對

值最大的一個稱為（）

13為了真實地反映瞬時的塑性變形過程，一般用（）來表示塑性

變形的程度，也稱為（）

三、簡單題

1、試述液態(tài)金屬充型能力的含義，影響液態(tài)金屬充型能力的因素有

哪些？

2、下圖是在一個半徑為20mm的長圓柱形鑄件中從表面到中心測得

的動態(tài)凝固曲線，試繪出當凝固時間為2.5min時刻，鑄件截面上從表面到

中心的固相、液-固相三個區(qū)的結(jié)構(gòu)，并指出該鑄件的凝固方式；該鑄件的

凝固時間大約為多少？

3、寫出K0<l時、在固相中無擴散而液相中只有擴散的條件下，合

金凝固過程中出現(xiàn)成分過冷的判據(jù)，并簡要分析生長速度，液相中溶質(zhì)擴

散系數(shù)和溶質(zhì)平衡分配系數(shù)對成分過冷大小的影響。

4、簡述擴散脫氧的原理和方法，熔渣的性質(zhì)對擴散脫氧有何影響。

5、應(yīng)力偏張量和應(yīng)力球張量的物理意義是什么？

6、試比較兩種不同形式的徽粗的工藝塑性高低：

00?0???20?-400?,?ij裝軟金屬套做粗？?0?400??ij自由徽

粗？？0?400??????0?70?0?70??0??0?

7、試說明平面塑性應(yīng)變狀態(tài)下的應(yīng)力狀態(tài)是純切應(yīng)力狀態(tài)疊加一個

應(yīng)力球張量。

8、理想塑性材料兩個常用的屈服準則的物理意義是什么？中間主應(yīng)

力對屈服準則有何影響？

四、問答題

1、試分析如下圖所示兩種鑄造的宏觀組織

（1）指出（a）、（b）分別是屬于哪種晶體組織，并試述這兩種組織

的性能特點

（2）簡述使鑄件獲得（b）種組織的措施

（注：圖見材料成型原理（劉全坤）pl06圖5-2a）、d））

2、在平砧上