北京科技大学-材料成型自动控制基础大作业
北京科技大学-材料成型自动控制基础大作业
北京科技大学-材料成型自动控制基础大作业材料成形自动控制基础作业一、回归方程系数a, b1.Matlab程序：clcdisp('函数为y=ax^b');disp('取对数lny=lna+blnx')x=[0.1 1 1.9 2.8 3.7 4.6 6.4 7.3 8.2 9.1 10 10.9 11.8 12.7 13.614.5 15.4 16.3 17.2]y=[0.001514 2.4 18.71642 64.73169 157.9271 316.9832 912.9 1390.455 2015.652 2812.831 3804.4 5012.6 6460.07 8173.031 10175.03 12490.76 15145.29 18164 21573.9]c=log(x);d=log(y);sumc=sum(c);sumd=sum(d);n=length(c);e=c.*d;sume=sum(e);f=c.*c;sumf=sum(f);a1=(sume-sumc*sumd/n)/(sumf-(sumc)*(sumc)/n);c0=(sumc)/n;d0=(sumd)/n;b=a1;a0=d0-a1*c0;a=exp(a0);x1=0.01:0.1:21;y1=a.*x1.^b;plot(x,y,'bp',x1,y1,'g-')legend('数据点','y=ax^b拟合曲线')disp('拟合得到的a和b的值为：')ab2.拟合结果拟合得到的a和b的值为：a = 2.4001b =3.2000二、计算轧制压力1.Matlab程序clcC=[0.0416 0.0441 0.0367 0.0367 0.033 0.029 0.029 0.033 0.0290.0017 0.0013 0.0019 0.0019 0.0019]Mn=[0.25 0.23 0.26 0.26 0.26 0.25 0.25 0.26 0.250.15 0.14 0.14 0.14 0.14]Cr=[0.03 0.03 0.02 0.02 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.020.02 0.02 0.02 0.02]V=[0.02 0.03 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01 0.02 0.01 0.020.02 0.03 0.03 0.03]T=[948.4 950.18 944.26 958.31 954.99 947.67 954.43 960.78 950.46 967.32 960.46 967.41 954.13 956.74]S=[1.39 1.38 1.33 1.264 1.372 1.371 1.372 1.313 1.358 1.4521.538 1.469 1.474 1.52]r=[0.4183 0.4296 0.428 0.4248 0.4072 0.4115 0.4114 0.4085 0.41230.393 0.3639 0.3947 0.3955 0.3974]H=[43.303 46.65 46.361 45.924 45.908 45.943 46.113 46.045 46.11546.41 45.964 46.284 46.36 46.317]D=[787.9 787.9 787.9 787.9 787.9 787.9 787.9 787.9 787.9 787.9 787.9 787.9 787.9 787.9]Nb=0;[C]=C+Mn/6+(Cr+V+Nb)/12;h=H.*(1-r);R=D./2;dh=H-h;T_=(T+273.15)./1000;f_h=sqrt(r./(1-r));e=(2./sqrt(3)).*log(H./h);e_r=e*1000.*S./(sqrt(R.*dh));if T_>=0.95.*(([C]+0.41)./([C]+0.32))sigma_0=2.75.*exp(5./T_-0.01./([C]+0.05));m=(-0.019.*[C]+0.126).*T_+(0.075.*[C]-0.05);elsesigma_0=2.75.*(30.*([C]+0.9).*(T_-0.95.*([C]+0.49)/([C]+0.42)).^2+([C]+0.06)./([C]+0 .09)).*exp(([C]+0.32)./(0.19.*([C]+0.41))-0.01./([C]+0.05));m=(0.081.*[C]-0.154).*T_-0.019.*[C]+0.207+0.027./([C]+0.32);endsigma_f=sigma_0.*(1.3.*(5.*e).^(0.41-0.77.*[C])-1.5.*e).*(e_r/10).^(m);fai=tan(pi./8.*log(1-r)./sqrt(R./h)+0.5.*atan(f_h))./sqrt(R./h);Qp=0.5.*pi./f_h.*atan(f_h)-pi/4-sqrt(R.*h)./f_h.*(log(2.*R.*(1-cos(fai))./h+1)+0.5.*lo g(1-r));format short eF=2./sqrt(3).*sigma_f.*Qp.*sqrt(R.*dh);disp('计算得出的轧制力分别为：')F2、运算结果计算得出的轧制力分别为：F =Columns 1 through 143.2087e+05 3.4756e+05 3.5219e+05 3.2998e+05 3.3095e+05 3.4342e+05 3.3701e+05 3.2461e+05 3.4151e+05 3.2617e+05 3.1332e+05 3.2655e+05 3.4228e+05 3.4126e+05>>。
北京科技大学固态成型工艺原理与控制 -
第一章轧制原理1. 轧制：靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件拖进辊缝之间，并使之受到压缩产生塑性变形的过程。
轧辊表面状态的影响4）轧件的化学成份的影响5）轧辊化学成分的影响2.轧制变形区：指轧制时，轧件在轧辊作用下发生变形的体积。
实际的轧制变形区分为弹性变形区、塑形变形区、弹性恢复区。
3. 咬入角：轧件被咬入轧辊时轧件和轧辊最先接触点（实际上为一条线）和轧辊中心的连线与两轧辊中心连线所构成的角度。
4. 金属变形区的流动规律：(1)沿轧件断面高度上的变形、应力、流动速度分布都是不均匀；(2)在几何变形区内，轧件与轧辊接触表面上，不但有相对滑动，而且还有粘着；(3)变形不但发生在几何变形区内，而且也产生在几何变形区以外；(4)在粘着区内有一个临界面，在这个面上金属的流动速度分布均匀，并且等于该处轧辊的水平速度。
α≤5.平辊轧制咬入条件：β6．假设由咬入阶段过渡到稳定轧制阶段的摩擦系数不变及其他条件相同时，则稳定轧制阶段允许的咬入角比咬入阶段的咬入角大2倍。
7. 极限咬入条件 ：βα= 理论上允许的极限稳定轧制条件 ：y x y K βα=8. 剩余摩擦力：咬入力和水平阻力的差值称之为剩余摩擦力。
9. 剩余摩擦角ω：等于金属与轧辊间的接触摩擦角β与合力作用角ϕ的差值。
ϕ<α时，产生剩余摩擦力。
当ϕ=2α时，轧制过程建成，剩余摩擦角达到最大值。
10. 改善咬入条件的方法: 增加轧辊直径D 、减小压下量、用钢锭的小头先送入轧辊或以带有楔形端的钢坯进行轧制、增加后推力、改变轧件或轧辊的表面状态，以提高摩擦角、合理的调节轧制速度，轧制速度提高，摩擦系数降低、增加轧件与轧辊的接触面积或采用合适的孔型侧壁倾角。
11． 宽展：轧制过程中轧件的高度承受轧辊压缩作用，压缩下来的体积，将移向纵向及横向。
由移向横向的体积所引起的轧件宽度的变 化。
12. 宽展分类：自由宽展（坯料在轧制过程中，被压下的金属体积其金属质点横向移动时具有向垂直于轧制方向的两侧自由移动的可能性，此时金属流动除受辊接触摩擦的影响外，不受其他任何的阻碍和限制）、限制宽展（轧制过程中，金属质点横向移动时，除受接触摩擦的影响外，还承受孔型侧壁的限制作用）、强制宽展（轧制过程中，金属质点横向移动时，不仅不受任何阻碍，反而受强烈的推动作用，使轧件宽度产生附加的增长）13. 影响宽展的因素（在其他条件一定的情况下，正比于高向移动体积和变形区长度，以及摩擦系数。
北京科技大学材料成型自动控制基础书本重点 chenyang
材料成形自动控制理论基础总结版1.自动控制是采用自动检测、信号调节、电动执行等自动化装置组成的闭环控制系统，它使各种被控变量保持在所要求的给定值上。
2.过程自动化是指在生产过程中，由多个自动控制系统组合成的复杂过程控制系统。
3.生产过程实现自动化的目的是：保证生产过程安全稳定；维持工序质量，用有限资源制造持久耐用的精美产品；在人力不能胜任的复杂快速工作场合中实现自动操作；把人从繁重枯燥的体力劳动中解放出来；不轻易受人的情绪和技术水平影响，按要求控制生产过程。
4.轧制生产过程的特点：(1)需要模型计算。
(2)控制项目众多。
(3)调节速度快。
(4)参数之间相互耦合影响。
(5) 控制结果综合性强。
5.轧制过程技术现状：(1) 轧钢生产日益连续化。
(2)轧制速度不断提高。
(3)生产过程计算机控制。
(4) 产品质量和精度高标准交货。
(5)操作者具有较高技术水平。
6.轧制自动化目前可以分为对过程的自动控制和对工艺过程的计算机系统控制两部分。
7.计算机控制内容又分为计算机配置方式、信息跟踪方式和动态在线控制算法以及分布计算机通讯网络四大部分。
8.中国冶金自动化的发展：(1) 在基础控制方面，以PLC、DCS、工业控制计算机为代表的计算机控制取代了常规模拟控制。
(2)在控制算法上，重要回路控制一般采用PID算法。
(3)在电气传动方面，用于节能的交流变频技术普遍采用；国产大功率交直流传动装置在轧线上得到成功应用。
(4)在过程控制方面，计算机过程控制系统普及率有较大幅度提高。
9.自动控制是利用控制系统使被控对象或是生产过程自动按照预定的目标运转所进行的控制活动。
10.开环控制系统：输出量不会返回影响过程的直接控制系统。
11.闭环控制系统：将输出量反馈回来影响输人量的控制系统，或称为反馈控制系统。
12.自动控制系统：如果将自动检测信号与设定值进行比较，得到与目标信号的偏差，再利用运算控制器自动完成偏差信号调节和控制信号输出，最后由电动执行器完成调节任务，使偏差得到消除，就成为自动控制系统。
材料成型自动控制基础雷毅版1
有静差系统和无静差系统 集中参数系统和分布参数系统 现代高精度控制系统
1.3 对自动控制系统的基本要 求
在控制过程中，一个理想的控制系统始终应使其被控制量（输出） 等于给定值（输入）。但是由于机械部分质量、惯性的存在，电 路中储能元件的存在以及能源功率的限制，使得运动部件的加速 度受到限制，其速度和位置难以实现瞬时变化，而需要经过一个 过渡过程。 控制系统的暂态性能可以通过在输入信号作用下系统的过渡过程 （即暂态过程）来评价。 系统的暂态过程不仅与系统的结构和参数有关，还与外加输入信 号的形式有关
给定量 控制装置 操作量 控制对象 被控制量
图1.1-1 自动控制系统示意图
1.1.2 开环控制系统和闭环控制系统 开环控制系统：系统的输出量对系统无控制作用，或者说
系统中没有一个环节的输入受到系统输出的反馈作用
干扰 给定量 控制装置 操作量 控制对象 被控制量
图1.1-1 自动控制系统示意图
闭环控制系统
直流电动机M通过减速器驱动送丝导轮输送焊丝。电动机M的转 速取决于直流发电机G的输出电压。发电机G有两个激磁绕组W1、 W2，通过电位器Rw1供给一个给定电压Ug，在W1产生一个磁 通 1 ；W2由电弧电压Ua在W2中产生磁通 2 ， 1 单独存在时，发电机G输出电压的极性使 两个磁通方向相反： 2 单独存在时，电动机M向送丝方 电动机M向退丝方向转动；当 向转动。 2 1电动机M驱动送丝机构有一个稳定的送丝速度 正常焊接时，
闭环控制系统：动态系统、振荡
复合控制系统：前馈控制、反馈控制
1.2 自动控制系统的组成和类型
v 指令值
北京科技大学2024年研究生自主命题考试大纲 807-材料成形理论基础
材料成形理论基础考试大纲一、考试性质与范围适用于080500“材料科学与工程”以及085601“材料工程”硕士研究生入学考试，为初试考试科目。
二、考试基本要求考查考生掌握材料成形基本概念、基础理论的同时，注重考查考生运用相关基础知识发现、分析和解决材料加工领域相关问题的能力。
要求考生全面、系统地掌握材料成形的金属学及力学原理，具有发现、分析和解决材料加工领域相关问题的能力。
三、考试形式与分值1、满分为150分；2、题型为名词解释、简答、论述、计算等。
四、考试内容1、金属凝固原理1.1液态金属1.2凝固过程1.3单相合金凝固及组织1.4多相合金凝固及组织1.5特殊条件下的凝固1.6金属凝固加工过程质量控制2、焊接成形冶金基础2.1焊接温度场与焊接热循环2.2焊接化学冶金2.3焊缝与熔合区2.4焊接热影响区2.5 3D打印激光选区熔化成形原理3、金属材料的塑性与塑性变形机理3.1金属材料的塑性-3.2金属材料塑性变形机理3.3金属材料塑性的主要影响因责3.4金属材料的超塑性4、金属材料的强韧性与强韧化机理4.1金属材料的强度4.2金属材料的强化机理4.3金属材料的韧性与韧化机理5、回复与再结晶5.1形变金属的回复5.2形变金属的再结晶5.3再结晶后的组织5.4再结晶与相变、回复的区别6、金属及合金的热加工及软化6.1热变形原理6.2动态回复6.3动态再结晶6.4热加工图7、点的应力应变状态7.1点的应力状态7.2应力莫尔圆7.3等效应力7.4应力平衡微分方程7.5应变的表示方法7.6点的应变及应变连续性7.7应变增量及应变速率8、屈服准则及塑性关系8.1屈服准则的一般形式8.2两个典型的屈服准则8.3应变硬化材料的后继屈服8.4塑性应力应变关系8.5应力应变顺序对应规律8.6等效应力-等效应变曲线的单一性9、塑性加工问题解析方法9.1塑性加工问题的解9.2边界条件9.3基本方程的简化9.4主应力法9.5滑移线法五、参考书1、《材料成形理论基础》，李静媛主编，冶金工业出版社，2022。
《材料成形工艺学(下)》大作业
《材料成形工艺学（下）》大作业题目：解析无缝钢管二辊斜轧穿孔过程中轧件运动方式以及提高轴向滑动系数 作业内容无缝钢管轧制过程中二辊斜轧穿孔，轧辊形式为桶形辊，轧辊在水平面左右布置，固定不动导板在上下布置，中间为随动顶头。
利用平面解析方法或其他方法解析下面斜轧穿孔过程中轧件运动方式（旋转和前进方向），以及如何提高轴向滑动系数使其提高生产率。
三、 作业方式每个小组由6人组成，六个班级，共29小组，以小组为单位开展研究，时间4周，每个小组一名代表，上台汇报，要求PPT 形式，汇报时间6分钟，提问讨论2分钟。
每个小组提交一份纸质版和电子版作业和PPT 电子版。
四、 考察形式纸质版作业内容：5分，现场汇报和回答问题PPT ：5分。
以总分10分计入本课程总成绩中。
五、 作业分析132 41.斜轧穿孔过程中轧件运动方式。
（1）（2）（3）（4）2.提高轴向滑动系数。
图1：二辊斜轧穿孔过程示意图1-轧辊；2-顶头；3-顶杆；4-轧件；5-导板滑动系数：一般指金属的运动速度与辊面相应接触点的运动速度比值。
轴向滑动系数：金属在轧件轴向的滑动系数。
提高轴向滑动系数就可以缩短轧制时间，减少在变形区内的反复加工次数， 直接影响到轧机的产量、质量和能耗。
由书本P515v xx =S xx u xx (3-17-3a)式中 v xx ——接触表面任一点金属的速度在轧件轴向的分量。
S xx ——接触表面任一点金属在轧件轴向的滑动系数。
u xx ——轧辊接触表面上任一点的切线速度在x 轴上的分量。
轧辊任一截面的轧辊表面切线速度已知为u x =πD x n60 (3-17-4) 式中 D x ——变形区内轧辊任一截面的直径；n ——轧辊转速，r/min 。
接触表面任一点金属的速度在轧件轴向的分量βπυsin 60xx x xx S D n =由上式a) 降低轧辊转速；同时实践证明，随着轧制速度的提高，摩擦系数是降低的。
因此，可以实现低速自然咬入，然后随着轧件充填轧缝，合力作用点前移，使咬入条件好转，逐渐增加轧制速度，使之过渡到稳定轧制阶段时达到最大，但必须保证αx <K x βy 的条件。
材料成型工艺大作业题目
《工程材料成形技术基础》课程大作业题目题目一：如图所示，支撑座，各表面无特殊质量要求，材料为灰口铸铁HT150，分析确定其砂型铸造各种可能的工艺方案及优缺点，并确定各种生产批量情况下最合理的工艺方案（需绘制出铸造工艺图）。
题目二：如图所示，拖拉机轮毂，其中Φ90和Φ100两个内孔装有轴承，表面粗糙度Ra要求为3.2μm，并且对孔的尺寸精度要求也较高；法兰上的孔直径为Φ20；材料为灰口铸铁HT200；分析确定其砂型铸造各种可能的工艺方案及优缺点，并确定单件小批量生产情况下最合理的工艺方案（需绘制出铸造工艺图）。
题目三：如图所示，焊接梁，材料为20钢，现有钢板最大长度为2500mm，设计要求：确定腹板、上、下翼板、筋板的焊缝位置；选择焊接方法；画出各条焊缝的接头形式；确定各条焊缝的焊接次序。
题目四：如图所示，锅炉汽包，生产数量5个，材料为16Mn钢，板材规格50×2200×6000钢板制造。
设计要求：确定焊缝布置，确定焊接方法及材料，确定接头形式；确定工艺路线。
题目五：图示为齿轮零件图，材料为45钢，密度为7.85g/cm3，制定其自由锻工艺规程，其中的锻造工序要用图表示出来。
表1至表2供制定工艺规程参考使用。
注：教材77页的公式2.10、2.11、2.12、2.13和2.14中的长度单位为分米。
表1 凸肩齿轮和凸肩法兰盘类锻件的余量与公差mm表2 自由锻锤锻造能力范围题目六：图示为镗排本体零件图，材料为45钢，密度为7.85g/cm3，制定其自由锻工艺规程，其中的锻造工序要用图表示出来。
表1至表4供制定工艺规程参考使用。
注：教材77页的公式2.10、2.11、2.12、2.13和2.14中的长度单位为分米。
表1 台阶和凹档锻出的最小长度mm表2 多台阶轴类锻件的余量与公差mm表3 法兰的最小锻出长度mm表4 自由锻锤锻造能力范围。
北京科技大学第1-8章作业答案(必做题)
1-1下图是液位自动控制系统原理示意图。在任意情 况下，希望液面高度c维持不变，试说明系统工作 原理并画出系统方块图。
被控对象：水箱。 比较元件：电位器。 答： 被控量：水箱的实际水位c。 执行元件：电动机、变速箱、阀 给定量：电位器设定点位 ur 门。 控制任务：保持水箱液面高度。 （表征希望值 cr ）。 工作原理：当电位器电刷位于中点（对应 ur）时电动机静止不动 ，控制阀门有一定的开度，流入水量与流出水量相等，从而使 一旦流入水量或流出水量发生变化，液面 液面保持给定高度 cr 。 高度就会偏离给定高度cr 例如：当液面升高时，浮子也相应升高，通过杠杆作用，使 电位器电刷由中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压， 驱动电动机，通过减速器带动进水阀门向减小开度的方向转动， 从而减少流入的水量，使液面逐渐降低，浮子位置也相应下降， 直到电位器电刷回到中点位置，电动机的控制电压为零，系统重 cr 新处于平衡状态，液面恢复给定高度 。反之，若液面降低，则 通过自动控制作用，增大进水阀门开度，加大流入水量，使液面 升高到给定高度。
N (s)
令R(s)=0，则有
N (s)
1 G1 ( s )
G3 ( s )
G4 ( s )
C (s)
1 G1 ( s )
G3 ( s )
C (s)
G1 ( s )
G2 ( s )
1 G1 ( s )
G3 ( s )
N (s)
H1 ( s )
G4 ( s )
C (s)
G4 ( s )
两两互不接触的回路有6个： L1L2，L2L3，L1L3，L2L7，L2L8，L2L9。 3个互不接触的回路有1个： L1L2L3 所以，特征式
北京科技大学控制工程基础Matlab大作业
《控制工程基础》实验报告学院：工程学院专业：XXX姓名：XXX学号：XXX班级：2015年1月1日【实验一】1、系统传递函数G（s）,求出极点，画出零极点图，试判断其稳定性。
求解过程：【Matlab程序】num=[9,1.8,9];den=[1,3.2,11.4,18]；G=tf(num,den);pzmap(G),p=roots(den)图1-1 G（s）的零极点分布图【运行结果】p =-0.6000 + 2.9394i-0.6000 - 2.9394i-2.0000由计算结果可知，该系统的三个极点都位于S平面的左半平面，故系统稳定。
2、二阶系统（）,画出单位阶跃响应曲线，计算系统的闭环根，阻尼比，无阻尼震荡频率，记录实际测取的峰值时间tp上升时间tr调整时间ts 超调量σ%，并在所得图形上加网格线和标题。
求解过程：【Matlab程序】：G=zpk([],[-4+10.2i,-4-10.2i],[120]);C=dcgain(G);[y,t]=step(G);plot(t,y)grid on ;[Y,k]=max(y);timetopeak=t(k)percentovershoot=100*(Y-C)/Cn=1;while y(n)<Cn=n+1;endrisetime=t(n)i=length(t);while(y(i)>0.98*C)&(y(i)<1.02*C)i=i-1;endsetllingtime=t(i)图1-2 系统单位阶跃响应曲线【运行结果】timetopeak = 0.3016percentovershoot = 29.0989risetime =0.1967setllingtime =0.9836所以，峰值时间tp=0.3016,最大超调量σ%为29.0989%，上升时间t r为0.1967，调整时间t s为0.9836（2）计算系统的闭环根，阻尼比，无阻尼振荡频率num=[120];den=[1 8 120];G=tf(num ,den);[wn,z,p]=damp(G)【运行结果】wn =10.954510.9545z =0.36510.3651p =-4.0000 +10.1980i-4.0000 -10.1980i由上面的计算结果得，系统的闭环根为-4±10.1980i，阻尼比ζ=0.3651，无阻尼振荡频率为w=10.9545n【实验二】1、求解过程【Matlab程序】%画系统奈奎斯特曲线图sys=tf([0.316 31.6],[0.005 0.155 1.15 1 0]);figure(1);nyquist(sys);grid on;title('niquist plot of G(s)=31.6(0.1s+1)/s(s+1)(0.1s+1)(8s+1)')图2-1 系统奈奎斯特曲线%画系统伯德图%Matlab程序sys=tf([0.316 31.6],[0.005 0.155 1.15 1 0]);figure(1);bode(sys);grid on;title('Bode Digram of G(s)=31.6(0.1s+1)/s(s+1)(0.1s+1)(8s+1)')图2-2 系统伯德图%计算系统稳定裕度Lg和γcsys=tf([0.316 31.6],[0.005 0.155 1.15 1 0]);margin(sys);grid on图2-3 系统稳定裕度值由上图可知，系统稳定幅值裕度Lg为-12.2dB和γc为-27.92、【求解过程】【%Matlab程序】Num1=[1];den1=[1];Num2=[3.333 1];den2=[100 1];Num3=[100];den3=[0.005 0.15 1];Gc1=tf(num1, den1);Gc2=tf(num2,den2);G=tf(num3,den3);G11=series(Gc1,G);G22=series(Gc2,G);figure;bode(G,G11);grid on;title(‘伯德图曲线比较’);figure;bode(G,G22); grid on;title(‘伯德图曲线比较’);figure;bode(G,G11,G22); grid on;title(‘伯德图曲线比较’);figure;margin(G);grid on;figure;margin(G11);grid on;figure;margin(G22);grid on;图2-4 原系统与加入控制器Gc（s）=1系统的伯德图比较图2-5 原系统与加入控制器Gc（s）=(3.333s+1)/(100s+1)系统的伯德图比较图2-6 原系统分别与加入两个控制器系统的伯德图比较图2-7 原系统稳定裕度值图2-8 加入控制器Gc（s）=1系统稳定裕度值可见系统稳定性不变。
北科-材料科学基础作业答案汇总精编版
9. 立方 P、I 和 F 点阵，单胞轴长为 a，给出这三种点阵的每一个阵点的最近邻、次近邻的 点数，求出最近邻、次近邻的距离。 解：立方 P、I 和 F 点阵的阵点最近邻、次近邻的点数如右图所示。图中以影线的阵点作 为中心，黑点是最近邻的 阵点，带有×的阵点是次 近邻阵点。P 点阵有 4 个 最近邻，阵点与最近邻间 的距离是 a；有 12 个次近 邻，阵点与次近邻的距离 是a 2 。
I 点阵的硬球半径是 a 3 4 ，每个 P 点阵含 2 个阵点硬球，故 I 点阵的填充率为
填充率 =
2 × 4π (a 3 3a 3
4)3
= 0.6802
F 点阵的硬球半径是 a 2 4 ，每个 P 点阵含 4 个阵点硬球，故 F 点阵的填充率为
填充率 =
4 × 4π (a 2 3a 3
4)3
= 0.7404
{2[100]} = ⎢⎢0 − 1
0பைடு நூலகம்
⎥ ⎥
北科大2024-2025(2)材料力学试卷A
北京科技高校2024--2025学年 第2学期材料力学考试试卷（A ）________________。
(A) PL 3/6EI ； (B) PL 3/3EI ；(C) 2PL 3/3EI ； (D) 4PL 3/3EI 。
4、等强度梁的截面尺寸与________________。
（A ）与载荷和许用应力均无关； （B ）与载荷和许用应力均有关； （C ）与载荷有关，而与许用应力无关 ；（D ）与载荷无关，而与许用应力有关。
第3题图5、一个二次静不定刚架如图（a ）所示，其基本静定基如图（b ）所示。
结构的力法正则方程为：其中：∆2P 的力学意义是：________ (A) 在2点由于P 力引起的水平位移；(B) 在2点由于P 力和分布载荷引起的水平位移；(C) 在1点由于P 力引起的转角；(D) 在1点由于P 力和分布载荷引起的转角。
6、以下关于应力应变的论述，哪一个是正确的? ________(A) 采纳电阻应变片的电测方法可以干脆测量出试样表面一点处的正应力； (B) 对于线弹性材料，假如已知沿x 方向的正应力是 σx ，则沿相同方向的正应变εx 可以表示为:εx = σx / E 。
其中： E 表示弹性模量；(C) 当圆轴承受扭转时，材料内的最大切应力仅仅发生在横截面的外沿处； (D) 纯剪切是一种二向应力状态。
7、以下关于弯曲的论述，哪一个是不正确的? ________ (A) 梁横截面上中性轴的方向与该横截面上的弯矩方向相关； (B) 横力弯曲时，沿横截面的中性轴，正应力肯定为0；(C) 横力弯曲时，梁横截面上的最大拉伸正应力的肯定值可能不等于最大压缩正应力的肯定值，但是梁内最大切应力的肯定值肯定等于最小切应力的肯定值；(D) 横力弯曲时，假定在梁的某点处，仅作用有集中力偶而无其它外载荷，则剪力在此点不连续，要发生突变。
8、一根矩形截面外伸梁受到两个大小相等对称布置的集中力作用。
推断在指定点,,,,,A B C D E F 处的应力状态。
北科大固态成型工艺原理与控制实验报告
固态成型工艺原理与控制实验报告一、实验目的：（一）材料成形极限图FLD绘制试验：（1观察坯料产生胀形变形后破裂或失稳时后表面状态，研究宽度变化对胀形后材料的影响；（2）学会应用刚性凸模胀形实验测量并计算薄板极限变形的方法；（3）学会材料成形极限图FLD的绘制方法。
（二）板料弯曲成型工艺试验：(1)观察并比较v形件在自由弯曲和校正弯曲时的回弹现象，了解控制回弹的方法；(2) 进行不同材质及同一材质不同厚度的弯曲实验，研究弯曲件机械性能及相对弯曲半径对回弹值的影响；(3)理论计算不同材质及不同规格下的弯曲回弹值，并与实际测量值进行比较，分析产生差异的原因。
二、实验原理：（一）板材成形极限图：（1）成形极限图（FLD）是板料在不同应变路径下的局部失稳极限应变e1和e2（工程应变）或 ε1和 ε2（真实应变）构成的条带形区域或曲线。
（2）FLD试验原理：刚性凸模胀形实验时，将一侧板面制有网格圆的试样置于凹摸与压边圈之间，利用压边力压牢试样材料，试样中部在凸模力作用下产生胀形变形并形成凸包，板面上的网格圆同时发生畸变成为近似的椭圆，当凸包上某个局部产生颈缩或破裂时，停止试验，测量颈缩部位或破裂部位(或这些部位附近)畸变网格圆的长轴和短轴尺寸，由此计算金属薄板板面上的极限应变。
（3）成形极限曲线的制作：1)制作网格(如下图所示)2)采用不同方法获得不同应变路径下的极限应变量。
采用不同宽度的试样：①目的：测定成形极限图左半部分（拉压变形区，即e1>0，e2>0或 ε1>0，ε2>0）各处不同的极限应变。
试样宽度差距越大，测定出的极限应变数值差异越大。
选择较多的宽度规格，有利于分散极限应变点的间距。
另外，辅助单向拉伸、液压胀形和平底圆柱凸模冲压成形等其他实验方法还可测定形极限图中的单向拉伸、等双拉和平面应变等应变路经下的极限应变特征点。
②对于同一尺寸规格和相同润滑条件的试样，进行3次以上有效重复实验。
北京科技大学材料科学基础(金属学)作业
北京科技大学材料科学基础（金属学）作业第一章概论作业1.金属学及其主要研究内容是什么？2. 材料的组织和结构分别指什么？第二章金属和合金的固态结构（第一节、第二节）作业1. 分别计算体心立方（bcc）和密集六方（hcp）结构时原子所占体积和空位所占体积的百分数？（第三节）作业1. 单胞的特征参数指的是什么？其中点阵常数是哪些？2. 对于四方晶系，只有简单四方和体心四方两种空间点阵。
请说明四方晶系的底心化和面心化都不构成新的空间点阵。
3. 说明空间点阵与晶体点阵的区别与联系?4. 在单胞中画出(010)、(110)、(121)和(312)晶面，画出[111]、 [123]、[ 1 10]和[211]晶向。
5. 用四轴坐标系画出六方晶系的(1120)、(1012)、(1011)晶面及[1120]、[2113]、[3125]晶向。
第四节金属和合金中原子间的结合第五节金属和合金的晶体结构类型1. 假定发生晶体结构变化时，体积保持不变，计算同一种金属呈简单立方结构和面心立方结构时，原子半径之比：r简单/r 面心。
2. 画出一个六方晶系的单胞，并标出点阵参数及相互关系？3. 六方晶系中，只有简单六方一种平移点阵，怎样认识密排六方？4. 合金中的相的结构类型有哪些？第六节固溶体第七节结构缺陷1. 影响固溶体固溶度的主要因素是什么？2. 合金形成超结构或超点阵指什么?3. 晶体中缺陷的类型及主要特征？4. 分别说明刃型位错和螺型位错的柏氏矢量与位错线的关系？5. 位错与点缺陷的相互作用怎样？第三章金属及合金的相图1什么是相图、相律、自由度？2.简述二元共晶型和包晶型三相反应。
3.相区的邻接关系是什么？4.写出三元系平衡相的定量法则―杠杆定律与重心法则。
第四章金属及合金的凝固与组织作业第一节凝固概论作业1.试说明过冷度与亚稳极限。
2.试推导均匀形核情况下的临界晶核尺寸。
3.简述决定晶体成长的内外因素及规律。
4.晶体的成长有哪几种机理？5.怎样的情况下凝固组织中易出现树枝晶？第二、三、四节作业1.理解组成过冷的概念。
材料成型控制工程大作业题目
《材料成型控制工程》大作业要求一、选题：1、综述：关于某一类传感器或显示记录仪表的现状、发展趋势、应用领域的介绍。
2、研究论文：关于某一种传感器或显示记录仪表的分类、结构、工作原理、应用范围介绍。
3、应用设计：关于传感器在某一测量、控制系统中的应用设计。
二、内容要求：1、选题宜小不宜大，重点突出，避免泛泛而谈。
2、综述类论文应该对国内外该类传感器或显示记录仪表有全面的了解，最新研究进展和最新技术以及对传感器的应用产生哪些影响和变化。
3、研究论文应尽可能的将该类型的传感器或显示记录仪表的特点、分类、选型、技术指标加以介绍，如对同一个物理参数的测量可以采用哪些不同的传感器来实现，或对同一传感器可以测量哪些不同的物理参数。
4、应用设计应该突出传感器在测量、控制系统中的作用，重点介绍传感器的选择，传感器测量电路的组成，工作原理以及整个控制系统的设计思想，硬件电路、软件设计。
三、格式要求：1、题目、摘要、关键词、正文、参考文献。
2、字数4000以上，图文并茂。
3、参考文献包括学术著作、期刊、电子资料、网址等，至少5篇。
电感式传感器摘要利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感量L或互感量M的变化,再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出,这种装置称为电感式传感器。
电感式传感器具有结构简单,工作可靠,测量精度高,零点稳定,输出功率较大等一系列优点,其主要缺点是灵敏度、线性度和测量范围相互制约,传感器自身频率响应低,不适用于快速动态测量。
这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制,在工业自动控制系统中被广泛采用。
电感式传感器种类很多,本章主要介绍自感式、互感式和电涡流式三种传感器。
电感式传感器不仅应用在汽车、机床、冶金、物流等传统行业，也应用在太阳能、风电等新兴行业，但短期内传统行业仍然是电感式传感器的主要应用行业，消费品机械、汽车、机床行业为应用最多的三个行业，约占据整体的45%。
北京科技大学-课程设计-年产70万吨冷轧带钢厂的工艺设计
北京科技大学专业课程设计题目：年产70万吨冷轧带钢厂的工艺设计（典型产品：750MPa，0.5×1200×Lmm）班级：材控XXXXX学号：XXXXXX姓名：XXXXX学院：材料科学与工程学院专业名称：材料成型及控制工程指导教师：***20XX年XX月XX日目录一、产品大纲的制定及坯料的选择1.产品方案2.产品大纲3.坯料选择二、工艺流程的制定1.工艺流程2.工艺流程图3.工序描述三、工艺设计1.轧制道次2.压下规程3.轧辊的尺寸设计4.辊径校核5.轧辊的材料及轧机各部分的设计6.张力制度7.速度制度8.润滑制度四、主要设备能力校核1.轧制节奏时间分析2.生产作业时间分配3.产能校核4.轧辊的强度校核五、车间各机组设备选择1.酸洗连轧机组2.连续退火机组3.连续热镀锌机组4.重卷检测机组5.经济核算六、轧钢厂的环境保护1.绿化2.有害物质的控制和预防3.噪声的防治4.水质的处理一、产品大纲的制定及坯料的选择1.产品方案为了满足该厂典型产品的生产需要,并且合理有效的分配该厂的设备进行生产，同时所生产的产品应该具有以下特点：供求适当，品种多样，合理布局，产需平衡，要防止盲目跟风，追求短期效益的情况发生。
不同的产品，轧制时所需要的轧制力不同们需要的动力和消耗的能量也有很大差别，因此对于轧机设备的合理选择以及生产能力的充分利用，是保证经济最大化，轧制专业化发展的必然要求，也利于提高本厂的轧制水平。
冷轧板带钢产品有：CQ级、DQ级、DDQ级、SDDQ级、EDDQ级等，CQ级：商用级，DQ级：冲压级，DDQ级：深冲级，SDDQ级：特深冲级，EDDQ级：超深冲级。
3.冷轧厂所需的原料为热轧钢卷，热轧钢卷的厚度是根据轧机设备生产能力所确定的总压下量决定的，原料宽度根据产品宽度确定，由于一般热轧卷取机的卷筒的直径为：φ760mm，因此冷轧厂的钢卷内经一般为φ760mm，原料的总重量根据成材率确定。
材料部分.答docx
《工程材料及成形工艺基础》习题集—北京科技大学机制及自动化系班级姓名学号北京科技大学机械工程学院2012.10习题一班级姓名成绩一、什么是应力？什么是应变？答: 应力——试样单位截面上的作用力。
σ应变——试样单位长度上的变形量。
ε二、填表回答：三、金属材料随所受外力的增加，其变形过程一般分为几个阶段？各阶段的特点是什么？弹性变形和塑性变形阶段。
弹性变形阶段：应力与应变成正比；去掉外力恢复原状。
塑性变形阶段：应力与应变不成正比；去掉外力不能恢复原状。
四、何谓金属的工艺性能？主要包括哪些内容？答：工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力，它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能等。
五、何谓交变载荷？何谓疲劳破坏？其产生的原因是什么？答：交变载荷——大小和方向随时间呈周期性变化的作用载荷。
疲劳破坏——材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。
产生原因——由于材料内部有气孔、疏松、夹杂等组织缺陷，表面有划痕、缺口等引起应力集中的缺陷，导致产生微裂纹，随着循环次数的增加微裂纹逐渐扩展，最后造成工件突然断裂破坏。
六、常用的金属晶格类型有哪几种？其晶胞特征怎样？举例说明。
答：常见的晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种。
α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；七、固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？答：在结构上：固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而金属间化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成。
在性能上：形成固溶体和金属间化合物都能强化合金，但固溶体的强度、硬度比金属间化合物低，塑性、韧性比金属间化合物好，也就是固溶体有更好的综合机械性能。
八、什么叫固溶强化？什么弥散强化？比较二者的异同。
北京科技大学材料成形与设计课程作业
目前，为什么说“钢铁仍是最重要、通用性和适应性最强的工程材料”？你是如何理解的钢铁仍是最重要，通用性和适应性最强的工程材料，这是因为1、钢铁材料的应用在日常生活中的各个方面均有成熟的经验，范围之广无能替代，最广泛使用的基础原材料；埃菲尔铁塔的浪漫美、鸟巢的自然美无不显示出钢铁材料在现实生活中的巨大作用。
钢铁材料是人类经济建设和日常生活中所使用的罪重要的结构材料和产量最大的材料，是人类社会进步所依赖的重要物质基础。
钢铁工业是为机械制造和金属加工、颜料动力、化学工业、建筑业、宇航与军工，以及交通运输业、农业等部门提供原材料和钢铁产品的重要基础工业。
2、钢铁材料的性能的可塑性其他材料望尘莫及；钢铁材料适合各种加工方式，包括锻造、轧制、冲压以及车铣铇磨等加工方式，并且，钢铁材料具有良好的焊接性。
钢铁材料的性能包括良好的硬度、可延展性、耐磨性、耐腐蚀性、耐热性和抗高温变形性。
3、钢铁材料价格低廉，是其他材料所不能比拟的；4、钢铁产品的原材料资源比较丰富，特别是钢铁具有可重复利用性，因此钢铁材料具有发展前途。
5、冶炼技术的成熟和制品的标准化其他材料近期难就。
6经济发展水平和经济实力的重要标志在世界上，不论是发达国家还是发展中国家，都非常重视发展钢铁工业，因为它是国家工业化的支柱。
没有强大的钢铁工业，要实现工业化的社会是困难的。
因此在一个相当长的历史时期，钢铁工业发展程度如何，是衡量一个国家工业化水平高低的重要标志之一。
总之，钢铁材料是人类社会的基础材料，是社会文明的标志。
7不断发展的新材料。
高性能化（高强度、高韧性、长寿面），高精度化（高形状尺寸精度、表面质量、低成本化（低合金含量、低工艺成本）、绿色化（易于回收和再利用）钢铁材料品种规格多样化（特殊异型材、复合材料）、研制开发新型钢铁材料（超细晶粒钢、双相钢、超深冲IF钢、TRIP钢、高氮不锈钢、非晶微晶钢）8主导地位的结构材料。
铁的发明对人类历史进程影响重大，直到今天钢铁材料仍旧是应用最广泛、支持经济发展和社会进步的最主要的材料。
北京科技大学材料成形自动控制基础复习要点
第一、二章1.系统定义：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。
(1) 包含若干部分(2) 各个部分之间存在某种联系(3) 具有特定的功能。
控制对象：泛指任何被控物体（不含控制器）。
控制：使某个控制对象中一个或多个输出量随着时间的推移按照某种预期的方式进行变化。
实现：靠控制系统去完成。
开环系统：不存在稳定性问题，控制精度无法保证。
闭环系统：可实现高精度控制，但稳定性是系统设计的一个主要问题。
2.实现闭环控制的三个步骤一是对被控量(即实际轧出厚度或压下位置)的正确测量与及时报告；二是将实际测量的被控量与希望保持的给定值进行比较、PID计算和控制方向的判断；三是根据比较计算的结果，发出执行控制的命令，使被控量恢复到所希望保持的数值上。
闭环控制系统的基本组成和要求（1）被控对象（2）被控量（3）干扰量(或叫扰动量)（4）自动检测装置(或叫自动检测环节) （5）给定量(或叫给定值)（6）比较环节（7）调节器（8）执行控制器古典控制策略主要包括：PID控制、Smith控制和解耦控制。
古典控制策略的应用要满足下面几个条件：(1) 系统应为线性定常系统；(2)系统的数学模型应比较精确；(3) 系统的运行环境应比较稳定。
PID算法的特点PID算法综合了系统动态过程中的过去、现在以及将来的信息PID算法适应性好，有较强的鲁棒性PID算法有一套完整的参数设计与整定方法PID控制能获得较高的性价比对PID算法的缺陷进行了许多改良形成具有实用价值的复合控制策略PID控制的显著缺点是不适于具有大时滞的被控系统( G(s)e- s )变参数及变结构的被控系统系统复杂、环境复杂、控制性能要求高的场合3.PID控制完全依靠偏差信号调节会带来很大调节延迟。
对偏差信号进行比例、积分和微分调节运算称为PID控制，它可以提高控制品质。
这是将偏差放大或通过微分给与短时间的强烈输出，加快启动，减少死区。
积分是将偏差累积起来，进行调整，达到消除静差的目的。
北京科技大学《金属材料成型加工》21题答案
北京科技⼤学《⾦属材料成型加⼯》21题答案《⾦属材料成型加⼯》21题答案1.钢铁材料及塑性加⼯⽅法的分类答：钢铁材料分类：1、长型（条）材：型钢和线材（重轨、轻轨、⼤型、中型、⼩型、优型、冷弯型钢、线材）；2、扁平材：钢板和带钢（特厚板、中厚板、薄板、钢带、硅钢⽚）；3、管材：⽆缝管和焊管（⽆缝钢管、焊接钢管）；4、特殊断⾯钢材（周期断⾯、异形断⾯等）。
塑性加⼯⽅法的分类：（1）按施⼒类型分类1、直接受压：压⼒施加于⼯件，如锻压、挤压和轧制；2、间接受压：施加的⼒常为张⼒，但通过⼯具和⼯件的反作⽤⾯产⽣的间接压⼒可以达到相当的数值，如拔丝、拔管和板深拉；3、模拉伸：在张⼒作⽤下，⾦属板被反卷成下⾯的模⼦形状，如拉延；4、弯曲：施加的是弯矩，如钢板冷弯成型；5、剪切：施加剪切使钢板成型，如冲裁、剪切。
（2）按是否完全消除加⼯硬化分类1、热加⼯：产⽣软化，钢铁材料塑性加⼯的第⼀步；2、冷加⼯：常同退⽕相结合，以消除加⼯硬化，构成加⼯硬化—退⽕软化的交替循环操作。
冷加⼯常⽤于成品加⼯业。
钢材塑性加⼯成型⽅法：1、轧制：钢材⽣产的主要⽅法，钢锭、钢坯通过旋转的轧辊产⽣塑性变形。
2、锻压(块状物)：把⼯件放在成对⼯具之间，由冲击或静压使⼯件⾼度缩短⽽得到预期的形状。
3、挤压(坯锭)：把坯料放在挤压桶内，使之从⼀定形状和尺⼨的孔中挤出，获得制品。
4、拔制(坯锭)：拔制是将被加⼯⾦属由拉⼒通过各种形状的锥形模孔，改变它的断⾯，以获得尺⼨精确、表⾯光洁的加⼯⽅法。
5、深冲(板材)：钢板通过上下模具冲击或挤压成特殊形状。
6、钣⾦加⼯：弯曲或剪裁、冲压加⼯成各种形状。
7、组合加⼯：将轧轧制、焊接、铸造、切削等组合。
2.简述三种宽展类型的特征，并说明如何控制宽展量的⼤⼩。
答：三种宽展类型：1、⾃由宽展：坯料在轧制过程中，被压下的⾦属体积其⾦属质点横向移动时具有向垂直于轧制⽅向的两侧⾃由移动的可能性，此时⾦属流动除受到轧辊接触摩擦的影响外，不受其它任何的阻碍和限制，如孔型侧壁，⽴辊等，结果明确的表现出轧件宽度尺⼨的增加，这种情况称为⾃由宽展。
材料成型及控制工程基础知识单选题100道及答案解析
材料成型及控制工程基础知识单选题100道及答案解析1. 材料成型过程中，以下哪种方法主要用于金属的塑性成型？（）A. 铸造B. 锻造C. 焊接D. 切削加工答案：B解析：锻造是利用金属的塑性变形来改变其形状和性能，是金属塑性成型的主要方法之一。
2. 以下哪种铸造方法生产效率高，适用于大批大量生产？（）A. 砂型铸造B. 金属型铸造C. 熔模铸造D. 压力铸造答案：D解析：压力铸造生产效率高，易于实现自动化，适用于大批大量生产。
3. 锻造过程中，为了改善金属的组织和性能，通常采用的热处理方法是（）A. 退火B. 正火C. 淬火D. 回火答案：B解析：正火能细化晶粒，改善组织和性能，常用于锻造过程。
4. 焊接接头中，性能最差的区域是（）A. 焊缝区B. 热影响区C. 熔合区D. 母材答案：C解析：熔合区化学成分不均匀，组织粗大，性能最差。
5. 以下哪种成型方法常用于制造复杂形状的塑料制品？（）A. 注塑成型B. 挤出成型C. 压铸成型D. 冲压成型答案：A解析：注塑成型可以制造形状复杂、精度要求高的塑料制品。
6. 金属材料在冷变形过程中，其强度和硬度会（）A. 升高B. 降低C. 不变D. 先升高后降低答案：A解析：冷变形会产生加工硬化，使强度和硬度升高。
7. 下列哪种材料适合采用挤压成型工艺？（）A. 脆性材料B. 塑性材料C. 弹性材料D. 硬度高的材料答案：B解析：挤压成型适用于塑性较好的材料。
8. 铸造时，为了防止铸件产生缩孔，通常采用的工艺措施是（）A. 设置冒口B. 加快冷却速度C. 提高浇注温度D. 增加铸型的透气性答案：A解析：设置冒口可以补充铸件凝固时的收缩，防止缩孔产生。
9. 以下哪种焊接方法适用于薄板焊接？（）A. 电弧焊B. 气保焊C. 电阻焊D. 氩弧焊答案：C解析：电阻焊适用于薄板焊接。
10. 在材料成型过程中，影响金属流动性的主要因素是（）A. 化学成分B. 浇注温度C. 铸型条件D. 以上都是答案：D解析：化学成分、浇注温度和铸型条件都会影响金属的流动性。