中南大学 材料科学基础 课后习题答案
第一章 原子排列与晶体结构
1. [110]， (111)， ABCABC…， 0.74 ， 12 , 4 ，
a r 42=； [111]， (110) , 0.68 , 8 , 2 ， a r 43= ； ]0211[， (0001) ， ABAB ， 0.74 ， 12 ， 6 ， 2a r =
。 2.
0.01659nm 3 ， 4 ， 8 。 3.
FCC ， BCC ，减少 ，降低 ，膨胀 ，收缩 。 4. 解答：见图1－1 5. 解答：设所决定的晶面为（hkl ），晶面指数与面上的直线[uvw]之间有hu+kv+lw=0，故有：
h+k-l=0,2h-l=0。可以求得（hkl ）＝（112）。
6 解答：Pb 为fcc 结构，原子半径R 与点阵常数a 的关系为
a r 42=，故可求得a ＝0.4949×10-6mm 。则（100）平面的面积S ＝a 2＝0.244926011×0-12mm 2，每个（100）面上的原子个数为2。
所以1 mm 2上的原子个数s n 1=＝4.08×1012。
第二章 合金相结构
一、 填空
1） 提高，降低，变差，变大。
2） （1）晶体结构；（2）元素之间电负性差；（3）电子浓度 ；（4）元素之间尺寸差别
3） 存在溶质原子偏聚 和短程有序 。
4） 置换固溶体 和间隙固溶体 。
5） 提高 ，降低 ，降低 。
6） 溶质原子溶入点阵原子溶入溶剂点阵间隙中形成的固溶体，非金属原子与金属原子半径的比值大于0.59时形成的复杂结构的化合物。
二、 问答
1、 解答： α-Fe 为bcc 结构，致密度虽然较小，但是它的间隙数目多且分散，间隙半径很小，四面体间隙半径为0.291Ra ，即R ＝0.0361nm ，八面体间隙半径为0.154Ra ，即R ＝0.0191nm 。氢，氮，碳，硼由于与α-Fe 的尺寸差别较大，在α-Fe 中形成间隙固溶体，固溶度很小。α-Fe 的八面体间隙的[110]方向R=0.633 Ra ，间隙元素溶入时只引起一个方向上的点阵畸变，故多数处于α-Fe 的八面体间隙中心。B 原子较大，有时以置换方式溶入α-Fe 。 由于γ-Fe 为fcc 结构，间隙数目少，间隙半径大，四面体间隙半径为0.225 Ra ，即R ＝0.028nm ，八面体间隙半径为0.414 Ra ，即R ＝0.0522nm 。氢，氮，碳，硼在γ-Fe 中也是形成间隙固溶体，其固溶度大于在α-Fe 中的固溶度，氢，氮，碳，硼处于γ-Fe 的八面体间隙中心。
2、简答：异类原子之间的结合力大于同类原子之间结合力；合金成分符合一定化学式；低于临界温度（有序化温度）。
第三章 纯金属的凝固
1. 填空
1. 结构和能量。
2 表面，体积自由能 ,T L T r m m ?-=σ2，()22
3316T L T G m m k ??=?σπ。
3 晶核长大时固液界面的过冷度。
4 减少，越大，细小。
5. 快速冷却。
二、 问答
1 解答： 凝固的基本过程为形核和长大，形核需要能量和结构条件，形核和长大需要过冷度。细化晶粒的基本途径可以通过加大过冷度，加入形核剂，振动或搅拌。
2 解答： 根据金属结晶过程的形核和长大理论以及铸锭的散热过程，可以得出通常铸锭组织的特点为最外层为细小等轴晶，靠内为柱状晶，最内层为粗大等轴晶。
3 解答： 液态金属结晶时，均匀形核时临界晶核半径r K 与过冷度?T 关系为
T L T r m m ?-=σ2，临界形核功?G K 等于
()223316T L T G m m k ??=?σπ。异质形核时固相质点可作为晶核
长大，其临界形核功较小，()k m m k G T L T G ?+-=??+-=?4cos cos 323164cos cos 3232233*θθσπθθ，θ为液相与非均
匀形核核心的润湿角。 形核率与过冷度的关系为：
]exp[）（kT G kT G C N k A ?+?-=，其中N 为形核率，C 为常数，ΔG A 、ΔG k 分别表示形核时原子扩散激活能和临界形核功。在通常工业凝固条件下形核率随过冷度增大而增大。
4 解答： 在金属凝固时，可以近似认为L M =?Hm,根据均匀形核时临界晶核半径r K 与过
冷度?T 关系为
T L T r m m ?-=
σ2，可以计算得到r ＝0.79×10－7cm ＝0.79nm 。
5： 解答： 过冷是指金属结晶时实际结晶温度Tn 比理论结晶温度Tm 低的现象。过冷度ΔT 指Tm 与Tn 的差值。动态过冷度指晶核长大时的过冷度。金属形核和长大都需要过冷，过冷度增大通常使形核半径、形核功减少，形核过程容易，形核率增加，晶粒细化。 6 解答： 冷却速度极大影响金属凝固后的组织。冷却快一般过冷度大，使形核半径、
形核功减少，形核过程容易，形核率增加，晶粒细化，冷却非常快时可以得到非晶，在一般工业条件下快速冷却可以得到亚稳相。
7、 解答： 纯金属凝固时
润湿角θ＝0°，形核功为0，固相粒子促进形核效果最好；
润湿角θ＝180°，异质形核功等于均匀形核功，固相粒子对形核无促进作用；
润湿角0°<θ<180°，形核功比均匀形核的形核功小，θ越小，固相粒子促进形核效果越好。
杂质颗粒的晶体结构与晶核相同或相近时，促进形核效果好，当两者结构不相同时，一般对促进形核效果差或不促进形核。
杂质粒子的表面成凹形时，促进形核效果好，成平面状时次之，凸形时最差。 第四章 二元合金相图与合金凝固
一、填空
1. 成分
2. 光滑界面 ,粗糙界面
3. 垂直长大机制，二维平面长大 , 依靠晶体缺陷长大
4 枝晶 ，均匀化退火
5 平直状 ， 树枝 。
6. _伪共晶_。
7 D R e k k k δ--+）（000
1， 1 。
8. 共晶 ， 熔晶 ， 偏析 ，包析
9 0.0218% ， 4.3% ； P 和 Fe 3C ； FCC ， 间隙 ， 间隙固溶体 ， BCC ， 2.11% ； 0.77 ， 珠光体 和 渗碳体 ； 4.3% ； P+F ， P+Fe 3C ， Ld ， A+ Fe 3C ， P+Fe 3C +Fe 3C II ， 液相 ， A ， F ， 6.69 ， 硬、脆 ， P 。
2 问答
1 解答： 1）见图中标注。两相区由相邻的两个单相区所构成。水平线代表三相区，见3）中的恒温反应式。
2）稳定化合物为δ、ε，不稳定化合物为β、γ。
3）1455℃，L ＋δ－ε，包晶反应；
1387℃，L －ε＋Ni ，共晶反应；
1135℃，L ＋δ－γ，包晶反应；
855℃，L ＋γ－β，包晶反应；
640℃，L －Al ＋β，共晶反应；
4）Ni 30%(重量)的合金在平衡冷却时的相变过程：L －γ；855℃，L ＋γ－β，包晶反应；L －β；640℃，L －Al ＋β，共晶反应；
室温下相组成为Al ＋β，%6.28%100423042%=?-=
Al ,β=1-Al%=71.4%。
室温下组织组成为β+(Al ＋β)共晶，，%4.71%10005.04205.030%=?--=β，(Al ＋β)共晶=1-β%=28.6%。
5）含Ni89%（重量）的Ni-Al 合金其平衡凝固时室温组织为Ni 和Ni 中析出的ε，非平衡凝固后会出现非平衡共晶组织，即为Ni 和少量的1387℃反应生成的L －（ε＋Ni ）共晶。
6）X 合金平衡凝固完毕时的组织α初晶占80%，则(α+β)共晶＝20％，设此合金中Ni 组元的含量是X ，
%1000.05 X 05.0%80?-=,可以求得X ＝0.01%。
7）1500ε 时Al-Ni 合金系的自由能—成分曲线示意图如图。
2 解答： 1）α相晶体结构与Cu 的结构保持一致，为fcc 结构； 2）共晶反应前的平衡分配系数
61.03.999.600===L S C C k ；
3) Cu-13.47%Sn 合金在正常条件下凝固后，由于固相平均成分线相对于固相线下移，在合金凝固过程中剩余少量液相出现非平衡结晶，发生包晶反应而出现少量β相。这些少量β相可以通过均匀化退火消除。
4）Cu-70%Sn 合金平衡凝固过程为L －ε，L 92.4+ε38.2—η59.0，L —η，L 99.3—η60.9+（Sn ），η－η'
共晶反应刚完毕时相组成物为η+（Sn ），组织组成物为η+（η+Sn ）共晶。 相组成物的相对含量为：%3.23%1)Sn (%,7.76%1009.6010070100%=-==?--=
ηη 和组织组成物的相对含量：%,3.76%1009.603.99703.99%=?--=η（η+Sn ）共晶％＝1－η％＝23.7％。
5）合金在450℃时各相自由能---成分曲线示意图如图所示。
3 解答： 1）相区填写如图所示。相图中各等温反应如下：
935℃：L+β（Y ）—ε；780℃：L+ε—δ；776℃：β（Y ）—ε＋α（Y ）； 635℃：L+ε—γ； 557℃：L —（Mg ）＋γ。
Y=5%wt 时的合金K 在室温时的平衡组织为（Mg ）固溶体。
2）Mg 为hcp 结构，因为r ＝a/2，一个hcp 晶胞中有6个原子，设38=a
c ，则致密度为74.023*******=???==c a a r V V cell atom ）（πρ 3）提高合金K 强度的可能方法有细化晶粒，加工硬化。
4）Y=10%wt 之合金可能的强化方法有细化晶粒，加工硬化和固溶时效。
4 解答： 相同点：均需要形核与长大，形核要满足一定热力学条件，形成一定临界晶核半径，即需要能量起伏和结构起伏。
不同点：固溶体合金形核除需要能量起伏和结构起伏外，还需要成分起伏，非平衡结晶时产生偏析，一般会产生成分过冷，凝固过程是在一个温度区间进行，而纯金属凝固在等温进行。
5 解答： 1）Fe 3C II 含量最多的合金、珠光体含量最多的合金、莱氏体含量最多的合金的合金成分分别为含碳量2.11%，0.77%，4.3%。
2）二元系中比较适合做变形合金和合金为单相固溶体，适合作为铸造合金的成分范围为含有较多共晶体的合金。故在含碳量小于2.11%的合金可以经过加热得到单相合金适合作为变形合金，含碳量大于4.3％的合金有共晶反应适合作为铸造合金。
3）提高压力加工合金的强度的方法主要有加工硬化，合金元素固溶产生的固溶强化，细化晶粒强化，热处理强化，第二相强化，弥散质点的弥散强化。
4）平衡反应的成分及温度，反应式为
1495℃，L 0.53＋δ0.09－A 0.17，包晶反应；
1148℃，L 4.3－A2.11＋Fe 3C ，共晶反应；
727℃，A 0.77－F 0.0218+Fe 3C ，共析反应；
5）凝固过程：935℃：L —γ，γ—Fe3C Ⅱ，γ—F ＋Fe3C Ⅱ（P ）
室温下相组成为F ＋Fe3C Ⅱ，其中
15.1%% F - 1% C Fe %,9.84%1000008.063.6163.6%3===?--=
F ；室温下组织组成为P
＋Fe3C Ⅱ，其中%1.9877.069.6169.6%=--=P ，Fe3C Ⅱ％＝1－P ％＝1.9%。 6）亚稳转变后组织为P ＋Fe3C Ⅱ，淬火冷却后C 在Fe 中形成过饱和固溶体（马氏体相变）。
7) 三种钢在给定温度下的显微组织如表。
8）1200℃时各相的自由能---成分曲线示意图如图。
6： 解答： 1）Ⅱ合金的平衡冷却曲线和组织如图；室温下相组成物为α＋β，其中％8.11%1005908090%=?--=α，β＝1－α％＝88.2%，组织组成为β＋（α＋β）共晶，
%75%10050905080%=?--=β，（α＋β）共晶％＝1－β％＝25％；
2） Ⅰ合金在平衡凝固时室温组织为α＋βⅡ，工业条件冷却时出现少量非平衡共晶组
织，室温组织为α＋βⅡ＋少量（α＋β）共晶。
3） 可以根据相图估计，在共晶温度下尽可能高的温度进行退火。
7： 解答： 1）金属固液界面的微观结构为粗糙界面，长大机制为垂直长大方式，在正温度梯度下固液界面保持平直，在负温度梯度下成长时固/液界面不稳定，结晶后容易长成树枝状晶。
8： 解答： 1）相区填充如图；
2）设X 合金中Bi 组元的含量是x ，依题意有
%1008.41100100%80?--=x ，可以解得x ＝53.44，
即Bi 组元的含量是53.44％。 3）设Y 合金中Bi 组元的含量是y ，依题意有共晶含量
%1001.56100100%50?--=y ，可以解得y ＝78.15，即Pb 组元的含量是21.85％。
4）Pb-30%Bi 合金平衡凝固过程为L —α，L ＋α—β，L —β，β—Bi ，室温下平衡组织为β＋Bi ，非平衡凝固下由于L ＋α—β包晶反应很难进行完全，故在β晶粒内部会保留部分α，室温下组织为β＋残留α＋Bi 。
第五章 三元合金相图
1 解答： 0.8%C 的Fe-C-Si 三元合金在平衡冷却时的相变过程为L —α，L ＋α—γ，L —γ，1100℃时的平衡组织为γ。
2 解答： 1）Cu-30%Zn-10%Al 合金的成分点见图中X 点。
2）Cu-20%Zn-8%Al 合金，位于α+γ两相区边界线上，由α＋γ两相组成。Cu-25Zn-6Al 合金位于α＋‘β＋γ的三相区中，由α＋‘
β＋γ的三相区组成，可以从图中读出各相成分点：
α：Cu-22.6Zn-3.45Al, γ：Cu-18Zn-11.5Al, β：Cu-30Zn-4Al 故Cu-20Zn-8Al 合金中α％＝45.35.118
-.511-×100％＝43.50%
γ％＝1－α％＝56.5%
Cu －25Zn －6Al 合金中‘β＝203020
-25-×100％=50%
α%=(1-‘β)×43.5%=21.75%,γ％=(1-‘
β)×56.5%=28.25%
3) Y 合金凝固过程：L －α，L －α＋β，β－α
3 解答： 1) P p ''：L+α－β P E '1：L －β+γ
P E '2：L －α+γ
2) L+α－β+γ
3）O 合金凝固过程：L －α,L+α－β,L+α－β+γ,α,β,γ同析。
4 解答：e 1－1085℃：L →Fe 2C+γ；P 1－1335℃：L+α－γ；γ2－1380℃L+Fe 3W 2－α
1700℃ L ＋WC ＋W －η
1200℃ L ＋η－γ+WC
1085℃ L －γ＋Fe3C ＋WC
5 解答： 1) 2Cr13.不锈钢的淬火加热在γ相区，从图上估计为1050℃－1300℃； 2）2％C ，13％Cr 刚的平衡凝固过程为：L －γ,L －γ+C 1；
γ→α＋C 3（P ）；α→C 3； 室温下组织为C 1+P 。
3) 1区的三相反应是：L+δ－γ
795℃的四相平衡的反应式：γ＋C 1－α+ C 3
6 解答：Ⅳ区合金凝固过程为：L －α,L －α＋β，α－β互析；
Ⅵ区合金凝固过程为：L －α,L －α＋β，L －α＋β+γ,随后α，β，γ同析； 四相反应式为：L －α＋β＋γ
7 解答：四相反应式为137.4℃时P 点：Lp+α1－β1＋δ1
99.5℃时E 点 L E －β2＋δ2＋γ
三元系初晶面有δ、α、β、γ的四个初晶面；
2）三元合金中合金1的结晶过程为：L －γ，L －γ+δ+β；
合金2的结晶过程为：L －δ，L －δ+β，L －γ+δ+β；
合金3的结晶过程为：L －α，L －δ+α,L ＋α－β+δ；
合金4的结晶过程为:：L －α, L ＋α－β+δ。
3）由题意分析可知改合金成分位于γ(Bi)与E 点的连线上，设其Bi 含量为x,
故有50%=55-100x
100-×100%，故Bi 含量为77.5%，
即Pb%+Sn%=22.5%。由于成分线过Bi 的顶点，故所求合金中
2718%Pb%=Sn 可求得Pb%=9%，Sn=13.5%。
第六章 空位与位错
一、 名词解释
空位平衡浓度：金属晶体中，空位是热力学稳定的晶体缺陷，在一定的空位下对应一定的空位浓度，通常用金属晶体中空位总数与结点总数的比值来表示。
位错：晶体中的一种原子排列不规则的缺陷，它在某一个方向上的尺寸很大，另两个方向上尺寸很小。
柏氏回路：确定柏氏族矢量的过程中围绕位错线作的一个闭合回路，回路的每一步均移动一个原子间距，使起点与终点重合。
P-N 力：周期点阵中移动单个位错时，克服位错移动阻力所需的临界切应力
扩展位错：两个不全位错之间夹有层错的位错组态
堆垛层错：密排晶体结构中整层密排面上原子发生滑移错排而形成的一种晶体缺陷。 弗兰克-瑞德位错源：两个结点被钉扎的位错线段在外力的作用下不断弯曲弓出后，互相邻近的位错线抵消后产生新位错，原被钉扎错位线段恢复到原状，不断重复产生新位错的，这个不断产生新位错、被钉扎的位错线即为弗兰克-瑞德位错源。
Orowan 机制：合金相中与基体非共格的较硬第二相粒子与位错线作用时不变形，位错绕过粒子，在粒子周围留下一个位错环使材料得到强化的机制。
科垂尔气团：围绕刃型位错形成的溶质原子聚集物，通常阻碍位错运动，产生固溶强化效果。
铃木气团：溶质原子在层错区偏聚，由于形成化学交互作用使金属强度升高。
面角位错：在fcc 晶体中形成于两个{111}面的夹角上，由三个不全位错和两个层错构成的不能运动的位错组态。
多边形化：连续弯曲的单晶体中由于在加热中通过位错的滑移和攀移运动，形成规律的位错壁，成为小角度倾斜晶界，单晶体因而变成多边形的过程。
二、 问答
1 解答：层错能高，难于形成层错和扩展位错，形成的扩展位错宽度窄，易于发生束集，容易发生交滑移，冷变形中线性硬化阶段短，甚至被掩盖，而抛物线硬化阶段开始早，热变形中主要发生动态恢复软化；层错能低则反之，易于形成层错和扩展位错，形成的扩展位错宽度较宽，难于发生束集和交滑移，冷变形中线性硬化阶段明显，热变形中主要发生动态再结晶软化。
2. 解答： 1）对于位错反应，需要同时满足能量条件和几何条件，反应才能进行。 在]101[2a →]112[6a ]+]121[6a 中，2
2222220112a a b =++=∑）（）（前， 2
22222321126a a b =?++=∑）（）（后，22后前b b ∑>∑，满足能量条件；同时
]101[2]112112[6]101[2a a b a b =-+-+-=∑==∑））（）（（后前，满足几何条件，故反应能进行。 扩展位错宽度
πγ221）
（b b G d =
，G 为切弹性模量，b1、b2为不全位错柏氏矢量，γ为层错能。若反应前的]101[2a 是刃位错，则反应后的扩展位错只能在原滑移面上进行滑移；若反应前的]101[2a 是螺型位错，反应后形成的扩展位错可以进行束集，与其相交面如）（111面相交处束集，而后过渡到）（111面上进行运动，并有可能再次分解为扩展位错。
2）若（1，1，1）面上位错]110[2a b =与）（111面上的位错]011[2a b =相遇，它们之间能满足能量条件和几何条件，可以发生位错反应，反应式为：]110[2]011[2]110[2a a a =+。
新位错位于（001）面上，是纯刃型位错，由于不在其滑移面{111}面上，为不可动位错。
3）（111）与（111）两个滑移面上全位错分解为肖克莱不全位错的两个反应式为：
（111）晶面上：]211[6]112[6]110[2a a a +-，）（
111面上的位错]112[6]211[6]011[2a a a +-
4）如果两扩展位错运动分解后的两个领先不全位错为[]
1126a 和]121[6a ，两领先位错之
间依据能量条件和几何条件要求，可以判断位错反应可以进行。新位错柏氏矢量为]110[6a ；新形成位错为在（001）面上刃型位错，牵制到其它两个不全位错和两个层错均不能运动，会引起冷加工中的加工硬化。
3 解答：1）将各参数带入公式中可以计算得到Es ＝0.73~0.92Gb 2；
2）Cu 中长度为1个柏氏矢量的螺型位错割阶的能量约为（1.725~2.3）×10－11J/cm 2。
4 解答：平衡空位浓度
）（kT E A C V -=exp ，A 为材料常数，k ＝1.38×10－23 J/K ，Ev 为空位形成能。，即温度越高，空位浓度越大。高温淬火后由于高浓度空位被保留至低温，对低温加热扩散有促进作用。
5 解答：平衡空位浓度
）（kT E A C V -=exp ，Al 的空位形成能为0.76eV ＝0.76×（1.602×10－19 J ），k ＝1.38×10－23 J/K ，系数A=1。计算可得27ε （300K ）时空位浓度C1＝1.7×10－13，627ε 时空位浓度为C2＝5.54×10－5，故从27ε 升温到627ε 时空位浓度增加8
1210258.3?=C C 倍。
6 解答：两平行同号刃型位错之间滑移面上的受力：
2222212）（）（）（y x y x x b Gb F x +--'=νπ，G 为切弹性模量，b ，b '为两刃型位错的柏氏矢量，ν为泊松比。
故位置1位错受斥力，位置2位错处于亚稳平衡，偏离该位置则远离或运动到与原点处位错
垂直的地方。位置3处第二个位错处于与原点处位错垂直的上方，处于稳定态。
7、解答：位错是晶体中的缺陷，对材料有许多重要影响。
1）对变形影响。通过位错运动完成塑性变形；
2）对性能影响，与第二相粒子，通过切过或绕过机制强化材料，冷加工中位错密度增加也能强化材料，或通过形成科垂尔气团强化材料，以及位错运动中相互交截，或形成割阶、面角位错等使材料强化；
3）对再结晶中的晶核形成机制有影响；
是优先扩散通道。
第七章金属塑性变形
一名词
固溶强化：固溶体中的溶质原子溶入基体金属后使合金变形抗力提高，应力－应变曲线升高，塑性下降的现象；
应变时效：具有屈服现象的金属材料在受到拉伸等变形发生屈服后，在室温停留或低温加热后重新拉伸又出现屈服效应的情况；
孪生：金属塑性变形的重要方式。晶体在切应力作用下一部分晶体沿着一定的晶面（孪晶面）和一定的晶向（孪生方向）相对于另外一部分晶体作均匀的切变，使相邻两部分的晶体取向不同，以孪晶面为对称面形成镜像对称，孪晶面的两边的晶体部分称为孪晶。形成孪晶的过程称为孪生；
临界分切应力：金属晶体在变形中受到外力使某个滑移系启动发生滑移的最小分切应力；变形织构：多晶体中位向不同的晶粒经过塑性变形后晶粒取向变成大体一致，形成晶粒的择优取向，择优取向后的晶体结构称为变形织构，织构在变形中产生，称为变形织构。
二问答
1 简答：纯金属变形主要借助位错运动，通过滑移和孪生完成塑性变形，开动滑移系需要临界切应力，晶体中还会发生扭转；单相合金的基本变形过程与纯金属的基本过程是一样的，但会出现固溶强化，开动滑移系需要临界切应力较大，还有屈服和应变时效现象。
2 简答：滑移时原子移动的距离是滑移方向原子间距的整数倍，孪生时原子移动的距离不是孪生方向原子间距的整数倍；滑移时滑移面两边晶体的位向不变，而孪生时孪生面两边的晶体位向不同，以孪晶面形成镜像对称；滑移时需要的临界分切应力小，孪生开始需要的临界分切应力很大，孪生开始后继续切变时需要的切应力小，故孪生一般在滑移难于进行时发生。
3 简答：1）α的滑移系为{110}<111>，β相的常见滑移系为{111}<110>，η相的常见滑移系为（0001）<1120>。
2）它们单晶变形时应力-应变曲线示意图如图。
典型的面心立方单晶体的加工硬化曲线可以分为三个阶段。当切应力达到晶体的临界分切应力时，其应力-应变曲线近似为直线，称为易滑移阶段，此时加工硬化率很小，滑移线细长，分布均匀；随后加工硬化率显著增加，称为线性硬化阶段，滑移系在几组相交的滑移系上发生，位错彼此交截，滑移线较短；第三阶段称为抛物线硬化阶段，加工硬化随应变增加而减少，出现许多碎断滑移带，滑移带端部出现交滑移痕迹。
多晶体加工硬化曲线一般不出现易滑移的第一阶段，而加工硬化率明显高于单晶体。
4 简答：冷加工纤维组织是纯金属和单相合金在冷塑性变形时和变形度很大的条件下，各晶粒伸长成纤维状；带状组织是复相合金在冷塑性变形和变形度大的条件下第二相被破碎或伸长，沿变形方向成带状分布而形成的；变形织构是金属和合金在在冷塑性变形时晶粒发生择优取向而形成的。
上述冷加工纤维组织、带状组织和变形织构都使材料的性能具有方向性，即在各个方向上的性能不均，对使用性能有不良影响，但少数金属材料，如用作变压器的硅钢片，各向异性能更好满足使用要求。
5 简答：金属材料经热加工后机械性能较铸造态好的主要原因是热加工时的高温、大变形量使气泡、疏松和微裂纹得到机械焊合，提高了材料的致密性，消除了铸造缺陷，同时改善夹杂物和脆性相的形态、大小和分布，使枝晶偏析程度减弱，合金成分均匀性提高，热加工中形成合理的加工流线，热加工还可使金属显微组织细化，这些都可以提高金属材料的性
能。
6 简答：金属材料经冷加工后，强度增加，硬度增加，塑性降低的现象称为加工硬化。产生加工硬化的各种可能机制有滑移面上平行位错间的交互作用的平行位错硬化理论，以及滑移面上位错与别的滑移面上位错林切割产生割阶的林位错强化理论。
加工硬化在实际生产中用来控制和改变金属材料的性能，特别是对不能热处理强化的合金和纯金属尤为重要，可以进行热处理强化的合金，加工硬化可以进一步提高材料的强度；加工硬化是实现某些工件和半成品加工成型的主要因素；加工硬化也会带来塑性降低，使变形困难的影响，还会使材料在使用过程中尺寸不稳定，易变形，降低材料耐蚀性。
7 简答：可有8个滑移系同时产生滑移（可以通过计算fcc 的滑移系与[001]方向的夹角得到此结果）。开动其中一个滑移系至少要施加的拉应力为) MN/m (93.141.079.0cos cos 2===
?λτσk 9 简答：第二相在冷塑性变形过程中的作用一般是提高合金强度，但还取决于第二相的种类数量颗粒大小形状分布特点及与基体结合界面结构等，对塑性变形影响复杂。第二相强度高于基体但有一定塑性，其尺寸、含量与基体基本接近，则合金塑性是两相的变形能力平均值。第二相硬、脆，合金变形只在基体中进行，第二相基本不变形；第二相均匀、弥散分布在固溶体基体上，可以对合金产生显著强化作用。
10 简答：织构由晶粒择优取向形成，变形织构对再结晶织构形成有主要影响，织构造成材料性能各向异性。各向异性在不同情况需要避免或利用。织构控制可以通过控制合金元素的种类和含量、杂质含量、变形工艺（如变向轧制）和退火工艺等多种因素的配合。
11 简答：金属和合金在冷塑性变形过程中发生的组织性能的变化主要有晶粒被拉长，形成纤维组织，冷变形程度很高时，位错密度增高，形成位错缠结和胞状组织，发生加工硬化，，变形金属中出现残余应力，金属在单向塑性变形时出现变形织构。
12 简答： 1）屈服现象是由溶质原子与位错交互作用产生气团产生的，在外力作用下使位错挣脱溶质原子的钉扎，材料出现屈服现象，曲线2在位错脱离钉扎后溶质原子来不及重新聚集形成气团，故无屈服现象；曲线3在出现屈服后时效再加载，溶质原子可以重新聚集形成气团，故又出现屈服现象；
2）屈服现象使金属材料在拉伸和深冲过程中变形不均匀，造成工件表面不平整。可以通过加入与溶质原子形成稳定化合物的其它元素，减少间隙溶质原子含量，减少气团，消除或减轻屈服现象，或在深冲之前进行比屈服伸长范围稍大的预变形，使位错挣脱气团的钉扎，然后尽快深冲。
13 简答：根据霍尔—配奇公式：210-+=kd
s σσ，则按照题意有： 21041100-+=）（k σ和210641250-+=）（k σ，可以解得σ0＝50，k ＝25，故可求得当
d=1/16mm 时，根据霍尔—配奇公式求得σs ＝50＋25×2
1
161-）（＝150 MNm -2。 第八章 回复与再结晶
1 名词
变形织构：多晶体中位向不同的晶粒经过塑性变形后晶粒取向变成大体一致，形成晶粒的择优取向，择优取向后的晶体结构称为变形织构，织构在变形中产生，称为变形织构；
再结晶织构是具有变形织构的金属经过再结晶退火后出现的织构，位向于原变形织构可能相同或不同，但常与原织构有一定位向关系。
再结晶全图：表示冷变形程度、退火温度与再结晶后晶粒大小的关系（保温时间一定）的图。 冷加工与热加工：再结晶温度以上的加工称为热加工，低于再结晶温度又是室温下的加工称为冷加工。
带状组织：多相合金中的各个相在热加工中可能沿着变形方向形成的交替排列称为带状组织；
加工流线：金属内部的少量夹杂物在热加工中顺着金属流动的方向伸长和分布，形成一道一道的细线；
动态再结晶：低层错能金属由于开展位错宽，位错难于运动而通过动态回复软化，金属在热加工中由温度和外力联合作用发生的再结晶称为动态再结晶。
临界变形度：再结晶后的晶粒大小与冷变形时的变形程度有一定关系，在某个变形程度时再结晶后得到的晶粒特别粗大，对应的冷变形程度称为临界变形度。
二次再结晶：某些金属材料经过严重变形后在较高温度下退火时少数几个晶粒优先长大成为特别粗大的晶粒，周围较细的晶粒逐渐被吞掉的反常长大情况。
退火孪晶：某些面心立方金属和合金经过加工和再结晶退火后出现的孪晶组织。 2 问答
1 简答：再结晶是一种组织转变，从变形组织转变为无畸变新晶粒的过程，再结晶前后组织形态改变，晶体结构不变；固态相变时，组织形态和晶体结构都改变；晶体结构是否改变是二者的主要区别。
2 简答：变形度较小时以晶界弓出机制形核，变形度大的高层错能金属以亚晶合并机制形核，变形度大的低层错能金属以亚晶长大机制形核。
冷变形度很小时不发生再结晶，晶粒尺寸基本保持不变，在临界变形度附近方式再结晶晶粒特别粗大，超过临界变形度后随变形度增大，晶粒尺寸减少，在很大变形度下，加热温度偏高，少数晶粒发二次再结晶，使部分晶粒粗化。
3 简答：灯泡中W 丝在高温下工作，晶粒长大后在热应力作用下破断，延长钨丝寿命的方法可以加入第二相质点阻止晶粒在加热时长大，如加入ThO2颗粒；或在烧结中使制品中形成微细的空隙也可以抑制晶粒长大，如加入少量K 、Al 、Si 等杂质，在烧结时汽化形成极小的气泡。
4 简答： 户外用的架空铜导线要求一定的强度可以进行回复退火，只去应力，保留强度；户内电灯用花线可以进行再结晶退火，软化金属，降低电阻率。
5 简答：1）纯铝经90%冷变形后在70ε ，150ε ，300ε 保温后空冷的组织示意图如图。
2）纯铝试样强度、硬度以70ε 退火后最高，150ε 退火试样的强度、硬度次之，300ε 保温后强度、硬度最低，而塑性则以70ε 退火后最低，150ε 退火试样的居中，300ε 保温后塑性最好；
工业纯金属的再结晶温度一般可用T 再＝（0.3~0.4）T 熔估计，故纯铝的再结晶温度为100ε左右，在70℃保温合金只是发生回复，显微组织仍保持加工状态，强度。硬度最高，塑性差，组织为纤维组织；150ε 加热发生再结晶，强度、硬度下降，塑性好，300ε 保温后发生晶粒长大，强度、硬度进一步下降，塑性很好。
7 简答：可计算得到三种纯金属的再结晶温度大约为纯钛：550℃，纯铝：100℃，纯铅低于0℃。金属的轧制开坯温度要在再结晶温度以上进行，故工业纯钛、纯铝和纯铅铸锭的轧制开坯温度可分别取200℃，800℃，室温即可。
开坯后在室温轧制，铅的塑性最好，铝的塑性也较好，钛的塑性最差。在室温下纯铝和纯铅可以连续轧制，并获得很薄的带材，但纯钛不能继续轧制，要获得很薄的带材需要在再结晶温度以上反复进行轧制。
8 简答：晶粒大小对金属材料的室温力学性能可用Hall －Petch 公式2
10-+=kd s σσ描述，晶粒越细小，材料强度越高；高温下由于晶界产生粘滞性流动，发生晶粒沿晶界的相对滑动，并产生扩散蠕变，晶粒太细小金属材料的高温强度反而降低。
生产中可以通过选择合适的合金成分获得细小晶粒，利用变质处理，振动、搅拌，加大过冷度等措施细化铸锭晶粒，利用加工变形细化晶粒，合理制订再结晶工艺参数控制晶粒长大。 9 简答： 固溶强化，细晶强化，加工硬化，第二相强化，相变（热处理）强化等。 10 简答： 固溶强化的可能位错机制主要是溶质原子气团对位错的钉扎，增加了位错滑移阻力。如溶质原子与位错的弹性交互作用的科垂尔气团和斯诺克气团，溶质原子与扩展位错交互作用的铃木气团使层错宽度增加，位错难于束集，交滑移困难；溶质原子形成的偏聚和短程有序，位错运动通过时破坏了偏聚和短程有序使得能量升高，增加位错的阻力，以及溶质原子与位错的静电交互作用对位错滑移产生的阻力使材料强度升高。
弥散强化也是通过阻碍位错运动强化材料，如位错绕过较硬、与基体非共格第二相的Orowan 机制和切割较软、与基体共格的第二相粒子的切割机制。
产生加工硬化的各种可能机制有滑移面上平行位错间的交互作用的平行位错硬化理论，以及滑移面上位错与别的滑移面上位错林切割产生割阶的林位错强化理论。
1 名词
正吸附：材料表面原子处于结合键不饱和状态，以吸附介质中原子或晶体内部溶质原子达到平衡状态，当溶质原子或杂质原子在表面浓度大于在其在晶体内部的浓度时称为正吸附； 晶界能：晶界上原子从晶格中正常结点位置脱离出来，引起晶界附近区域内晶格发生畸变，与晶内相比，界面的单位面积自由能升高，升高部分的能量为晶界能；
小角度晶界：多晶体材料中，每个晶粒之间的位向不同，晶粒与晶粒之间存在界面，若相邻晶粒之间的位向差在10°～2°之间，称为小角度晶界；
晶界偏聚：溶质原子或杂质原子在晶界或相界上的富集，也称内吸附，有因为尺寸因素造成的平衡偏聚和空位造成的非平衡偏聚。
2 问答
1 简答： 复合材料由颗粒或纤维与基体构成，存在大量界面。按照显微结构，其界面层可以区分为基体与复合物的机械固体啮合结合、形成化学反应的化合层结合、形成完全或部分固溶体的结合几种情况。结合层的结合面体积分数越大，结合层强度越高，基体与复合物之间的结合键力越大，结合强度越高。
2 简答： 晶界具有晶界能，容易发生溶质原子和杂质原子的晶界偏聚，是原子易扩散通道，晶界在加热时会发生迁移，晶界是相变等优先形核的地方，晶界易受腐蚀，晶界增多在室温下强化材料，在高温下弱化材料强度，晶界处易于析出第二相，晶界容易使位错塞积，造成应力集中，晶界上原子排列混乱。
3 简答：一般金属的晶界能与晶粒位向差有关，并随位向差增大而增大，小角度晶界的晶
界能小于大角度晶界的晶界能，但大角度晶界能一般可以看成常数，约为（5～6）×10
－5J/cm 2。
4 简答： 影响晶界迁移的因素主要有界面能、溶质原子、第二相质点数量、尺寸和温度。
界面能降低是晶界迁移的驱动力，与晶界曲率半径成反比，与界面的表面能成正比，因此大角度晶界迁移率总是大于小角度晶界的迁移率；溶质原子阻碍晶界迁移；第二相质点数量越多、尺寸越小对晶界的迁移阻碍作用越大，温度越高晶界迁移越快。
第十章 原子扩散
1 简答： 影响扩散的因素主要有温度，温度越高，扩散越快；晶体缺陷如界面、晶界位错容易扩散；不同致密度的晶体结构溶质原子扩散速度不一样，低致密度的晶体中溶质原子扩散快，各向异性也影响溶质原子扩散；在间隙固溶体中溶质原子扩散容易；扩散原子性质与基体金属性质差别越大，扩散越容易；一般溶质原子浓度越高，扩散越快；加入其它组元与溶质原子形成化合物阻碍其扩散。
2 解答：Ni 为fcc 结构，一个晶胞中的原子个数为4，依题意有：
在Ni/MgO 界面镍板一侧的Ni 的浓度C Ni 为100%，每cm 3中Ni 原子个数为：
N Ni/MgO =(4原子/晶胞)/(3.6×10－8cm 3)=8.57×1022原子/cm 3，
在Ta/MgO 界面Ta 板一侧的Ni 的浓度0%，这种扩散属于稳态扩散，可以利用菲克第一定律求解。
故浓度梯度为dc/dx ＝（0－8.57×1022原子/cm 3）/（0.05cm ）＝－1.71×1024原子/（cm 3.cm ）， 则Ni 原子通过MgO 层的扩散通量：
J ＝－D （dc/dx ）=－9×10－12cm 2/s ×(－1.71×1024原子/（cm 3.cm ）)
=1.54×1013Ni 原子/（cm 2.s)
每秒钟在2×2cm 2的面积上通过MgO 层扩散的Ni 原子总数N 为
N ＝J ×面积＝[1.54×1013Ni 原子/（cm 2.s)]×4cm 2=6.16×1013Ni 原子/s 。
每秒钟从界面扩散走的Ni 原子体积
总原子数扩散走的原子
N N V ，故 V ＝（6.16×1013Ni 原子/s ）/（8.57×1022原子/cm 3）＝0.72×10－9cm 3/s ，
用厚度d 表示在该面积中每秒扩散的Ni 原子为
d ＝V/面积＝（0.72×10－9cm 3/s ）/（2×2cm 2）＝1.8×10－10cm/s ，
也就是说要将1mm 厚的Ni 层扩散掉，所需时间t 为：
t ＝（1mm ）/（1.8×10－10cm/s ）＝556000秒＝154小时。
3 解答：1）渗碳情况符合菲克第二定律的特殊解的应用条件，可以利用菲克第二定律进行解决。 菲克第二定律特殊解公式：）（Dt X erf C C C C S
X S 40=-- 其中依题意有C s ＝1.2，C 0=0.1，C x =0.45，x=0.2。 带入上式，则有）（Dt erf 42.01.02.145.02.1=--，即：68.0)Dt 1.0( erf =
从表10－1可以得出误差函数值，有71
.0Dt 1.0=，Dt ＝(0.1/0.71)2=0.0198cm 2。 任何满足Dt ＝0.0198cm 2关系的工艺均可，由于扩散与温度、时间有关，
D=D 0exp(-Q/RT)，带入C 在Fe 中的D 0＝0.23，激活能Q ＝32900cal/mol ，
D=0.23exp(-32900cal/mol/1.987（cal/mol.K ）T)=0.23exp(-16558/T)，
因此由Dt ＝(0.1/0.71)2=0.0198cm 2，渗碳时间与渗碳温度的关系为：
) T 16588-e x p (0861.0) .s (cm D )cm (0198.0t 22==
故可以列出一些典型的渗碳温度与时间如下：
T ＝900℃=1173K ，则t=116174s=32.3h ；
T ＝1000℃=1273K ，则t=36360s=10.7h ；
T ＝1100℃=1373K ，则t=14880s=4.13h ；
T ＝1200℃=1473K ，则t=6560s=1.82h 。
可以根据上述温度与时间的关系，考虑合金相变和加热炉、生产效率进行合理选择，一般以1000℃左右较为合适。
2）在渗碳温度和其它条件不变的情况下，要求渗碳深度增加一倍，由1）可知有关系）（Dt erf 44.01.02.145.02.1=--存在，可以解得t ＝42.7h ；
4 简答：由于反应扩散的原因，试样中不能出现两相区，故试样从表面到心部的组织最外层为α相，靠里层为γ相，心部不受脱碳影响为α相和γ相。
5 简答：1）渗碳在γ-Fe 中进行而不在α-Fe 中进行，渗碳温度要高于727ε ，是因为α-Fe 中最大碳溶解度（质量分数）为0.0218％，对于碳含量大于0.0218％的钢铁，渗碳时零件中碳浓度梯度为0，渗碳无法进行；而且由于温度低，扩散系数小，渗碳缓慢。在γ-Fe 中进行则可获得较高的表层碳浓度梯度，温度也高，可使渗碳顺利进行。
2）渗碳温度高于1100ε 会使钢板的晶粒长大，降低其机械性能。
6 简答：1）在有限的时间内不可能使枝晶偏析完全消失，
2）冷加工可以促进均匀化过程；经过冷加工后枝晶被破碎，缩短了枝晶间距。
7 简答： 原子扩散在材料中的影响包括晶体凝固时形核、长大；合金的成分过冷；成分均匀化，包晶反应非平衡凝固时保留高温组织的特点，固态相变时的形核，晶界形核、晶界运动、晶界偏聚、高温蠕变，氧化，焊接，化学热处理（渗C 、N 等），粉末冶金，涂层等各方面。
8 解答：上坡扩散是扩散过程中扩散元素从低浓度向高浓度出扩散；如各种溶质原子气团的形成和共析反应产物的形成均为上坡扩散。
9 简答：间隙固溶体中溶质原子在间隙中发生间隙扩散，在置换式固溶体中发生原子与空位交换实现扩散的空位机制。
中南大学软件体系结构实验4-结构型设计模式实验
实验4 结构型设计模式实验 实验学时： 2 每组人数： 1 实验类型： 3 （1：基础性 2：综合性 3：设计性 4：研究性） 实验要求： 1 （1：必修 2：选修 3：其它） 实验类别： 3 （1：基础 2：专业基础 3：专业 4：其它） 一、实验目的 熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的结构型设计模式，包括适配器模式、组合模式和外观模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。 二、实验内容 1. 现有一个接口DataOperation定义了排序方法sort(int[]) 和查找方法search(int[], int)，已知类QuickSort的quickSort(int[])方法实现了快速排序算法，类BinarySearch 的binarySearch(int[], int)方法实现了二分查找算法。试使用适配器模式设计一个系统，在不修改源代码的情况下将类QuickSort和类BinarySearch的方法适配到DataOperation接口中。绘制类图并编程实现。（要求实现快速排序和二分查找，使用对象适配器实现） 2. Windows Media Player和RealPlayer是两种常用的媒体播放器，它们的API结构和调用方法存在区别。现在你的应用程序需要支持这两种播放器API，而且在将来可能还需要支持新的媒体播放器，请问如何设计该应用程序绘制类图并编程模拟实现。 3. 使用组合模式设计一个杀毒软件(AntiVirus)的框架，该软件既可以对某个文件夹(Folder)杀毒，也可以对某个指定的文件(File)进行杀毒，文件种类包括文本文件TextFile、图片文件ImageFile、视频文件VideoFile。绘制类图并编程模拟实现。 4. 某教育机构组织结构如下图所示：
中南大学材料力学练习册答案全集
轴 向 拉 压 与 剪 切 （一） 一、概念题 1．C ；2．B ；3．B ；4. C ；5.B 6．?=0α的横截面；?=90α的纵向截面；?=45α的斜截面；?=0α的横截面和?=90α的纵向截面 7．230MPa ；325Mpa 8．0.47%；0.3% 9．26.4%；65.2%；塑性材料 10．杯口状；粒状；垂直；拉；成?45左右的角；切 11．s σ；s s n σ；b σ；b b n σ 二、计算题 1． 2．解：横截面上应力 M P a Pa A F N 1001010010 2010200643 =?=??==-σ AB 斜截面（?=50α）： MPa MPa AB AB 2.49100sin 2 100 2sin 2 3.4150cos 100cos 22=?===??==αστασσ BC 斜截面（?-=40α）： MPa MPa BC BC 2.49)80sin(2 100 2sin 2 7.58)40(cos 100cos 22-=?-===?-?==αστασσ 杆内最大正应力和最大切应力分别为： MPa MPa 502 100max max ====σ τσσ 3．解：根据活塞杆的强度条件确定最大油压P 1： 62 11212101304 4 ) (??= -d p d D ππ M P a p 1.181=
根据螺栓的强度条件确定最大油压P 2： 62 22121011064 4 ) (???= -d p d D ππ M P a p 5.62= 所以最大油压MPa p p 5.62== 4．解： 研究A 轮，由静力平衡方程得 N A B AB F kN W F ===604 查型钢表得角钢的横截面面积 2410058.4m A -?= []σσ<=*??==-MPa A F NAB AB 93.7310 058.42106024 3 所以斜杆AB 是安全的。 5．解：杆的轴力图为 492 3max max 105101004 107.15-?=???=== d AE F E Nt t πσε mm d 20= 6．解：（1）MPa Pa E 7351035.70035.01021089=?=??==εσ （2） mm m l l l l l l 7.831037.810035.1)()(2 222222=?=-=-+=-+?=?-ε （3）A F N σ= N F F N P 3.965 .10037 .834 001.0107352sin 22 6 =? ????==πθ 轴 向 拉 压 与 剪 切 （二） 一、概念题 1． D ；2．A ；3．B ；4．D ；5．D ；6．D ；7．C 8. A P 25（压）；)(27←EA Pa
材料科学基础习题与答案
第二章思考题与例题 1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因 2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。 3. 何谓理想晶体何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性何谓空间点阵、晶体结构及晶胞晶胞有哪些重要的特征参数 4. 比较三种典型晶体结构的特征。（Al、α-Fe、Mg三种材料属何种晶体结构描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。）何谓配位数何谓致密度金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。何谓间隙固溶体它与间隙相、间隙化合物之间有何区别（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么 6. 已知Cu的原子直径为A，求Cu的晶格常数，并计算1mm3Cu的原子数。 7. 已知Al相对原子质量Ar（Al）=，原子半径γ=，求Al晶体的密度。 8 bcc铁的单位晶胞体积，在912℃时是；fcc铁在相同温度时其单位晶胞体积是。当铁由bcc转变为fcc时，其密度改变的百分比为多少 9. 何谓金属化合物常见金属化合物有几类影响它们形成和结构的主要因素是什么其性能如何
10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。 11. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。 12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。 13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面，请分别画出。 14. 在立方晶系中的一个晶胞内画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 15 在六方晶系晶胞中画出[1120]，[1101]晶向和（1012）晶面，并确定（1012）晶面与六方晶胞交线的晶向指数。 16.在立方晶系的一个晶胞内同时画出位于（101），（011）和（112）晶面上的[111]晶向。 17. 在1000℃，有W C为%的碳溶于fcc铁的固溶体，求100个单位晶胞中有多少个碳原子（已知：Ar(Fe)=，Ar(C)=） 18. r-Fe在略高于912℃时点阵常数a=，α-Fe在略低于912℃时a=，求：（1）上述温度时γ-Fe和α-Fe的原子半径R；（2）γ-Fe→α-Fe转变时的体积变化率；（3）设γ-Fe→α-Fe转变时原子半径不发生变化，求此转变时的体积变
中南大学软件体系结构重要资料
第一章软件体系结构概述（5分） 一、软件体系结构的定义 ●国内普遍接受的定义：软件体系结构包括构件、连接件和约束，它是可预制和可重 构的软件框架结构。 ●软件体系结构= 构件+ 连接件+ 约束 二、软件体系结构的优势 ●容易理解 ●重用 ●控制成本 ●可分析性 第二章软件体系结构风格（10分） 一、软件体系结构风格定义 ●软件体系结构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。 An architectural style defines a family of systems in terms of a pattern of structural organization. ●体系结构风格定义了一个系统家族，即一个体系结构定义一个词汇表和一组约束。 词汇表中包含一些构件和连接件类型，而这组约束指出系统是如何将这些构件和连 接件组合起来的。 An architectural style defines a vocabulary of components and connector types, and a set of constraints on how they can be combined. 二、常见的体系结构风格 ●管道和过滤器
?每个构件都有一组输入和输出，构件读输入的数据流，经过内部处理，然后产生输出数据流。 ?过滤器风格的连接件就像是数据流传输的管道，将一个过滤器的输出传到另一个过滤器的输入。 ●数据抽象和面向对象组织 ?数据的表示方法和它们的相应操作被封装在一个抽象数据类型或对象中。 ?这种风格的构件是对象或者说是抽象数据类型的实例。 ?对象通过函数和过程的调用来进行交互。 ●基于事件的隐式调用 ?构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或多个事件。 ?事件的触发者并不知道哪些构件会被这些事件影响。 ●分层系统 ?组织成一个层次结构。 ?每一层都为上一层提供了相应的服务，并且接受下一层提供的服务。 ●仓库系统 ?构件：中心数据结构（仓库）和一些独立构件的集合。 ?仓库和在系统中很重要的外部构件之间的相互作用。 ●过程控制环路 ?源自于控制理论中的模型框架，将事务处理看成输入、加工、输出、反馈、再输入的一个持续的过程模型。 ?通过持续性的加工处理过程将输入数据转换成既定属性的“产品”。 ●C2风格
材料科学基础课后习题
1.作图表示立方晶体的晶面及晶向。 2.在六方晶体中，绘出以下常见晶向 等。 3.写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的 等价晶面。 4.镁的原子堆积密度和所有hcp金属一样，为。试求镁单位晶胞的 体积。已知Mg的密度，相对原子质量为，原子半径r=。 5.当CN=6时离子半径为，试问： 1)当CN=4时，其半径为多少？ 2)当CN=8时，其半径为多少？ 6.试问：在铜（fcc,a=）的<100>方向及铁(bcc,a=的<100>方向,原 子的线密度为多少？ 7.镍为面心立方结构，其原子半径为。试确定在镍的 （100），（110）及（111）平面上1中各有多少个原子。 8.石英的密度为。试问： 1)1中有多少个硅原子（与氧原子）？ 2)当硅与氧的半径分别为与时，其堆积密度为多少（假设原子是 球形的）？
9.在800℃时个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移 动，而在900℃时个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原 子）。 10.若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。试计算处理前后空 位数应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J）。 11.设图1-18所示的立方晶体的滑移面ABCD平行于晶体的上、下底面。 若该滑移面上有一正方形位错环，如果位错环的各段分别与滑移面各边平行，其柏氏矢量b∥AB。 1)有人认为“此位错环运动移出晶体后，滑移面上产生的滑移台 阶应为4个b,试问这种看法是否正确？为什么？ 2)指出位错环上各段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后， 滑移方向及滑移量。 12.设图1-19所示立方晶体中的滑移面ABCD平行于晶体的上、下底面。 晶体中有一条位错线段在滑移面上并平行AB，段与滑移面垂直。位错的柏氏矢量b与平行而与垂直。试问： 1)欲使段位错在ABCD滑移面上运动而不动，应对晶体施加 怎样的应力？ 2)在上述应力作用下位错线如何运动？晶体外形如何变化？ 13.设面心立方晶体中的为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为 。 1)在晶胞中画出柏氏矢量b的方向并计算出其大小。 2)在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方 向，并写出此二位错线的晶向指数。
中南大学软件体系结构设计模式实验二
中南大学软件体系结构设计模式实验二 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
实验3 设计模式实验二 实验学时： 4 每组人数： 1 实验类型： 3 （1：基础性 2：综合性 3：设计性 4：研究性） 实验要求： 1 （1：必修 2：选修 3：其它） 实验类别： 3 （1：基础 2：专业基础 3：专业 4：其它） 一、实验目的 熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的行为型设计模式，包括职责链模式、命令模式、观察者模式和策略模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。 二、实验内容 1. 某企业的SCM(Supply Chain Management，供应链管理)系统中包含一个采购审批子系统。该企业的采购审批是分级进行的，即根据采购金额的不同由不同层次的主管人员来审批，主任可以审批5万元以下（不包括5万元）的采购单，副董事长可以审批5万元至10万元（不包括10万元）的采购单，董事长可以审批10万元至50万元（不包括50万元）的采购单，50万元及以上的采购单就需要开董事会讨论决定。如下图所示： 试使用职责链模式设计并模拟实现该系统。 2. 房间中的开关是命令模式的一个实例，现用命令模式来模拟开关的功能，可控制对象包括电灯和电风扇，绘制相应的类图并编程模拟实现。 3. 某软件公司欲开发一个基于Windows平台的公告板系统。系统提供一个主菜单(Menu)，在主菜单中包含了一些菜单项(MenuItem)，可以通过Menu类的addMenuItem()方法增加菜单项。菜单项的主要方法是click()，每一个菜单项包含一个抽象命令类，具体命令类包括OpenCommand(打开命令)，CreateCommand(新建命令)，EditCommand(编辑命令)等，命令类具有一个execute()方法，用于调用公告板系统界面类(BoardScreen)的open()、create()、edit()等方法。现使用命令模式设计该系统，使得MenuItem类与BoardScreen类的耦合度降低，绘制类图并编程实现。 4. 某实时在线股票软件需要提供如下功能：当股票购买者所购买的某支股票价格变化幅度达到5%时，系统将自动发送通知（包括新价格）给购买该股票的所有股民。试使用观察者模式设计并实现该系统，要求绘制相应的类图并编程模拟实现。 5. 某公司欲开发一套机房监控系统，如果机房达到某一指定温度，温度传感器(Thermosensor)将自动传递信号给各种响应设备，例如警示灯(CautionLight)将闪烁(flicker())、报警器(Annunciator)将发出警报(alarm())、安全逃生门(SecurityDoor)将自动开启(open())、隔热门(InsulatedDoor)将自动关闭(close())
中南大学材料力学期末试卷6(带答案)
第 1 页 共 3 页 σ 中南大学材料力学 一、填空（每题2分，共20分） 3．为了求解静不定问题，必须研究构件的 变形 ，从而寻找出 补充方程 。 4．材料力学中求内力的基本方法是 截面法 。 5．矩形截面梁的弯曲剪力为F S ，横截面积为A ，则梁上的最大切应力为 A F S 23 。 7．第四强度理论认为 畸变能密度 是引起屈服的主要因素。 8．挠曲线的近似微分方程是 EI M dx w d =22 。 9．求解组合变形的基本步骤是：（1）对外力进行分析或简化，使之对应基本变形 ，（2）求 解每一种基本变形的内力、应力及应变等，（3）将所得结果进行叠加。 10. 压杆稳定问题中，欧拉公式成立的条件是： 1λλ≥ 。 11．圆轴扭转时的强度条件为 []ττ≤=t W T max max ，刚度条件为 []??'≤='p T max max 。 13．莫尔强度理论的强度条件为 []]31}{σσσσc t - 。 14．进行应力分析时，单元体上切应力等于零的面称为 主平面，其上应力称为 主应力。 二、单项选择题 (每题2分，共20分) 1. 所有脆性材料，它与塑性材料相比，其拉伸力学性能的最大特点是（ C ）。 A. 强度低，对应力集中不敏感； B. 相同拉力作用下变形小； C. 断裂前几乎没有塑性变形； D. 应力-应变关系严格遵循胡克定律。 2. 在美国“9.11”事件中，恐怖分子的飞机撞击国贸大厦后，该大厦起火燃烧，然后坍塌。该大厦的破坏属于（ A ） A ．强度坏； B ．刚度坏； C ．稳定性破坏； D ．化学破坏。 3. 细长柱子的破坏一般是（ C ） A ．强度坏； B ．刚度坏； C ．稳定性破坏； D ．物理破坏。 4. 不会引起静定结构产生内力的因素是（ D ） A ．集中力； B ．集中力偶； C ．分布力； D ．温度变化。 5. “顺正逆负”的正负规定适用于（ A ）。 A ．剪力；B ．弯矩；C ．轴力；D ．扭矩。 6. 多余约束出现在（ B ）中。 A ．静定结构； B ．超静定结构； C ．框架结构； D ．桁架。 7. 雨篷过梁是（ B ）的组合变形。 A ．轴心拉压与扭转； B ．扭转与平面弯曲； C ．轴心压缩与扭转； D ．双向弯曲。 8. 在计算螺栓的挤压应力时，在公式bs bs bs A F = σ 中， bs A 是（ B ） A ．半圆柱面的面积； B. 过直径的纵截面的面积； C ．圆柱面的面积； D ．横截面积。 9. 如图所示的单元体，第三强度的相当应力公式是（ D ）。 A ． 2 2 33τ σ σ+= r ；B ． 2 2 3τ σ σ+= r ； C ． 2 2 32τ σ σ+= r ；D ． 2 2 34τ σ σ+= r 。 10. 长度和横截面面积均相同的两杆，一为钢杆，一为铝杆，在相同的拉力用下（ A ） A.铝杆的应力和钢杆相同，而变形大于钢杆 B.铝杆的应力和钢杆相同，而变形小于钢杆 C.铝杆的应力和变形都大于钢杆 D.铝杆的应力和变形都小于钢杆 三、阶梯形钢 杆的两端在C T 51=时被固定，杆件上下两段的面积分别是 215cm A =，2210cm A =，见图1。当温度升高至C T 252=时，试求杆件各部分的温度应力。钢材的 1 610 5.12--?=C l α，GPa E 200=。（15分） 解：（1）若解除一固定端，则杆的自由伸长为： T a T a T a T l l l l l l T ?=?+?=?=?αααα2 （5分） （2）由于杆两端固定，所以相当于受外力F 作用 产生T l ?的压缩，如图1所示。因此有： T a EA a F EA a F l l N N T ?-=+=?-α221 ∴[]KN A A T E F l N 33.33/1/1/221-=+?-=α （5分）
(完整版)材料科学基础练习题
练习题 第三章晶体结构，习题与解答 3-1 名词解释 （a）萤石型和反萤石型 （b）类质同晶和同质多晶 （c）二八面体型与三八面体型 （d）同晶取代与阳离子交换 （e）尖晶石与反尖晶石 答：（a）萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。 反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。 （b）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 （c）二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。 （d）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。 阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。 （e）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四 面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石； 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空 隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。 3-2 （a）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中，画出适合氧离子位置 的间隙类型及位置，八面体间隙位置数与氧离子数之比为若干？四 面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干？ （b）在氧离子面心立方密堆积结构中，对于获得稳定结构各需何 种价离子，其中： （1）所有八面体间隙位置均填满； （2）所有四面体间隙位置均填满； （3）填满一半八面体间隙位置； （4）填满一半四面体间隙位置。 并对每一种堆积方式举一晶体实例说明之。 解：（a）参见2-5题解答。1:1和2:1 （b）对于氧离子紧密堆积的晶体，获得稳定的结构所需电价离子 及实例如下： （1）填满所有的八面体空隙，2价阳离子，MgO； （2）填满所有的四面体空隙，1价阳离子，Li2O； （3）填满一半的八面体空隙，4价阳离子，TiO2； （4）填满一半的四面体空隙，2价阳离子，ZnO。 3-3 MgO晶体结构，Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体中离子堆积系数（球状离子所占据晶胞的体积分数）；计算MgO的密度。并说明为什么其体积分数小于74.05%？
材料科学基础部分习题
晶体结构 1、解释下列概念 晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应. 2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/ 3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。 3、在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：（001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（322）与[236]，（257）与[111]，（123）与[121]，（102），（112），（213），[110]，[111]，[120]，[321] 4、写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。 5、已知Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。 6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。 7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。 8、根据最密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金钢石结构的空间利用率很低(只有34.01％)，为什么它也很稳定? 9、证明等径圆球面心立方最密堆积的空隙率为25．9％； 10、金属镁原子作六方密堆积，测得它的密度为1.74克/厘米3，求它的晶胞体积。 11、根据半径比关系，说明下列离子与O2—配位时的配位数各是多? r o2-=0.132nm r Si4+=0.039nm r K+=0.133nm r Al3+=0.057nm r Mg2+=0.078n m 12、为什么石英不同系列变体之间的转化温度比同系列变体之间的转化温度高得多？ 13、有效离子半径可通过晶体结构测定算出。在下面NaCl型结构晶体中，测得MgS 和MnS的晶胞参数均为a=0.52nm(在这两种结构中，阴离子是相互接触的)。若CaS(a=0.567nm)、CaO(a=0.48nm)和MgO(a=0.42nm)为一般阳离子——阴离子接触，试求这些晶体中各离子的半径。
中南大学 软件体系结构重点
需求工程 所有与需求直接相关的活动通称为需求工程。包括需求开发和需求管理。需求开发包括需求的调查，分析和定义，需求管理包括需求的确认、跟踪以及变更控制 C/S体系结构定义了工作站如何与服务器相连，以实现数据和应用分布到多个处理机上。 C/S体系结构有三个主要组成部分：数据库服务器、客户应用程序和网络 c/s优点：1、具有强大的数据操作和事务处理能力，模型思想简单，易于人们理解和接受 2、对于硬件和软件的变化有极大的适应性和灵活性，而且易于对系统进行扩充和缩小。 3、将大的应用处理任务分布到许多通过网络连接的低成本计算机上，节约大量费用缺点 缺点： 开发成本较高 客户端程序设计复杂 信息内容和形式单一 用户界面风格不一，使用繁杂，不利于推广使用 软件移植困难 软件维护和升级困难 新技术不能轻易应用 b/s优点：1、实现了零客户端，易于服务升级2、提供了异种机、异种网、异种应用服务器的联机、联网、统一服务的最现实的开放性基础。b/s缺点： B/S体系结构缺乏对动态页面的支持能力，没有集成有效的数 据库处理功能。 系统扩展能力差，安全性难以控制。 在数据查询等响应速度上，远远低于C/S体系结构。 数据的动态交互性不强，不利于在线事务处理(OLTP)应用。适配器模式(Adapter Pattern) ：将一个接口转换成客户希望的另一个接口，适配器模式使接口不兼容的那些类可以一起工作 优点： 1、将目标类和适配者类解耦 2、增加了类的透明性和复用性 3、灵活性和扩展性都非常好
4、类适配器：可以在适配器类中置换一些适配者的方法，使得适配器的灵活性更强。 5、对象适配器：同一个适配器可以把适配者类和它的子类都适配到目标接口。 缺点： 类适配器：不支持多继承的语言，一次最多只能适配一个适配者类，而且目标抽象类只能为抽象类，不能为具体类，其使用有一定的局限性 对象适配器：要想置换适配者类的方法就不容易 适用： 系统需要使用现有的类，而这些类的接口不符合系统的需要。 想要建立一个可以重复使用的类，用于与一些彼此之间没有太大关联的一些类一起工作 桥接模式(Bridge Pattern)：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化 优点： ? 分离抽象接口及其实现部分。 ? 桥接模式有时类似于多继承方案，但是多继承方案违背了类的单 一职责原则（即一个类只有一个变化的原因），复用性比较差， 而且多继承结构中类的个数非常庞大，桥接模式是比多继承方案 更好的解决方法。 ? 桥接模式提高了系统的可扩充性，在两个变化维度中任意扩展一 个维度，都不需要修改原有系统。 ? 实现细节对客户透明，可以对用户隐藏实现细节。 缺点： 1、增加系统的理解与设计难度，由于聚合关联关系建立在抽象层，要求开发者针对抽象进行设计与编程。 2、要求正确识别出系统中两个独立变化的维度，因此其使用范围具有一定的局限性 适用： 一个类存在两个独立变化的维度，且这两个维度都需要进行扩展 不希望使用继承或因为多层次继承导致系统类的个数急剧增加的系统 一个系统需要在构件的抽象化角色和具体化角色之间增加更多的灵活性，避免在两个层次之间建立静态的继承联系 装饰模式(Decorator Pattern) ：动态地给一个对象增加一些额外的职责(Responsibility)
中南大学材料力学试卷(有答案)
中南大学材料力学试卷 一、填空（每题2分，共20分） 3．为了求解静不定问题，必须研究构件的 变形 ，从而寻找出 补充方程 。 4．材料力学中求内力的基本方法是 截面法 。 5．矩形截面梁的弯曲剪力为F S ，横截面积为A ，则梁上的最大切应力为 A F S 23 。 7．第四强度理论认为 畸变能密度 是引起屈服的主要因素。 8．挠曲线的近似微分方程是 EI M dx w d =22 。 9．求解组合变形的基本步骤是：（1）对外力进行分析或简化，使之对应基本变形 ，（2）求解每一种基本变形的内力、应力及应变等，（3）将所得结果进行叠加。 10. 压杆稳定问题中，欧拉公式成立的条件是： 1λλ≥ 。 11．圆轴扭转时的强度条件为 []ττ≤=t W T m ax m ax ，刚度条件为 []??'≤='p T m ax m ax 。 13．莫尔强度理论的强度条件为 [][]31}{σσσσc t - 。 14．进行应力分析时，单元体上切应力等于零的面称为 主平面，其上应力称为 主应力。 二、单项选择题 (每题2分，共20分) 1. 所有脆性材料，它与塑性材料相比，其拉伸力学性能的最大特点是（ C ）。 A. 强度低，对应力集中不敏感； B. 相同拉力作用下变形小； C. 断裂前几乎没有塑性变形； D. 应力-应变关系严格遵循胡克定律。 2. 在美国“9.11”事件中，恐怖分子的飞机撞击国贸大厦后，该大厦起火燃烧，然后坍塌。该大厦的破坏属于（ A ） A ．强度坏； B ．刚度坏； C ．稳定性破坏； D ．化学破坏。 3. 细长柱子的破坏一般是（ C ） A ．强度坏； B ．刚度坏； C ．稳定性破坏； D ．物理破坏。 4. 不会引起静定结构产生内力的因素是（ D ） A ．集中力； B ．集中力偶； C ．分布力； D ．温度变化。 5. “顺正逆负”的正负规定适用于（ A ）。 A ．剪力； B ．弯矩； C ．轴力； D ．扭矩。 6. 多余约束出现在（ B ）中。 A ．静定结构； B ．超静定结构； C ．框架结构； D ．桁架。 7. 雨篷过梁是（ B ）的组合变形。
材料力学习题集 (有答案)
绪 论 一、 是非题 1.1 材料力学主要研究杆件受力后变形与破坏的规律。 （ ） 1.2 内力只能是力。 （ ） 1.3 若物体各点均无位移，则该物体必定无变形。 （ ） 1.4 截面法是分析应力的基本方法。 （ ） 二、选择题 1.5 构件的强度是指（ ），刚度是指（ ），稳定性是指（ ）。 A. 在外力作用下构件抵抗变形的能力 B. 在外力作用下构件保持其原有的平衡状态的能力 C. 在外力作用下构件抵抗破坏的能力 1.6 根据均匀性假设，可认为构件的（ ）在各点处相同。 A. 应力 B. 应变 C. 材料的弹性常数 D. 位移 1.7 下列结论中正确的是（ ） A. 内力是应力的代数和 B. 应力是内力的平均值 C. 应力是内力的集度 D. 内力必大于应力 参考答案：1.1 √ 1.2 × 1.3 √ 1.4 × 1.5 C,A,B 1.6 C 1.7 C 轴向拉压 一、选择题 1. 等截面直杆CD 位于两块夹板之间，如图示。杆件与夹板间的摩擦力与杆件自重保持平衡。设杆CD 两侧的摩擦力沿轴线方向均匀分布，且两侧摩擦力的集度均为q ，杆CD 的横截面面积为A ，质量密度为ρ，试问下列结论中哪一个是正确的？ (A) q gA ρ=； (B) 杆内最大轴力N max F ql =； (C) 杆内各横截面上的轴力N 2 gAl F ρ= ； (D) 杆内各横截面上的轴力N 0F =。 2. 低碳钢试样拉伸时，横截面上的应力公式N F A σ=适用于以下哪一种情况? (A) 只适用于σ≤p σ； (B) 只适用于σ≤e σ； (C) 3. 在A 和B
和点B 的距离保持不变，绳索的许用拉应力为[]σ取何值时，绳索的用料最省？ (A) 0o ； (B) 30o ； (C) 45o ； (D) 60o 。 4. 桁架如图示，载荷F 可在横梁（刚性杆）DE 为A ，许用应力均为[]σ（拉和压相同）。求载荷F 的许用值。以下四种答案中哪一种是正确的？ (A) []2A σ； (B) 2[]3 A σ； (C) []A σ； (D) 2[]A σ。 5. 一种是正确的？ (A) 外径和壁厚都增大； (B) 外径和壁厚都减小； (C) 外径减小，壁厚增大； (D) 外径增大，壁厚减小。 6. 三杆结构如图所示。今欲使杆3的轴力减小，问应采取以下哪一种措施？ (A) 加大杆3的横截面面积； (B) 减小杆3的横截面面积； (C) 三杆的横截面面积一起加大； (D) 增大α角。 7. 图示超静定结构中，梁AB 为刚性梁。设l ?示杆1的伸长和杆2的正确答案是下列四种答案中的哪一种? (A) 12sin 2sin l l αβ?=?； (B) 12cos 2cos l l αβ?=?； (C) 12sin 2sin l l βα?=?； (D) 12cos 2cos l l βα?=?。 8. 图示结构，AC 为刚性杆，杆1和杆2力变化可能有以下四种情况，问哪一种正确？ (A) 两杆轴力均减小； (B) 两杆轴力均增大； (C) 杆1轴力减小，杆2轴力增大； (D) 杆1轴力增大，杆2轴力减小。 9. 结构由于温度变化，则： (A) (B) (C)
材料科学基础课后习题答案第二章
第2章习题 2-1 a ）试证明均匀形核时，形成临界晶粒的△ G K 与其临界晶核体积 V K 之间的关系式为 2 G V ； b ）当非均匀形核形成球冠形晶核时，其△ 所以 所以 2-2如果临界晶核是边长为 a 的正方体，试求出其厶G K 与a 的关系。为什么形成立方体晶核 的厶G K 比球形晶核要大？ 解：形核时的吉布斯自由能变化为 a ）证明因为临界晶核半径 r K 临界晶核形成功 G K 16 故临界晶核的体积 V K 4 r ； G V )2 2 G K G V b ）当非均匀形核形成球冠形晶核时, 非 r K 2 SL G V 临界晶核形成功 3 3( G ；7(2 3cos 3 cos 故临界晶核的体积 V K 3（r 非）3（2 3 3cos 3 cos V K G V 1 ( 3 卸2 3 3cos cos )G V 3 3(書 (2 3cos cos 3 ) G K % G K 与V K 之间的关系如何? G K
G V G v A a3G v 6a2 3 得临界晶核边长a K G V
临界形核功 将两式相比较 可见形成球形晶核得临界形核功仅为形成立方形晶核的 1/2。 2-3为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否 会出现过热？为什么？ 答：金属结晶时要有过冷度是相变热力学条件所需求的， 只有△ T>0时，才能造成固相的自 由能低于液相的自由能的条件，液固相间的自由能差便是结晶的驱动力。 金属结晶需在一定的过冷度下进行，是因为结晶时表面能增加造成阻力。固态金属熔 化时是否会出现过热现象，需要看熔化时表面能的变化。如果熔化前后表面能是降低的， 则 不需要过热；反之，则可能出现过热。 如果熔化时，液相与气相接触，当有少量液体金属在固体表面形成时，就会很快覆盖 在整个固体表面(因为液态金属总是润湿其同种固体金属 )。熔化时表面自由能的变化为： G 表面 G 终态 G 始态 A( GL SL SG ) 式中G 始态表示金属熔化前的表面自由能； G 终态表示当在少量液体金属在固体金属表面形成 时的表面自由能；A 表示液态金属润湿固态金属表面的面积；b GL 、CSL 、CSG 分别表示气液相 比表面能、固液相比表面能、固气相比表面能。因为液态金属总是润湿其同种固体金属，根 据润湿时表面张力之间的关系式可写出：b SG 》6GL + (SL 。这说明在熔化时，表面自由能的变 化厶G 表w o ,即不存在表面能障碍，也就不必过热。实际金属多属于这种情况。如果固体 16 3 3( G v )2 1 32 3 6 2 (G v )2 b K t K 4 G V )3 G V 6( 4 G v )2 64 3 96 3 32 r K 2 ~G ?， 球形核胚的临界形核功 (G v )2 (G v )2 (G v )2 G b K 2 G v )3 16 3( G v )2
中南大学软件体系结构设计模式实验二全解
《软件体系结构》 实验报告 项目名称设计模式实验2 专业班级 学号_________________ 姓名___________________ 实验成绩： 批阅教师：
实验3设计模式实验二 实验学时： 4 每组人数： 1 实验类型： 3 (1 : 基础性 2： 综合性 3: 设计性 4 :研究性） 实验要求： 1 (1 : 必修 2： 选修 3: 其它） 实验类别： 3 (1 : 基础 2： 专业基础 3: 专业 4:其它） 、实验目的 熟练使用 PowerDesigner 和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的行为型设计模 式，包括职责链模式、命令模式、观察者模式和策略模式， 理解每一种设计模式的模式动机, 掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。 、实验内容 1. 某企业的SCM （Supply Chain Management ,供应链管 理）系统中包含一个采购审批子 系统。该企业的采购审批是分级进行的， 即根据采购金额的不同由不同层次的主管人员来审 批，主任可以审批 5万元以下（不包括 5万元）的采购单，副董事长可以审批 5万元至10 万元（不包括10万元）的采购单，董事长可以审批 10万元至50万元（不包括50万元）的 采购单，50万元及以上的采购单就需要开董事会讨论决定。如下图所示： 试使用职责链模式设计并模拟实现该系统。 2. 房间中的开关是命令模式的一个实例，现用命令模式来模拟开关的功能，可控制对 象包括电灯和电 风扇，绘制相应的类图并编程模拟实现。 3. 某软件公司欲开发一个基于 Windows 平台的公告板系统。系统提供一个主菜单 （Menu ），在主菜单中包含了一些菜单项 （Menultem ），可以通过 Menu 类的addMenultem （）方 法增加菜单项。菜单项的主要方法是 click （），每一个菜单项包含一个抽象命令类，具体命令 类包括 OpenCommand （打开命令）,CreateCommand （新建命令）,EditCommand （编辑命令）等, 命令类具有一个 execute （）方法，用于调用公告板系统界面类 （BoardScreen ）的open （）、 create 。、 采购人员 采购单 金额V 5万元 5万元w 金额V 10万元10万元w 金额V 50万元 金额》50万元 主任 副董事长 董事长 董事会
材料科学基础课后习题答案
《材料科学基础》课后习题答案 第一章材料结构的基本知识 4. 简述一次键和二次键区别 答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。 6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？ 答：材料的密度与结合键类型有关。一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。 9. 什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。 答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。两相组织是指具有两相的组织。单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强度，同时降低材料的塑韧性。 10. 说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义，说明稳态结构和亚稳态结构之间的关系。 答：同一种材料在不同条件下可以得到不同的结构，其中能量最低的结构称为稳态结构或平衡太结构，而能量相对较高的结构则称为亚稳态结构。所谓的热力学条件是指结构形成时必须沿着能量降低的方向进行，或者说结构转变必须存在一个推动力，过程才能自发进行。热力学条件只预言了过程的可能性，至于过程是否真正实现，还需要考虑动力学条件，即反应速度。动力学条件的实质是考虑阻力。材料最终得到什么结构取决于何者起支配作用。如果热力学推动力起支配作用，则阻力并不大，材料最终得到稳态结构。从原则上讲，亚稳态结构有可能向稳态结构转变，以达到能量的最低状态，但这一转变必须在原子有足够活动能力的前提下才能够实现，而常温下的这种转变很难进行，因此亚稳态结构仍可以保持相对稳定。 第二章材料中的晶体结构 1. 回答下列问题： （1）在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向： 32）与[236] （001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（132）与[123]，（2 （2）在立方晶系的一个晶胞中画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 解：（1）
最新材料力学思考题答案
材料力学复习思考题 1. 材料力学中涉及到的内力有哪些？通常用什么方法求解内力？ 轴力，剪力，弯矩，扭矩。用截面法求解内力 2. 什么叫构件的强度、刚度与稳定性？保证构件正常或安全工作的基本要求是 什么？杆件的基本变形形式有哪些？ 构件抵抗破坏的能力称为强度。 构件抵抗变形的能力称为刚度。 构件保持原有平衡状态的能力称为稳定性。 基本要求是：强度要求，刚度要求，稳定性要求。 基本变形形式有：拉伸或压缩，剪切，扭转，弯曲。 3. 试说出材料力学的基本假设。 连续性假设：物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。 均匀性假设：物体内，各处的力学性质完全相同。 各向同性假设：组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。 小变形假设：材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形或位移,其大小远小于其原始尺寸 。 4. 什么叫原始尺寸原理？什么叫小变形？在什么情况下可以使用原始尺寸原 理？ 可按结构的变形前的几何形状与尺寸计算支反力与内力叫原始尺寸原理。 可以认为是小到不至于影响内力分布的变形叫小变形。 绝大多数工程构件的变形都极其微小，比构件本身尺寸要小得多，以至在分析构件所受外力（写出静力平衡方程）时可以使用原始尺寸原理。 5. 轴向拉伸或压缩有什么受力特点和变形特点。 受力特点：外力的合力作用线与杆的轴线重合。 变形特点：沿轴向伸长或缩短 6. 低碳钢在拉伸过程中表现为几个阶段？各有什么特点？画出低碳钢拉伸时 的应力－应变曲线图，各对应什么应力极限。 弹性阶段：试样的变形完全弹性的，此阶段内的直线段材料满足胡克定律εσE =。 p σ --比例极限。 e σ—弹性极限。 屈服阶段：当应力超过b 点后，试样的荷载基本不 变而变形却急剧增加，这种现象称为屈服。s σ--屈 服极限。 强化阶段：过屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变 形的能力， 要使它继续变形必须增加拉力.这种 现象称为材料的强化。b σ——强度极限 局部变形阶段：过e 点后，试样在某一段内的横截 面面积显箸地收缩，出现 颈缩 (necking)现象， 一直到试样被拉断。对应指标为伸长率和断面收缩率。 7. 什么叫塑性材料与脆性材料？衡量材料塑性的指标是什么？并会计算延伸 率和断面收缩率。