一、名词解释
1计算机模拟的概念：根据实际体系在计算机上进行模拟实验，通过将模拟结果与实际体系的实验数据进行比较，可以检验模型的准确性，也可以检验由模型导出的解析理论作为所作的简化近似是否成功。1
2材料设计是指（主要包含三个方面的含义）：理论计算→预报→组分、结构和性能；理论设计→订做→新材料；按照生产要求→设计→制备和加工方法。1
3数学模拟的定义：就是利用数学语言对某种事务系统的特征和数量关系建立起来的符号系统。
4数学建模是一种具有创新性的科学方法，它将实现问题简化，抽象为一个数学问题或数学模型，然后采用适当的数学方法进行求解，进而对现实问题进行定量分析和研究，最终达到解决实际问题的目的。1
5数学模型的建立方法——理论分析法：应用自然科学中的定理和定律，对被研究系统的有关因素进行分析、演绎、归纳，从而建立系统的数学模型。
6数学模型的建立方法——模拟方法：如果模型的结构及性质已经了解，但是数量描述及求解却相当麻烦。如果有另一种系统，结构和性质与其相同，而且构造出的模型也是类似的，就可以把后一种模型看作是原来模型的模拟，对后一个模型去分析或实验，并求得其结果。
7数学模型的建立方法——类比分析法：如果有两个系统，可以用统一形式的数学模型来描述，则此两个系统就可以相互类比。类别分析法是根据两个（或两类）系统某些属性或关系的相似，去猜想两者的其他属性或关系也可能相似的一种方法。
8数学模型的建立方法——数据分析法：当有若干能表征系统规律、描述系统状态的数据可以利用时，就可以通过描述系统功能的数据分析来连接系统的结构模型。
9材料成型：采用铸造、锻造等方法将金属原材料加工成所需形状、尺寸，并达到一定的组织性能要求，这一过程称为材料成型。1
10逼近误差：差商和与导数之间的误差表明差商逼近导数的程度，称为逼近误差。2
11差商的精度：逼近误差相对于自变量差分（增量△x）的量级称为用差商代替导数的精度。2
12截断误差：用差分方程近似代替微分方程所引起的误差，称为截断误差。2
13相容性：指当自变量的步长趋于零时，差分格式与微分问题的截断误差的数是否趋于零，从而可以看出是否能用此差分格式来逼近微分问题。2
14收敛性：除了必须要求差分格式能逼近微分方程和定解条件外，还进一步要求差分格式的解与微分方程定解问题的解是一致的。即当步长趋于零时，要求差分格式的解趋于微分方程定解问题的解。称这种是否趋于微分方程定解问题的解的情况为差分方程的收敛性。2
15初截荷法是将塑性变形部分视为初应力或初应变来处理，将塑性变形问题转化为弹性问题的求解方法。4
16刚塑性有限元法不计弹性变形，采用屈服准则和方程，求解未知量为节点速度。5
17凝固模拟技术：用计算机高速度大容量的计算能力，对浇注凝固过程中相关的各物理场进行数值求解，可以预见一定工艺方案下，浇注凝固过程中的各物理行为方式，从而可以推断是否会产生缺陷以及产生缺陷的定量特征。6 18可视化处理：必须按照这些数据既定的数据结构和取值的规定性，通过计算机程序去求解、去识别，并将其组织、构造成相应的图形、图像、曲线乃至动画等等，使其直观可视，直接反应出工程相关的信息，直接揭示出工程相关的因果关系，为铸造工艺的优化提供准确的决策依据。6
19数据阵列：作为数值求解结果的解数据，是一个庞大的数值阵列，这些琐碎而沉繁的数据本身并不能直接向人们揭示充型或凝固过程的物理涵。6
20前处理：在凝固模拟技术中，值域的离散化、方程的差分化通常被称为前处理。
21后处理：用计算机图形表示分析计算所得的数值结果，结果数据的可视化、动画化通常被称为后处理。
22导热——物体个部分之间不发生相对位移，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。23热流密度：单位时间通过单位面积的热量称为热流密度。
24导热系数：单位温度梯度下物体所产生的热流密度，它表示物体导热本领的大小。6
25对流：指物体个部分之间发生相对位移，冷热物体相互参混所引起的热量传递方式。6
26对流换热：物体流过另一物体表面时对流和导热联合起作用的传热过程。6
27温度场：导热体在各个时刻部各点的温度分布。6
28等温线(面)：同一时刻物体中温度相同的点连接而成，对二维问题指等温线，对三维问题指等温面。6
29离散化：把由无限个质点构成的连续体转化为有限个单元集合体的过程。2
30温度场模拟：利用传热学原理，分析铸件的传热过程，模拟铸件的冷却凝固过程，预测缩孔、缩松等缺陷。3 31注射成型流动过程模拟的目的在注塑模具制造前，预测塑料熔体充模过程的流动性为，以便尽早发现设计中存在的弊病，修改模具设计图样而不是返修模具。减少模具返修报废，提高塑件制品质量。
32计算机仿真：通过计算机软件系统观察系统动态模型在某段时间的性能来解决问题的方法。2
二、填空题
1材料科学：以材料的组成、结构、性能和加工等为研究对象的一门科学。1
2材料、能源和信息称为当代文明的三大支柱。1
3材料的分类：组成与结构:金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料等。1
4材料的分类：性能和作用：结构材料和功能材料。1
5数学建模的过程包括：建模准备、建模假设、构造模型、模型求解、模型分析、模型检验、模型应用。1 6对实体的认识过程：描述性数学模型、解释性数学模型。1
7建立立模型的数学方法：初等模型、图论模型、微分方程模型、随机模型。1
8模型的应用领域：人口模型、环境模型、水资源模型、污染模型。1
9模型的特征：静态模型和动态模型、离散模型和连续性模型。1
10对模型的了解程度：白箱模型、灰箱模型和黑箱模型。1
11材料成型方法涉及到的物理、化学和力学现象。1
12材料成型过程的基本规律可应用一组微分方程来描述：流动方程、热传导方程、平衡方程或运动方程、即场方程或控制方程。1
13材料成型问题——场方程——定解条件——边值条件，初始条件——方程解析解。1
14金属型模具温度场的分析容：前处理——求解——后处理。6
15流场与缺陷形成有紧密的相关性，通过流场的模拟可以预测可能产生缺陷的位置和程度，从而提高改进的方向。 16导热特点：1）物体之间不发生宏观相对是位移；2）依靠微观粒子（分子、原子、电子等）的无规则热运动。3）是物质的固有本质。6
17计算机仿真包括两方面的工作：1）建立仿真对象的（数学模型）；2）求解，并将结果表示出来。
18有限元分析的后处理程序的功能：1）对计算结果的加工处理；2）计算结果的（图形）表示。2
19用于表示计算结果的图形表示形式：1）结构变形图；2）等值线图；3主应力迹线图；4）等色图。2 20一维空间Fourier 定律表示成下式：q=x
??-t λ。7 21当x 方向的温度分布呈线性时，温度梯度表达式：
1212x T x T T x --=??。7 22虚拟现实技术重要特征：多感知性、（存在感）、交互性、自主性。2
23初始条件：温度初始条件、（压力）初始条件、速度初始条件、组织初始条件。3
三、简答题
1数值模拟方法的基本特点?1
答：将微分方程的边值问题的求解域进行离散化，将原来求得在求解域处处满足场方程，在边界上处处满足边界条件得解析解的要求降低为求得在给定的离散点（节点）上满足由场方程和边界条件所导出的一组代数方程的数值解。因此使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。
2有限元法的特点？1
答：将求解域离散为一组有限个形状简单且仅在节点处相互连接的单元的集合体，在每个单元用一个满足一定要求的差值函数描述基本未知量在其中的分布。随着单元尺寸的缩小，近似德尔数值求解越来越逼近精确解。有限元法适应任意复杂的和变动的边界。
3有限差分法的特点？1
答：以差分代替微分，将求解对象，在时间与空间上进行离散对每个离散单元进行各种物理场分析（温度场、流动场、应力场），然后将所有单元的求解结果汇总，得到整个求解对象在不同时刻的行为变化，并对分析对象的可能变化趋势作出预测。有限差分法有点：求解过程简单，速度快，前后置处理易于实现。
4数值模拟的基本原理是什么？1
答：1）金属成形过程是 工件的一个弹（粘）塑性变形过程，有时在这个过程中还伴有明显的温度和微观组织变化。
2）从物理的角度看，无论这个过程多么复杂，这个过程总可以通过一组微分方程以及相关的边界条件和初始条件表示出来。这组微分方程以及边界条件和初始条件可以根据固体力学、热力学和材料科学的基础理论建立起来。3）通常，这组微分方程的基本未知量是工件各点的位移、温度和一些用于面熟微观组织的物理量。例如，对于普通的冲压过程，由于温度的影响和微观组织的变化可以忽略，因此基本的未知量只是工件各点的位移，而对于热锻过程，温度也应该作为基本的未知量。如果我们可以得到这组微分方程的解，那么，我们可以根据相关学科的基础理论和
基本规律，由所得到的基本未知量计算出其他物理量（例如应力、应变。载荷等）随空间和时间的变化。4）由于金属成型过程的复杂性，这组微分方程具有极强的物理的和几何的非线性，因此得到这组微分方程的理论解是非常困难的。5）直到七十年代，随着计算机技术和数值计算方法特别是有限元方法的迅速发展，才使得有可能通过数值计算的方法求解这组微分方程，从而建立了金属成型工艺数值模拟技术。用计算机语言编写的的求解这组微分方程并由基本未知量计算其他物理量全部计算过程的文件就是我们常说金属成形工艺数值模拟软件。
5做金属成形工艺数值模拟需要客户准备哪些数据？1
答：客户需要提供数据包括：工艺参数，坯料、模具的形状尺寸数据和材料性能数据，压力机数据等。对于冲压工艺：材料性能数据只包括板料在室温条件下的力学性能能数据例如：应力应变曲线、n 值（应变硬化指数）的测定与r 值（厚向异性系数），成形极限图等。
对于锻造工艺：如果客户需要了解模具的变形和应力数据，则还需要提供模具的力学性能数据。如果是热锻，除了需要提供模具和坯料在锻造温度条件下的力学性能数据外，还需要提供与坯料与微观组织有关的数据。 6通过金属成形工艺数值模拟，可以得到什么结果？1
答：1）金属成形工艺数值模拟可以预测出工件变形的详细过程，并定量地给出工程师们所关心的与变形有关的各种物理量在工件或模具上的空间分布以及随时间的变化。
2）通常这些物理量包括：工件与模具的几何形状、位移、速度、（弹性和塑性）应变、应变率、应力、载荷等。对于热锻，还包括温度及微观组织（例如：再结晶体积分数和晶粒度）。如果工件为疏松材料，还另外包括材料粒度。
3）根据上物理量的计算结果，我们可以判断出工件是否存在缺陷。例如对于冲压工艺，您可以从工件外形判断出是否起皱，对比成形极限图可以看到共建哪些位置可能开裂。回弹计算结果直接给出工件各处的相对回弹量。
4）对于锻造工艺，您可以从工件外形判断是否有折叠，工件是否已经充满模具型腔。从温度分布可以判断工件温度是否太高，甚至出现过烧。对比破裂准则可以看到工件哪些位置可能开裂。根据晶粒度分布可以判断锻件是否出现混晶缺陷等。
5）如果发现成型后的工件出现某些缺陷，坑能是模具/坯料或者工艺的某些参数有问题，可以根据经验队工艺参数如此进行反复修改工艺反复模拟知道工件没有缺陷为止。在计算机上进行了一次工艺优化。这就是说通过金属成形工艺数值模拟，可以进行工艺设计并最终得到一个经过优化的成形工艺。
7做金属成形工艺数值模拟对企业有什么好处？1
答：1)通过金属成形工艺数值模拟，可以进行工艺设计并最终得到一个经过优化的成形工艺。由于这个工艺模拟的计算是根据固体力学、材料科学与数值计算的基础理论进行的，因此这种数值模拟过程原则上与进行工艺实验具有相同的效果。
2）但是由于工艺模拟是在计算机上进行的，它不需要加工实际的模具和坯料，也不需要压力机，从而使在工艺设计和优化上所花费的时间、成本大为降低。可见这是一项能够给企业带来巨大经济效益的技术。
3）由于数值模拟技术可以使开发新产品的工艺试验次数大为减少，从而缩短了新产品的开发周期，降低了新产品的开发成本，提高了企业市场竞争力。长期应用这项高新技术将大幅度地提高企业的技术水平，使工艺设计逐步地从传统的“技艺”走向“科学”。
8有限差分法在材料成形领域的应用？
答：1）材料加工中的传热分析——铸造成型过程的传热凝固，塑性成形中的传热，焊接成型中的传热；2）材料加工中的流动分析——铸件充型过程，焊接熔池的产生，移动，激光熔覆中的动量传递；3）应力分析。
9有限差分法差分原理？2
答：函数y=f(x)对x 的导数x
x f x x f x y dx y x x ?-?+=??=→?→?)()(d lim lim 00 向前差分：=?y f(x+ x ?)-f(x)； 向后差分：=?y f(x)-f(x- x ?)；中心差分：=?y f(x+
x ?21)-f(x x ?2
1) 10有限差分法二阶向前差分形式？2 答[][][])
()(2)2()()()()2()
()()()()y 2x f x x f x x f x f x x f x x f x x f x f x x f x f x x f y +?+-?+=-?+-?+-?+=?-?+?=-?+?=??=?（
11有限差分法n 阶向前差分形式？2
答：[]
[]{}[]{})()(()()()y 21n 2x f x x f y y y n -?+???=????=???=??=?-+K K K （
12函数对自变量的差商形式？2 答：一阶向前差商为：
x x f x x f x y ?-?+=??)()( 一阶向后差商：x
x x f x f x y ??--=??)()( 一阶中心差商为： x x f x x f x y ??--?+=??)x 21()21(或x x f x x f x y ??--?+=??2)x ()( 13函数对自变量的二阶中心差商形式？ 答：222)x ()(f 2)(）
（x x f x x x f x y ??-+-?+=?? 14多元函数f(x,y,z …)d 的一阶向前差商？2答：M
ΛΛΛΛy
y x f x f y f x
y x f x x f x f ?-?+=???-?+=??),,(),y y ,(),,(),y ,( 15微分方程与差分方程的差别在哪里？2
答：差分相应于微分，差商相应于导数。只不过差分和差商是用有限元形式表示的而微分和导数则是以极限形式表示的。如果将微分方程中的导数用相应的差商近似代替，就可以得到有限元形式的差分方程。
16用差商代替导数推导出对应的一维差分方程？
答：0x
t =??+??ξαξ 网格划分选定空间步长x ?和时间步长t ?：Λ,2,1,0,0=?+=?i x i x i Λ,2,1,0,=?=n t n t n 。对流方程在（),(x n i t 点为：0)x
()t (=??+??n i n i ξαξ；用差商代替导数推导出对应的差分方程。若时间导数用一阶向前差商近似代替，即t
n i n n i ?-≈??+ζξξ1i )t (；空间导数用一阶中心差商近似代替，即x 2)t (11i ?-≈??-+n i n n i ζξξ；则在（),(x n i t 点的对流方程就可近似地写作t n i n ?-+ζξ1i +0x
211i =?--+n i n ζξα，这就是对应的差分方程。
17、Lax 等价定理？2答：对于一个适定的线性微分问题及一个与其相容的差分格式，如果该格式稳定则必收敛，不稳定则不收敛。换言之，若线性微分问题适定，差分格式相容，则稳定性是收敛性的必要和充分条件。 18弹性静力分析问题的假设条件？3
答：1）位移梯度是小量，应变与位移之间的关系是线性的；2）物体始终保持弹性状态，应力与应变之间的关系是线性的；3）边界条件中不包括接触条件。
19虚功原理？3答：外力在虚位移上所作的功等于因虚位移引起的虚应变能，dS u p dV u b dV i
S i i V i ij V ij p δδδεσ???+
= 20弹性力学有限元法的步骤？3答：将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用每个单元假设的近似函数来分片地表示求解域上待求的未知位移场函数，使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题，通过虚功原理建立弹性力学问题的有限元列式。
21形函数的性质？3答：1）在节点上形函数的值满足),,(01),(N i m j i i
j i j y xj ij j ≠=??
?==当当δ；2）在单元中任一点有：Ni+Nj+Nm=1；3）3节点三角形单元的形函数是线性的。
22面积坐标与直角坐标的转换关系式？ 答：??
??????????????????=??????????y x c b a c b a c b a A L L m m m j j j i i i m j i 121L ，m m j j i i L x L x L x ++=x m m j j i i L y L y L y ++=y
??
??????????????????=??????????m j i m j i m j i L L y y y x x y x L x 1111 22应变矩阵和应力矩阵，弹性矩阵的表达式？3 答：Lu v u x y y x x v y u y x u xy y x =??????????????
??????????????????=????????????????????+??????=??????????=0
02νεεεε ，L 为平面问题的微分算子。 [][]e e m j i e m j i
e Bu u B B B u N N N L LuLNu ====ε，B 为应变矩阵，分块子矩阵是： ??????????=i i i i i b c c b A B 0021 （i ，j ，m ） 应力量：e e e e xy y Su Bu C C ===??
??????????=ετσx 弹性矩阵：???????????
?-=21010100νν称对o e C C , 2001E ν-=o C 。对于平面应力问题，0E =E ，0ν=v ；对于平面应变问题。0E =E/（201ν-），0ν=v/（01ν-）。这里的E 是弹性模量，v 是泊松比。
23单元刚度矩阵特性？3 答：1)对称性；2）奇异性；3）主元恒为正，即kii=0。
24在划分单元时原则？答：在划分单元时，应尽可能集中力的作用点作为节点，该集中力即为节点载荷。这样，在单元分析阶段不对其进行处理，到整体分析阶段再直接进行累加。
25整体刚度矩阵的特点？3答：1）整体钢度矩阵K 中一列元素的物理意义是要使弹性体的节点自由度发生单位位移，而其他节点自由度都保持零位移的状态下，需要施加的与节点自由度对应的节点力；2）整体刚度矩阵K 的主元素总是正的；3）整体刚度矩阵K 是对称矩阵；4）整体刚度矩阵K 是一个虚疏矩阵，如果遵守一定的节点编号规则，可使非零元素集中于对角线附近而呈带状；5）与单元刚度矩阵类似，整体刚度矩阵K 也是一个奇异矩阵。 26引入位移边界条件的方法？3答：1）对角元素改1法；2）对角元素乘大数法。
27处理应力结果的方法？3答：1）取相邻单元应力的平均值；2）取围绕节点各单元应力的平均值。
28为了保证解答的收敛性，要求位移模式必须满足三个条件？
答：1）位移模式必须包含单元的刚度位移；2）位移模式必须包含单元的常应变；3）位移模式在单元要连续。 29多项式位移模式阶次的选择原则？答：选择多项式位移模式阶次考虑的因素：1）满足完备性和协调性的要求；2）应该与局部坐标系的方位无关——几何各向相同性；3）多项式的项必须等于或大于单元节点的自由度数。 30矩形单元有明显的缺点？
答：1）不能适应斜交边界和曲线边界；2）不便于对不同部位采用不同大小的单元，因此直接应用受到限制。 31弹塑性变形问题依材料非线性性质可以分为两类？
答：1）物性不依赖时间的弹塑性问题；2）弹性随时间变化的粘弹塑性问题。
32弹塑性有限元方程求解方法？4答：由于弹塑性变形条件下应力与应变间的非线性关系，弹塑性体形状的累积变化一般不能像弹性问题一样能一次算出，通常将载荷分解为若干个增量逐步加上去，即按增量法求解。 33弹塑性有限元计算应注意的几个问题？4
答：（1）非线性方程组求解方案。一般用增量法即沿加载路径进行逐步加载将非线性方程线性化求解，而每个加载步的计算都涉及若干次迭代计算。（2）变形区弹塑性状态的判定。
1）弹性区式()(
)e p t t ij t t p t ij t C C Y f Y f =<
t ij t t p t ij t C C Y f Y f =<≥?+?+0,,0,,εσε
σ（3-41）4）过渡区式()()0,,0
,,≥
σ（3-42）。
（3）弹塑性计算加载增量步长的选定。为保证弹塑性有限元计算的精度和收敛性，必须选定合理的加载增量步长，对初始设定的加载步长加以约束。
34凝固模拟包括哪些容？6答：逐渐浇注、凝固过程中，1)流动场；2）温度场；3）应力应变场；4）结晶，组织，力学性能等宏观、微观多方面、多物理行为的数值模拟。
35凝固模拟解析包括哪些容？6
答：逐渐浇注、凝固过程中，1）流动解析；2）传热解析；3）应力应变解析；4）结晶、组织、相结构解析。 36数理方程的求解方法？6答：作为一种微分性质的方程，对其进行数值求解，首先需要将值域离散化，将值域差分化，离散化和差分化实质上就是将数理方程复杂的求解过程有序化，代数化。
37辐射换热基本特点？6答：1）只要物体温度T>0K ，物体就有辐射本领；2）存在近程及远程效应；3）存在热动平衡；4）在高温时更加重要，与△T 成正比；5）存在着吸收、反射与穿透；6）物性随波长和方向而变；7）无须任何介质，可以穿过真空和低温区。
38等温线（面）特点？6答：1）不能相交；2）对连续介质，只能在物体边界中断或完全封闭；3）沿等温线（面）无热量传递；4）等温线的疏密可直观反映出不同区域温度梯度（即热流密度）的相对大小。
39导热微分方程物理意义？6答：（导入微元体的总热流量）+（微元体热源的生成热）=（微元体能的增量）+（导出微元体的总热流量）：微元体升温所需的热量应等于流入微元体的热量（导入导出热量差）与微元体产生的热量的总和。p
p c q z T y T x T c t ρρλ+???? ????+??+??=??222222T
40用有限差分方法求解导热问题的基本步骤？
答：1）根据问题的性质确定导热微分方程式、初始条件和边界条件；2）对区域进行离散化，划分网格，确定计算节点；3）建立离散方程，对每一个节点写出表达式；4）求解线性方程组和对结果进行分析。
41塑性成形过程的数值模拟步骤？7答：确定了分析计算的基本方案后，就可以按建模（即建立几何模型）、分网（即建立有限元模型）、加载（即给定边界条件）、求解和后处理（即计算结果的可视化）等几个步骤实施分析计算。 42塑性成形模拟的特点？7
答：1）工件通常不是在已知的载荷下变形，而是在模具的作用下变形，而模具的型面通常是很复杂的。处理工件与复杂的模具型面的接触问题增大了模拟计算的难度；2）塑性成形中往往伴随着温度的变化，在热成型和温成形中更是如此，因此为了提高模拟精度，有时要考虑变形分析和热分析的耦合作用，塑性成形还会导致材料微观组织性能的变化，如变形结构、损伤、晶粒度等的演化，考虑这些因素也会增加模拟计算的复杂程度。 43薄壳理论是建立在两个基尔霍夫假定的基础上的，这两个假定是什么？7
答：1）变形前垂直于中面的法线杂在变形后仍然是直线，与变形后的中面保持垂直，称为直法线假定；2）垂直于中面方向的应力与其它应力相比可以忽略不计。
44初始速度场的产生方法？答：1）工程近似法。对于变形毛坯形状和边界条件比较简单的情况，可以采用能量法、上限法等工程计算方法求得近似速度场；2）网格细分法。
45数学模型的离散化容？3答：1）离散格式的选择；2）动量方程的离散；3）连续性方程的离散。
46铸造液态金属的流动属于带有自由表面、粘性、不可压缩、非稳态三维流动，请写出他的运动状态动量守恒方程和质量守恒方程？3 答：???? ????+??+??++??-=??+??+??+??2222221z u y u x
u g x p z u w y u x u u t u x γρν
???? ????+??+??++??-=??+??+??+??2222221z v y v x
v g y p z v w y v x v u t v y γρν ???
? ????+??+??++??-=??+??+??+??2222221z w y w x w g z p z w w y w x w u t w z γρν质量守恒方程（连续性方程）0=??+??+??+??z u y u x u t u 47写出铸件三维温度场数值模拟求解的初始条件函数表达式？3答：对于三维温度场，一般有如下初始条件函数式：
()t z T ，，，y x f t =，初始时刻（t=0），铸件部分：()00，
，，z y x f T c cast =；铸型部分：()00mold ，，，z y x f T m = 48有限元法的基本思想？答：有限元法把连续体离散成有限个单元，每个单元的场函数是只包含有限个待定节点参量的简单场函数，这些单元场函数的集合就能近似代表整个连续体的场函数。根据能量方程或加权残量方程科建立有限个待定参量的代数方程组，求解次方程组就得到有限元法的数值解。
49有限单元法中“离散”的含义是什么？有限单元法是如何将具有无限自由度的连续介质问题转变成有限自由度的问题？位移有限元法的标准化程式是怎样的？
答：（1）离散：将连续区域分散成有限多个区域。（2）给每个单元选择合适的位移函数近似地表示单元位移分布规律，即通过插值以单元节点位移表示任意点的位移。因为节点位移个数是有限的，故无限子自由度问题就转变成了有限自由度的问题。（3）有限元法的标准化程式：结构或区域离散、单元分析、整体分析、数值求解。 50什么叫做节点力和节点载荷？两者有什么不同？为什么应该保留节点力的概念？
答：（1）节点力：节点对单元的作用力。节点载荷：包括集中力和将体力、面力按静力等效原则移植到节点形成的等效载荷，原载荷和移植后的载荷在虚位移上的虚工相等。（2）相对与整体结构来说，节点力是力，节点在是外力。
（3）节点力的概念在建立单元刚度方程的时候需要用到。
51单元刚度矩阵和整体刚度矩阵各有哪些性质？单元刚度系数和整体刚度系数的物理意义是什么？
答：（1）单刚：对称性，奇异性；整刚：对称性，奇异性，稀疏性。（2）单刚系数ij k ：单元节点位移向量中第j 个自由度发生单位位移而其他位移分量为零时，在第i 个自由度方向引起的节点力。整体刚度矩阵K 中每一列元素的物理意义是：要迫使结构的某节点位移自由度发生单位位移，而其他节点位移都保持为零的变形状态，在所有各节点上需要施加的节点载荷。
52什么是形函数？答：形函数是一种只与单元的形状、节点的配置及插值方式有关的数学插值函数，它规定了从节点DOF 值到单元所有点出DOF 值得计算方法，决定了单元位移场的基本形态。
53在有限元法诞生前，求解弹性力学定解问题的基本方法有哪些？答：按应力求解、按位移求解、混合求解。 54什么叫应变能？什么叫外力势能？试叙述势能变分原理和最小势能原理，并回答下列问题：势能变分原理代表什么控制方程和边界条件，其中附加了哪些条件？
答：（1）在外力作用下，物体部将产生应力σ和应变ε，外力所做的功将以变形能的形式储存起来，这种能量称为变能。（2）外力势能就是外力所做功的负值。（3）势能变分原理：在所有满足边界条件的协调位移中，那些满足静力平衡条件的位移使物体势能泛函数驻值，即势能的变分为零（变分方程）。对于线性弹性体，势能取最小值，即此时的势能变分原理就是著名的最小势能原理。 55什么是强形式，什么是弱形式？答：所谓强形式，是指由于物理模型的复杂性，各种边界条件的限制，使得对于所提出的微分方程，对所需要求得的解的要求太强。也就是需要满足的条件太复杂。弱形式一般是指对强形式方程（即微分方程）的积分方程形式，这是因为满足微分方程的解必定也满足相应的积分方程。等效积分形式通过分部积分，称式0)v)F(u E )()C T
T =Γ+Ω??ΓΩd d u D v （（为微分方程的弱形式，其中，C ，D ，E ，F 是微分算子。相对而言，
定解问题的微分方程称为强形式。区别：弱形式得不到解析解。 56为了使计算结果收敛于精确解，位移函数需要满足哪些条件？
答：只要位移函数满足两个基本要求，即完备性和协调性，计算结果便收敛于精确解。
57为什么采用变分法求解通常只能得到近似解？变分法的应用常遇到什么困难？Ritz 法收敛的条件是什么？ 答：①如果真实场函数包含在试探函数，则变分法得到的解答是精确的。然而，通常情况下试探函数不会将真实函数完全包涵在，实际计算时也不可能取无穷多项。因此，试探函数只能是真实场函数的近似。所以变分法求解只能通常只能得到近似解。②采用变分法近似求解，要求在整个求解区域预先给出满足边界条件的场函数。通常情况下，这是不可能的，因而变分法遭遇了困境。③Ritz 法的收敛条件是要求试探函数具有完备性和连续性，也就是说，如
目录 一．设计方案 (1) 二．软件设计 (8) 三．总结与体会 (13) 四．致谢 (13) 五．原理图 (14) 一.设计方案 (一).硬件设计 1.整体设计 在PC系统中都装有异步通信适配器，利用它可以实现异步串行通信。适配器的核心元件是可编程的intel8251芯片，它使PC有能力与其他具有RS-232标准的接口的计算机或设备进行通信，而MCS-51单片机本身具有一个双全工的串行口因此只要配上电平转换电路就可以和RS-232接口组成一个简单的通信通道。 简单的PC与单片机通信只要3根线就可以了，单片机的TXD、RXD与PC的RXD、TXD分别相连，连接地线。由于51系列单片机的串行口使用的是TTL电平，因此在PC和单片机间要有RS-232电平转换电路，图1所示为PC与单片机的通信图。
图1.PC与单片机的通信图 2.单片机与PC机接口设计 对于51系列单片机，利用其RXD线、TXD线和一根地线，就可以构成符合RS-232接口标准的全双工串行通信口，这是PC机和单片机最简单的零调制经济型连接，是进行全双工通信所必须的最少线路。 采用MAX232芯片的PC机与单片机串行通信接口电路，与PC机相连采用PC 机的9芯标准插座。 具体连接如下图2所示：单片机要和PC机实现串口通信，需要电平转换，因为单片机使用的是TTL电平，而PC机串口使用的是RS232电平，运用MAX232芯片实现TTL电平与RS232电平转换：通过其第9引脚和第10引脚分别与单片机第10引脚和第11引脚连接，通过第7引脚和第8引脚分别与PC机串口第2引脚和第3引脚连接，就能使实现单片机与PC机的电平转换、连接和通信。 图2. 单片机与PC机接口连接图 （1）RS-232电平转换器—MAX232 MAX232是TTL--RS232电平转换的典型芯片，按照芯片的推荐电路，取振荡电容为uF的时候，若输入为5V,输出可以达到-14V左右，输入为0V ,输出可以达到14V,在扇出电流为20mA的时候，处处电压可以稳定在 12V和-12V.因此，在功耗不是很大的情况下，可以将MAX232的输出信号经稳压块后作电源使用。RS-232不能和TTL电平直接相连，必须进行电平转换。本设计选用MAX232。MAX232的引脚图如下图3所示：
计算机辅助设计在材料生产中的应用 学院材料科学与工程 专称防腐131班 姓名蓝文程
计算机辅助设计在材料生产中的应用 摘要 计算机辅助设计是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作,简称CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。 随着现代计算机技术的飞速发展，计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）在生产中的应用日益广泛，本文主要从计算机辅助设计在材料生产中的应用等方面阐述了其在材料计中的显著优势，并对目前国内企业产品开发过程三维CAD系统应用现状和存在问题进行了分析。 关键词：计算机辅助设计三维CAD 应用
1 绪论 开始于上世纪50年代后期的计算机辅助设计技术，从最初的仅仅被简单的作为图板的替代品到70年代的二维制图过度到三维建模再到现在的集产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造、数据管理于一体的智能CAD技术，计算机辅助设计经历了一个漫长又曲折的发展历程。在今天，CAD技术越来越广泛的用于生产中。
2CAD技术从二维CAD向三维CAD的过渡 2.1CAD简介 计算机辅助设计是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于材料、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Computer Aided Manufacturing，CAM）和产品数据管理技术（Product Data Management，PDM）及计算机集成制造系统（Computer Integrated manufacturing system，CIMS）集于一体。 产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(Intelligent CAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。 以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。 CAD技术正从二维CAD向三维CAD过渡。三维设计软件具有工程及产品的分析计算、几何建模、仿真与试验、绘制图形，工程数据库的管理，生成设计文件等功能。三维CAD 技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率得以迅速提高。我国CAD技术的研究、开发和推广已取得较大进展，产品设计已全面完成二维CAD技术的普及，结束了手工绘图的历史，对减轻人工劳动强度、提高经济效益起到了明显的作用。有相当一部分CAD应用较早的企业已完成了从二维CAD向三维CAD转换，并取得了巨大的经济效益和社会效益。随着市场经济的逐步深入，市场竞争日趋激烈，加强自身的设计能力是提高企业对市场变化和小批量、多品种
HyperWorks复合材料仿真优化技术及应用 复合材料以其比强度、比模量高，耐腐蚀、抗疲劳等优点，在工业界得到了越来越多的应用。特别是在航空航天方面，由于钢铁和有色合金很难满足日趋苛刻的重量、力学等设计性能要求，复合材料更是得到了广泛的应用。波音787和A350飞机的复合材料用量都超过50%，同时也在研发过程中面临许多重大挑战，除了大量的小样件和部段试验件的试验测试，仿真优化技术也是解决各种技术难题，缩短研发周期的重要技术手段。 Altair 公司是世界领先的工程设计技术开发者，旗舰产品HyperWorks软件包含了HyperMesh、OptiStruct、RADIOSS、MotionView、HyperStudy等著名模块，是全球领先的企业级产品创新解决方案。过去10年，Altair公司投入巨大的人力物力，跟航空工业界紧密合作，基于HyperWorks软件平台，开发了复合材料建模、仿真、优化、可视化后处理等技术，目前已经在空客和波音等公司得到大量应用。 复合材料建模技术 HyperMesh是目前世界上最著名的CAE前处理软件，提供了无与伦比的建模功能和最广泛的CAD和CAE 软件接口。针对复合材料，HyperMesh提供了专业的复合材料前处理模块HyperLaminate，具有直观便捷的用户界面（如图1所示），可以快速地对复合材料模型进行创建、检查和编辑，直观定义每一铺层的厚度、角度及材料属性（纤维及基体），定义各种复合材料失效准则等。 HyperMesh支持ply+stack的复合材料铺层定义方式，即定义出各复合材料物理铺层的范围（用单元集表示），一个物理铺层对应一个ply卡片，然后通过stack卡片把各个ply按次序层叠起来，形成完整的层合板。例如，复合材料T型长桁与蒙皮胶接结构可以通过图2所示的方法来定义。
《化学与人类文明》课程论文 化学材料的发展与应用 学院：机械学院 专业：机械制造及其自动化 班级：机制101 学号： 学生姓名： 电子信箱： 2012年12月12日
化学材料的发展与应用 摘要：随着现代科学技术的飞跃发展，以前传统的材料早已不能满足我们人类的需求和发展，为了获得更多满足人类工业和日常生活中所需要的具有特定性能的材料，化学材料先如今得到了很大的发展，化学材料不仅获得了传统材料的有点，还具备了一些特殊的功能，极大的满足了工业生产和生活所需。本文章分析了一些常见的化学材料的应用和发展状况，并提出了未来材料化学的发展趋势的一些简单看法。 关键词：材料化学；化学材料；性能；应用；发展 化学与材料息息相关，面对传统的材料不能满足工业生产、日常生活的时候，世界上各国都已开始把目光看向了材料化学，材料化学的发现和使用，使之研发出一系列的新材料，材料化学在原子和分子的水准上设计新材料的战略意义有着广阔的应用前景。然而，材料化学在发挥巨大作用的同时也不短的推动自身理论与技术水平的提高，并且为材料工程的发展带来了新的活力和更加广阔的发展空间。 1材料化学简介 材料化学是材料科学的一个重要分支，也是材料科学的核心部分，在新材料的发现和合成，制备和修饰工艺的发展以及表征方法的革新等领域所作出了的独到贡献。材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品的性质的物质，是人们利用化合物的某些功能来制作物件时用的化学物质。而化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、件能、反应和应用的学科。材料与化学试剂不同，后者在使用过程中通常被消耗并转化成别的物质，而材料则一般可重复持续使用，除了正常消耗以外，它不会不可逆的转变为别的物质。化学则是关于物质的组成，结构和性质以及物质相互转变的研究。显然，材料科学和化学的对象都是物质，前者注重的是宏观方面，而后者则关注原子和分子水平的相互作用。材料化学正是这两者结合的产物，它是关于材料的结构、性能，制备和应用的化学。2化学材料的分类、功能及应用 材料一般按其化学组成，结构进行分类。通常可把材料分成金属材料，无机非金属材料，聚合物材料和复合材料四大类。此外，随着材料科学的迅猛发展，
设计说明书 设计题目 完成日期年月日 专业班级自动化12本 设计者 指导教师
课程设计成绩评定
目录 引言 (2) 1 设计方案概述 (2) 1.1 设计内容 (2) 1.2 设计方案 (2) 2硬件部分设计 (3) 2.1温度检测电路 (3) 2.2单片机连接电路 (4) 2.3 LCD显示部分 (5) 3软件部分设计 (6) 3.1 周期采样程序 (6) 3.2 数字滤波程序 (7) 3.4 总程序 (9) 4心得与体会 (10) 参考文献 (11)
引言 温度是工业对象中一种重要的参数，特别在冶金、化工、机械各类工业中，广泛使用各种加热炉、热处理炉和反应炉等。由于炉子的种类不同，因此所采用的加热方法及燃料也不同，如煤气、天然气、油和电等。但是就其控制系统本身的动态特性来说，基本上属于一阶纯滞后环节，因而在控制算法上亦基本相同。 本次设计是电加热炉温度自动控制系统。该系统利用单片机可以方便地实现对PID参数的选择与设定；实现工业过程中PID控制。它采用温度传感器热电偶将检测到的实际炉温进行A/D转换，送入计算机中，与设定值比较出偏差。对偏差按PID规律进行调整，得出对应的控制量来控制固态续电器、调节电炉的加热功率，从而实现对炉温的控制。利用单片机实现温度智能控制，能自动完成数据采集、处理、转换、并进行PID控制。在设计中应该注意，采样周期不能太短，否则会使调节过程过于频繁，这趟，不但执行机构不能反应，而且计算机的利用率也大为降低；采样周期不能太长，否则会使干扰无法及时消除，使调节品质下降。 1 设计方案概述 1.1 设计内容 某工业电炉在对产品进行加工的过程中，炉温从室温上升到1000℃应为30min，然后温度保持到1000℃，其时间为1小时。最后断电，使电炉自然冷却。电炉的加热源是热阻丝，利用大功率可控硅控制热阻丝两端所加的电压大小，来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。 炉温控制的基本原理是：改变可控硅的导通角即改变电热炉加热丝两端的有效电压，有效电压可在0～140V内变化。温度传感器是通过一只热敏电阻及其放大电路组成，温度越高其输出电压越小。外部LED灯的亮灭表示可控硅的导通与关断的占空比时间，如果炉温低于设定值则可控硅导通，系统加热，否则系统停止加热，炉温自然冷却到设定值。 设计要求为：一个以单片机为核心，包括主要过程输入输出通道及主要接口，外配LED显示、键盘操作以及包括传感变送器及执行器的小型计算机控制系统。 1.2 设计方案 该控制系统使用单片机作为微处理器，连接温度传感器、A/D转换、温度控制电路，并附加显示部分及键盘部分。它可以实时地显示温度，实现对温度的自动控制并设有报警电路。还可以通过键盘对PID参数进行设置。 该控制系统使用热电偶测出电阻炉实际温度并转换成电压信号。此电压信号经过温度检测电路转换成与炉温相对应的数字信号送入单片机，而单片机经过数据处理后，控制显示部分显示温度。此外，将温度与设定值比较，根据设定计算出控制量，通过控制电阻丝两端交流电压的通断时间比例来实现电阻丝发热量的控制。
ANSYS复合材料仿真分析及其在航空领域的应用 复合材料，是由两种或两种以上性质不同的材料组成。主要组分是增强材料和基体材料。复合材料不仅保持了增强材料和基体材料本身的优点，而且通过各相组分性能的互补和关联，获得优异的性能。复合材料具有比强度大、比刚度高、抗疲劳性能好、各向异性、以及材料性能可设计的特点，应用于航空领域中，可以获得显著的减重效益，并改善结构性能。目前，复合材料技术已成为影响飞机发展的关键技术之一，逐渐应用于飞机等结构的主承力构件中，西方先进战斗机上复合材料使用量已达结构总重量的25%以上。飞机结构中，复合材料最常见的结构形式有板壳、实体、夹层、杆梁等结构。板壳结构如机翼蒙皮，实体结构如结构连接件，夹层结构如某些薄翼型和楔型结构，杆梁结构如梁、肋、壁板。此外，采用缠绕工艺制造的筒身结构也可视为层合结构的一种形式。一.复合材料设计分析与有限元方法复合材料层合结构的设计，就是对铺层层数、铺层厚度及铺层角的设计。采用传统的等代设计（等刚度、等强度）、准网络设计等设计方法，复合材料的优异性能难以充分发挥。在复合材料结构分析中，已经广泛采用有限元数值仿真分析，其基本原理在本质上与各向同性材料相同，只是离散方法和本构矩阵不同。复合材 料有限元法中的离散化是双重的，包括了对结构的离散和每一铺层的离散。这样的离散可以使铺层的力学性能、铺层方向、铺层形式直接体现在刚度矩阵中。有限元分析软件，均把增强材料和基体复合在一起，讨论结构的宏观力学行为，因此可以忽略复合材料的多相性导致的微观力学行为，以每一铺层为分析单元。二.ANSYS复合材料仿真技术及其在航空领域应用复合材料具有各向异性、耦合效应、层间剪切等特殊性质，因此复合材料结构的精确仿真，已成为现代航空结构的迫切需求。许多CAE程序都可以进行复合材料的分析，但是大多程序并没有提供完备的功能，使复合材料的精确仿真难以完成。如有些程序不提供非线性分析能力，有些不提供层间剪切应力的求解能力，有些不提供考虑材料失效破坏继续计算能力等等。ANSYS作为一款著名的商业化大型通用有限元软件，广泛应用于航空航天领域，为飞机结构中的复合材料层合结构分析提供了完整精确的解决方案。1.复合材料的有限元模型建立针对飞机结构中的复合材料层合板、梁、实体以及加筋板等结构类型，ANSYS提供一种特殊的复合材料单元———层单元，以模拟各种复合材料，铺层数可达250层以上，并提供一系列技术模拟各种复杂层合结构。复合材料层单元支持非线性、振动特性、热应力、疲劳断裂等各种结构和热的分析功能和算法。2.复合材料的层合结构定义：■铺层结构：ANSYS对于每一铺层可先定义材料性质、铺层角、铺层厚度，然后通过由下到上的顺序逐层叠加组合为复合材料层合结构；也可以通过直接输入材料本构矩阵来定义复合材料性质。■板壳和梁单元截面形状：ANSYS利用截面形状工具可定义矩形、I型、槽型等各种形式；还可以定义各种函数曲线以模拟变厚度截面。3.特殊层合结构的模拟：?变厚度板壳铺层切断：将切断的某铺层厚度定义为零，即可模拟铺层切断前后的板壳实际形状。（图1上）?不同铺层板壳的节点协调：ANSYS板壳层单元的节点均可偏置到任意位置，使不同铺层数板壳的节点在中面或顶面、底面对齐。（图1下）?蜂窝/泡沫夹层结构：ANSYS通过板壳层单元来模拟夹层结构的特性，夹层面板和芯子可以是不同材料。（图2）?板－梁－实体组合结构：ANSYS将实体、板壳与梁等不同类型单元通过MPC技术相联系，各类单元的节点不需要重合并协调，便于飞机等复杂结构模型的处理。4.复合材料有限元模型的检查：复合材料结构模型建立后，可以将板壳和梁单元显示为实际形状，还可以通过图形显示和列表直观地观察铺层厚度、铺层角度和铺层组合形式，方便模型的检查及校对。（图3）5.复合材料层合结构分析ANSYS层单元支持各种静强度刚度、非线性、稳定性、疲劳断裂和振动特性等结构分析。完成分析后，可以图形显示或输出每个铺层及层间的应力和应变等结果（虽然一个单元包含许多铺层），根据这些结果可以判断结构是否失效破坏和满足设计要求。6.复合材料失效准则ANSYS已经预定义了三种复合材料破坏准则来评价复合材料结构安全性，包括最大应变/应力失效准则，蔡－吴（Tsai-Wu）准则。每种强度准则均可定义与温度相关，考虑不同温度下的材料性能。另外，用户也可自定义最多达六种的
华中科技大学博士研究生入学考试 《先进材料成形技术与理论》考试大纲 一、《先进材料成形技术及理论》课程概述 编号：MB11001 学时数：40 学分：2.5 教学方式：讲课30、研讨6、实验参观4 二、教学目的与要求： 材料的种类繁多，其加工方法各异，近年来随同科学技术的发展，新材料、材料加工新技术不断出现。本课程将概述材料的分类及其加工方法的选择；重点介绍液态金属精密成形、金属材料塑性精确成形及金属连接成形等研究与应用领域的新技术、新理论；阐述材料加工中的共性与一体化技术。本课程作为材料加工工程专业的学位课，将使研究生对材料加工的新技术与新理论有个全面的了解，引导研究生在大材料学科领域进行思考与分析，为从事材料加工工程技术的研究与发展奠定基础。 三、课程内容： 第一章材料的分类及其加工方法概述 1.1材料的分类及加工方法概述 1.2材料加工方法的选择（不同材料）及不同加工方法的精度比较（同一种材料） 1.3材料加工中的共性（与一体化）技术 1.4材料加工技术的发展趋势 第二章液态金属精密成形理论及应用 2.1 材料液态成形的范畴及概述 2.2 消失模精密铸造原理及应用(原理、关键技术、应用实例、缺陷与防治) 2.3 Corsworth Process新技术(精密砂型铸造：锆英（砂）树脂砂型、电磁浇注、热法旧砂再生) 2.4 半固态铸造成形原理与技术（流变铸造、触变成形、注射成形） 2.5 铝、镁合金的精确成形技术（金属型铸造、压铸、反重力精密铸造、精密熔模铸造等） 2.6 特殊凝固技术（快速凝固、定向凝固、振动凝固） 2.7 金属零件的数字化铸造（铸件三维造型、工艺模拟及优化、样品铸件快速铸造、工业化生产及 其设计） 2.8 高密度粘土砂紧实机理及其成形技术（高压造型、气冲造型、静压造型） 第三章金属材料塑性精密成形工艺及理论 3.1 金属塑性成形种类与概述 3.2金属材料的超塑性及超塑成形（概念、条件、成形工艺） 3.3 复杂零件精密模锻及复杂管件的精密成形（精密模锻、复杂管件成形） 3.4 板料精密成形（精密冲裁、液压胀形、其它板料精密成型） 3.5 板料数字化成形（点（锤）渐进成形、线渐进（快速）成形、无模（面、液压缸作顶模）成形）
第一章绪论 制造业是提高国家工业生产率、经济增长、国家安全及生活质量的基础，是国家综合实力的重要标志。现如今我国制造业面临巨大挑战，因而加强材料成形加工技术与科学基础研究，大力采用先进制造技术，对国民经济的发展具有重要意义。 材料成形加工技术与科学既是制造业的重要组成部分，又是材料科学与工程的四要素之一，对国民经济的发展及国防力量的增强均有重要作用。“新一代材料精确成形加工技术”与“多学科多尺度模拟仿真”是现代两个重要学科研究前沿领域。高新技术材料的出现，将加速发展以“精确成形”及“短流程”为代表的材料加工工艺，包括：全新的成形加工方法与工艺，及传统成形加工方法的改进与工序综合。“模拟仿真”是产品计算机集成制造、敏 捷制造的主要内容，是实现制造业信息化的先进方法。并行工程已成为产品及相关制造过程 集成设计的系统方法，以计算机模拟仿真与虚拟现实技术为手段的虚拟制造设计将是先进制造技术的重要支撑环境。网络化、智能化是现代产品与工艺过程设计的趋势，绿色制造是现代材料加工技术的进一步发展方向。 面对市场经济、参与全球竞争，必须加强材料成形加工科学与技术的基础和应用研究。 只有使用先进的材料加工技术，才能获得高质量产品的结构和性能，这些高性能的先进材料包括传统材料和新材料。发展材料成形加工技术对我国制造业以高新技术生产高附加值的优质零部件有积极作用，可扩大材料及制造范围、提高生产率、降低产品成本、增强企业国际竞争能力。 制造业在过去的几年中发生了巨大变化，而现代高科技及新材料的出现将导致材料成形 加工技术的进一步发展与变革，出现全新的成形加工方法与工艺，传统加工方法不断改进并走向工艺综合，材料成形加工技术则逐渐综合化、多样化、柔性化、多科学化。
中学化学和现代化学科学发展《基础教育课程改革纲要》中这样明确指出，要改变课程内容“难、繁、偏、旧”和过于注重书本知识的现状，加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系，关注学生的学习兴趣和经验，精选终身学习必备的基础知识和技能。可见在新课程中课程内容的改革同样占有重要的地位。高中化学新课程以提高学生科学素养为宗旨，其课程内容的选择改变了传统的以物质结构为基础、以元素周期律为主线的知识体系，突出化学基本观念的主导作用，注重在社会背景中引导学生学习化学知识，并将科学探究作为重要的课程内容。而在不同的课程模块中课程内容既具有连续性，又具有层次性。 中学化学的教育改革要注意以下几个问题： 1.学科的现状与发展趋势及社会需求是教育改革的基础和推动力。 2.要学习并重视现代教育学和学科教学研究所提供的新理念和方法论。 3.探究性学习仍然是教育改革的突破口。 4.要区分职业性要求和素质性要求。 5.学段的衔接更着重于能力。 中学化学教师要想更好的理解新教材的内容选择上的变化，更好的使用新教材，就应该进一步明确现代化学发展及其对中学化学的影响。 一、化学学科的成就和地位 1.化学学科的地位
早在1985年，美国学者G.C.皮门特尔指出：“化学是一门中心科学，它与社会多方面的需要有关。化学的基础研究则将有助于我们的后代赖以满足演化中的需要，赖以解决许多难以预期的问题。” 化学是一门承上启下的中心科学。科学可按照它的研究对象由简单到复杂的程度分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游，化学是中游，生命、材料、环境等朝阳科学是下游。化学是中心科学，是从上游到下游的必经之地。 化学又是一门社会迫切需要的中心科学，与我们的衣、食、住（建材、家具）、行（汽车、道路）都有非常紧密的联系。 化学是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等八大朝阳科学（sun-rise sciences)都有紧密的联系、交叉和渗透的中心科学。 今天，在人类社会发展过程中迫切需要解决的几个重大问题：环境、粮食、能源、生命进化等，都需要化学的参与。 2.20世纪化学的重大成就 在20世纪的100年中，化学与化工取得了空前辉煌的成就。“空前辉煌”数字（3771万，2001）。1900年在Chemical Abstracts(CA)上登录的从天然产物中分离出来的和人工合成的已知化合物只有55万种。化学是以指数函数的形式向前发展的。 报刊上常说20世纪发明了六大技术: 1.包括无线电、半导体、芯片、集成电路、计算机、通讯和网络等的信息技术；
第二章压电复合材料有限元分析方法 2.1 1—3型压电复合材料常用的研究方法 第一、理论研究，包括利用细观力学和仿真软件进行数值分析的方法。人们对1-3型压电复合材料宏观等效特征参数进行研究时，从不同角度出发采用了形式多样的模型和理论，其中夹杂理论和均匀场理论具有代表性。夹杂理论的思想是，从细观力学出发，将1-3形压电复合材料的代表性体积单元（胞体）作为夹杂处理。求解过程中，使用的最著名的两个模型为：Dilute模型和Mori-Tanaka模型。夹杂理论的优点是其解析解能较好地反映材料的真实状况，解精度较高；缺点是其解题和计算过程烦琐，有时方程只能用数值方法求解。均匀场理论的思想是基于均匀场理论和混合定律，同时借助1-3型压电复合材料的细观力学模型导出其宏观等效特征参数。其基本的研究思路是：假设组成复合材料的每一相中力场和电场均匀分布，结合材料的本构方程得到1-3型压电复合材料的等效特征参数。Smith，Auld采用此理论研究了1-3型压电柱复合材料的弹性常数、电场、密度等等效特征参数。Gordon，John采用此理论研究了机电耦合系数、耗损因子、电学品质因子等等效特征参数。Bent, Hagood和Yoshikawa等基于此理论对交叉指形电极压电元件等效特征参数进行了研究。均匀场理论优点在于物理模型简单，物理概念清晰，计算也不复杂，并具有相当的精度和可靠性；不足在于其假设妨碍了两相分界面上的协调性。有限元作为一种广泛应用于解决实际问题的数值分析方法，将其引入压电复合材料研究中具有重要的意义。John，Gordon等用有限元方法分析了1-3型压电柱复合材料中压电柱为方形柱、圆形柱、二棱柱时的力电耦合系数及其波速特性，得到了压电柱在几何界面不同的情况下的等效力电耦合系数及等效波速曲线。 第二、实验研究。Helen，Gordon等对1-3型压电复合材料的宏观等效特征参数进行了理论和实验研究，结果表明两者符合良好；LVBT等运用了1-3型压电复合材料进行了声学方面的控制取得了良好的效果；John，Bent等对压电纤维复合材料的性能进行了深入的研究，结果显示压电纤维复合材料在高电场、大外载荷环境下具有优良的传感和作动性能。参数辨识研究是试验研究中重要的一种方法，基本思路是：分析1-3型压电纤维复合材料的响应特性，从中得到其等效宏观的模态和弹性波的传播特性参数。Guraja，Walter等采用的就是这种方法，他们研究了1-3型压电纤维复合材料薄板、厚板、变截面板的响应特性，得到了其相应的声波传播速度c，频率f,机械品质因素Q等参数的表达式，为1-3型压电纤维复合材料在超声波方面的应用提供了依据。 综合对比以上的研究方法，夹杂理论得出的结果比较接近实际结果，但是计算烦琐，而且对于高体积百分比的复合材料其计算结果跟实际相差较大；均匀场理论计算较为简单，但是模糊了两相材料之间的界面作用；实验研究方法是最接近实际的一种方法，但是由于实验条件、测试技术等一系列因素的制约使其不能广泛应用十实际中。由于交叉指形电极压电复合材料的复杂性，利用上面提到的夹杂理论和均匀场理论的方法，很难得到压电元件整体模型的性能状况。而数值研究有限元法，利用先进的分析软件ANSYS进行压电复合材料性能分析，可以超越目前现有的生产工艺和测试技术水平得到比较准确的分析结果，又可以减小压电元件的设计周期，减少实验制作压电元件的材料浪费和设备损耗。 2.2 有限元分析方法概述 有限元法（又称为有限单元法或有限元素法）是利用计算机进行数值模拟分析的方法。诞生于20世纪50年代初，最初只应用于力学领域中，现在广泛应用于结构、热、流体、电磁、声学等学科的设计分析及优化，有限元计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的
材料成型计算机模拟(纯手工打造)
一、名词解释 1计算机模拟的概念：根据实际体系在计算机上进行模拟实验，通过将模拟结果与实际体系的实验数据进行比较，可以检验模型的准确性，也可以检验由模型导出的解析理论作为所作的简化近似是否成功。1 2材料设计是指（主要包含三个方面的含义）：理论计算→预报→组分、结构和性能；理论设计→订做→新材料；按照生产要求→设计→制备和加工方法。1 3数学模拟的定义：就是利用数学语言对某种事务系统的特征和数量关系建立起来的符号系统。 4数学建模是一种具有创新性的科学方法，它将实现问题简化，抽象为一个数学问题或数学模型，然后采用适当的数学方法进行求解，进而对现实问题进行定量分析和研究，最终达到解决实际问题的目的。1 5数学模型的建立方法——理论分析法：应用自然科学中的定理和定律，对被研究系统的有关因素进行分析、演绎、归纳，从而建立系统的数学模型。 6数学模型的建立方法——模拟方法：如果模型的结构及性质已经了解，但是数量描述及求解却相当麻烦。如果有另一种系统，结构和性质与其相同，而且构造出的模型也是类似的，就可以把后一种模型看作是原来模型的模拟，对后一个模型去分析或实验，并求得其结果。 7数学模型的建立方法——类比分析法：如果有两个系统，
的情况为差分方程的收敛性。2 15初截荷法是将塑性变形部分视为初应力或初应变来处理，将塑性变形问题转化为弹性问题的求解方法。4 16刚塑性有限元法不计弹性变形，采用屈服准则和方程，求解未知量为节点速度。5 17凝固模拟技术：用计算机高速度大容量的计算能力，对浇注凝固过程中相关的各物理场进行数值求解，可以预见一定工艺方案下，浇注凝固过程中的各物理行为方式，从而可以推断是否会产生缺陷以及产生缺陷的定量特征。6 18可视化处理：必须按照这些数据既定的数据结构和取值的规定性，通过计算机程序去求解、去识别，并将其组织、构造成相应的图形、图像、曲线乃至动画等等，使其直观可视，直接反应出工程相关的信息，直接揭示出工程相关的因果关系，为铸造工艺的优化提供准确的决策依据。6 19数据阵列：作为数值求解结果的解数据，是一个庞大的数值阵列，这些琐碎而沉繁的数据本身并不能直接向人们揭示充型或凝固过程的物理内涵。6 20前处理：在凝固模拟技术中，值域的离散化、方程的差分化通常被称为前处理。 21后处理：用计算机图形表示分析计算所得的数值结果，结果数据的可视化、动画化通常被称为后处理。 22导热——物体个部分之间不发生相对位移，依靠分子、原
材料学成型试题和答案汇编 一、填空题： 1、合金的液态收缩和凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松的基本原因。 2、铸造车间中，常用的炼钢设备有电弧炉和感应炉。 3、按铸造应力产生的原因不同可分为热应力和机械应力。 4、铸件顺序凝固的目的是防止缩孔。 5、控制铸件凝固的原则有二个，即同时凝固和顺序凝固原则。 6、冲孔工艺中，周边为产品，冲下部分为废料。 7、板料冲裁包括冲孔和落料两种分离工序。 8、纤维组织的出现会使材料的机械性能发生各向异性，因此在设计制造零件时， 应使零件所受剪应力与纤维方向垂直，所受拉应力与纤维方向平行。 9、金属的锻造性常用塑性和变形抗力来综合衡量。 10、绘制自由锻件图的目的之一是计算坯料的质量和尺寸。 二、判断题： 1、铸型中含水分越多，越有利于改善合金的流动性。F 2、铸件在冷凝过程中产生体积和尺寸减小的现象称收缩。T 3、同一铸件中，上下部分化学成份不均的现象称为比重偏折。T 4、铸造生产中，模样形状就是零件的形状。F 5、模锻时，为了便于从模膛内取出锻件，锻件在垂直于分模面的表面应留有一定的斜度，这称为锻模斜度。T 6、板料拉深时，拉深系数m总是大于1。F 7、拔长工序中，锻造比y总是大于1。T 8、金属在室温或室温以下的塑性变形称为冷塑性变形。F 9、二氧化碳保护焊由于有CO2的作用，故适合焊有色金属和高合金钢。F 10、中碳钢的可焊性比低强度低合金钢的好。F 三、多选题： 1、合金充型能力的好坏常与下列因素有关A, B, D, E A. 合金的成份 B. 合金的结晶特征 C. 型砂的退让性 D. 砂型的透气性 E. 铸型 温度
２、制坯模膛有A, B, D, E A. 拔长模膛 B. 滚压模膛 C. 预锻模膛 D. 成形模膛 E. 弯曲模膛 F. 终锻 模膛 ３、尺寸为φ500×2×1000的铸铁管，其生产方法是A, C A. 离心铸造 B. 卷后焊接 C. 砂型铸造 D. 锻造 四、单选题： 1、将模型沿最大截面处分开，造出的铸型型腔一部分位于上箱，一部分位于下箱的造型方法称 A. 挖砂造型 B. 整模造型 C. 分模造型 D. 刮板造型 2、灰口铸铁体积收缩率小的最主要原因是由于 A. 析出石墨弥补体收缩 B. 其凝固温度低 C. 砂型阻碍铸件收缩 D. 凝固温度区间 小 ３、合金流动性与下列哪个因素无关 A. 合金的成份 B. 合金的结晶特征 C. 过热温度 D. 砂型的透气性或预热温度 4、下列合金中，铸造性能最差的是 A. 铸钢 B. 铸铁 C. 铸铜 D. 铸铝 5、确定分型面时，尽量使铸件全部或大部分放在同一砂箱中，其主要目的是 A. 利于金属液充填型腔 B. 利于补缩铸件 C. 防止错箱 D. 操作方便 6、各中铸造方法中，最基本的方法是 A. 金属型铸造 B. 熔模铸造 C. 砂型铸造 D. 压力铸造 7、合金化学成份对流动性的影响主要取决于 A. 熔点 B. 凝固温度区间 C. 凝固点 D. 过热温度 8、确定浇注位置时，将铸件薄壁部分置于铸型下部的主要目的是 A. 避免浇不足 B. 避免裂纹 C. 利于补缩铸件 D. 利于排除型腔气体 9、确定浇注位置时，应将铸件的重要加工表面置于 A. 上部 B. 下部 C. 竖直部位 D. 任意部位 10、铸件形成缩孔的基本原因是由于合金的 A. 液态收缩 B. 固态收缩 C. 凝固收缩 D. 液态收缩和凝固收缩 11、单件生产直径1米的皮带轮，最合适的造型方法是 A. 整模造型 B. 分开模造型 C. 刮板造型 D. 活块造型 12、控制铸件同时凝固的主要目的是 A. 减少应力 B. 消除缩松 C. 消除气孔防止夹砂 13、自由锻件控制其高径比（H/D）为1.5-2.5的工序是 A. 拨长 B. 冲孔 C. 镦粗 D. 弯曲 14、金属材料承受三向压应力的压力加工方法是 A. 轧制 B. 挤压 C. 冲压 D. 拉拔 15、绘制自由锻锻件图时，为简化锻件形状，需加上 A. 敷料 B. 余量 C. 斜度 D. 公差 16、锻造前加热时应避免金属过热和过烧，但一旦出现， A. 可采取热处理予以消除 B. 无法消除 C. 过热可采取热处理消除，过烧则报废。 17、设计和制造机器零件时，应便零件工作时所受拉应力与流线方向 A. 一致 B. 垂直 C. 不予考虑 D. 随意 18、下列钢中锻造性较好的是 A. 中碳钢 B. 高碳钢 C. 低碳钢 D. 合金钢 19、冲孔模或落料模是属于 A. 跳步模 B. 连续模 C. 简单模 D. 复合模 20、在锤上模锻中，带有毛边槽的模膛是 A. 预锻模膛 B. 终锻模膛 C. 制坯模膛 D. 切断模膛 21、模锻件的尺寸公差与自由锻的尺寸公差相比为 A. 相等 B. 相差不大 C. 相比要大得多 D. 相比要小得多 22、锤上模锻时，用来减小坯料某一部分的横截面积以增加坯料另一部分的横截面积，
高科技新材料给生活带来的两面性 众所周知，科技是第一生产力，放眼古今中外，人类社会的每一项进步，都伴随着科学技术的进步。科学技术对人类生活的影响体现在诸多方面，有利亦有弊。一方面，科学技术的进步和普及，为人类提供新的认识外部世界和自身的途径，带来巨大的利益和效益，为人类提供了传播思想文化的新手段，更新人们的思想观念，破除迷信等具有重要意义。同时对于丰富人类的物质生活，提高人类生活质量的改善提供了巨大的帮助，电脑、电话、汽车等现代人类生存的必需品，给人类生活带来了极大的便利。另一方面，人类在享受科学技术带来的众多便利的同时，也深刻的认识到科技对生活带来的负面影响，给我们带来的问题似乎同样越来越让我们难以承受，越来越让我们陷入一种难以自拔的生存困境，甚至不得不让我们付出成倍的代价和加倍的回补，才能平复那些提高和改善背后的塌陷和毁损。 一科学技术给人类生活带来的正面影响。 生物科技给人类生活带来的好处。现代生物科技在我国已经得到了长足的发展，在基因组和蛋白质组、干细胞、生物信息、生物医药、生物育种等前沿领域的原始创新能力不断提升，而生物科技对生活的影响也是深远的。 科技不单单改变了我们的衣、食、住、行，更是改变了我们的各个方面，改变了我们农业的发展，医疗技术的革新，通讯技术的提高，使得我们的生活更加的方便、快捷、幸福。 科技使医疗技术迅猛发展，医疗环境也得到了很好的改善，挽救了大量生命垂危的病人，人类的平均寿命也得到了提高，以前人们认为的绝症，现在都顺利的成功的治疗了，现在发达的医疗技术，也可以是那些看不见光明的盲人，得以重见阳光。 科技也使通讯技术得到了飞跃的提高，因为通讯技术的高速发展，就算是远隔万里，也能通过视频看见对方，所以就有了“地球村”的说法。以前飘洋过海是多么辛酸的事，因为距离的遥远，使人们不知道何年何月才能在见上一面。可现在，不仅有电话手机之类可以随时报告行踪，还有电脑、网络、视频可以随时传递图象，远在大洋彼岸的家人也马上能知道。科技改变了一切，大到一个国家，小到我们每一个人的生活，它改变了人类的历史，使人们迈向更高的文明，我们应该感谢它，但是当人们在享受科技带来的巨大好处的同时，也逐渐意识到科技是一枚双刃剑。 二科学技术给人类生活带来的负面影响。任何事物都具有两面性，科技同样也是一把双刃剑。我们感谢科技丰富了我们的生活，提高了我们的生活质量，但我们也无法阻挡科技负面影响的产生。现代科技给我们提供了我们所需求的东西，而沉溺其带来的便利使我们失去了很多选择的机会和能力，依赖其飞速的发展也使我们成为了现代科技的一部分，被工具化和模式化。要说对人类日常生活的负面影响，相信令人们感触最深的就是现代发达的、时刻陪伴人们左右的信息网络科技了。 电脑。许多年青人有一种错误的观念，他们只需每天坐在电脑前工作即可，很多人已经不习惯手写了，而用WORD处理的文件或信件经常不准确或漏字。”正是这些高科技的设备，使我们丧失了一些基本的能力。 网络。制造的垃圾信息，对青少年的消极影响尤为严重。主要体现在：可能造成青少年信仰的缺失或价值观的多元化，影响青少年正确的人生观、价值观的形成，引起青少年道德意识弱化、社会责任感下降，甚至极容易使青少年做出一些违反常规的事情，走上犯罪的道路；长期上网会引发青少年网络孤独症，人际情感淡漠，对现实社会产生不认可甚至逃避的心理，诱发青少年的双重人格障碍，使青少年变得孤独、敏感、忧郁、警觉、不服从社会规范，甚至出现精神障碍、自杀等情况；在网络环境下，青少年交往的对象、身份都不确定，这就减弱了青少年的社会角色的获得能力，网络交往的虚拟性、自由性，很容易导致人们行为的普遍失范，不利于青少年的社会化，甚至导致青少年社会化的失败。 三、科学合理的利用科技，使之真正造福人类。
ABAQUS 复合材料仿真到底有多强 复合材料具有制造工艺简单、重量轻、比强度高、比刚度大、耐腐蚀等特点，因而其在航空航天、汽车、船舶等领域，都有着广泛的应用。复合材料的大量应用对分析技术提出新的挑战。 Abaqus 针对复合材料的应用有许多独特的优势，包括前后处理建模、静强度分析（包括稳定性分析）、热分析、碰撞分析、失效分析、以及断裂分析等。 一、复合材料固化成型复合材料热固化的过程，可以认为是复合材料预浸料经历一系列温度变化的热固耦合过程。典型的温度变化过程为：由室温升温30分钟到185C,保持1个小时，继续升温到195C,保持2个小时，然后降温到70C以下。整个过程可以采用热固耦合分析，由于基体材料和纤维增强材料的热膨胀系数不一样，一系列的温度变化导致热应力产生，致使结构发生翘曲变形。 下图表示的是采用Abaqus 中的热固耦合功能分析某复合材料结构在热固化后结构发生变形。二、复合材 料后屈曲行为模拟 许多情况下复合材料层合板的屈曲以及后屈曲 行为是要重点考虑的。Abaqus/Standard 中Buckling 和Riks 分析步能够很好的模拟屈曲行为。三、Abaqus 中复合材料的失效准则和损伤模型 Abaqus 中的复合材料失效准则主要有：
U MSTRS 最大应力理论失效准则 U TSAIH Tsai -Hill 理论失效准则 U TSAIW Tsai -Wu 理论失效准则 U AZZIT Azzi -Tsai-Hill 理论失效 准则 U MSTRIN 最大应变理论失效准则 四、Abaqus 中复合材料分层破坏的模拟 复合材料的分层破坏是很严重的失效形式。如何有效的模拟复合材料的分层破坏，是很重要的问题。Abaqus 中复合材料分层破坏的模拟有两种方式：VCCT （虚拟裂纹闭合技术） 和Cohesive 技术。虚拟裂纹闭合技术（VCCT ）VCCT 基于线弹性断裂力学的概念，通过计算不同形式裂纹尖端的能力释放率，与复合材料层间开裂的临界能量释放率相比较。 VCCT 与Abaqus 现有的单元、材料以及求解功能兼容；与网格无关的裂纹定义；只需要定义裂纹界面，无需定义裂纹开裂方向。 VCCT 可以用来确定结构的承载极限以及类似的典型航空复合材料结构的失效模式。Cohesive 技术 在Abaqus 中，采用cohesive 单元技术或基于cohesive 的接触技术来模拟复合材料的分层破坏以及胶结接头的连接。开始分离 分离后 采用Abaqus/Standard 模拟具有加强筋的蒙皮开裂。 五、Z-pin 增强复合材料的模拟 在Abaqus 中，使用VCCT 和cohesive 单元来模拟
河南理工大学 2010-2011 学年第 2 学期 《材料成型计算机模拟》试卷（A 卷） 1.温度场模拟过程中，结晶潜热的处理有______ _____、______ __ __ 和_ __________ _几种方法。 2. 缩孔、疏松预测模型有______ _____、______ __ 、 流导法和 液态金属补缩距离法等。 3.热量传递的三种基本形式有______ _____、______ __ 和______ _ _。 4.差商的形式有______ _____、______ __ 和______ _ _等。 5. 有限元法就是对连续体本身进行______ ，根据______ _____求解问题。 6. 比较铸造CAE 软件可从______ _____、建模与数据、______ _ _、______ _____、预算求解以及后处理与缺陷预测等几个方面来判断软件优劣。 7.充型过程数值模拟的常用算法有SIMPLE 法（解压力方程的半隐式方法）、______ _____和SOLA-VOF 方法 8.常用微观组织数值模拟方法有三类：______ _____、______ __ 和相场法。 9. 用元胞自动机进行组织模拟过程中，元胞的状态演化依据一个局域原则进行，即在一给定时间步 的元胞状态由其自身及其近邻元胞上一时间步的状态决定，具有几个特点：1）______ _____；2）______ _____；3）状态取值是离散的；4）演化的运算规则是局域的。 10.材料加工过程分析方法分为解析法、______ _____、实验/解析法和经验法等。 1） 物体各个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而产生的 热量传递称为（ ）。 a) 热对流；b) 热辐射；c) 热传导；d ）边界传热 2） 表征材料的热物性参数哪个不正确（ ）。 a) 热导率；b) 比热容；c) 初始流速；d) 潜热 3）表征物体热传导边界条件参数哪个不正确（ ）。 a)边界温度； b) 初始流速；c )环境温度；d) 界面换热系数 4）焊接过程的计算机仿真着重分析焊接结构的温度场以及（ ）。 a)压力； b) 浇注流速；c )流场；d) 应力应变场 5） 凝固组织模拟方法有确定方法和统计性方法，统计性方法包含有（ ）等。 a) 蒙特卡罗方法；b) 相场方法；c) 界面跟踪方法；d) Level-Set 方法 6） 下列哪种软件可以进行金属塑性成形模拟（ ）。 a) ViewCast ； b) Magmasoft ；c ) ANSYS ；d) Flow3d 7） 下列哪种软件可以进行凝固过程模拟（ ）。 a) DEFORM ；b) ANSYS ；c) ViewCast ；d) 不一定 8）上限单元法的数学基础是变分原理，力学基础是（ ）。 a) 材料力学：b) 理论力学：c) 虚功原理：d) 流体力学 9）材料加工过程中，物理模拟的理论基础为（ ）。 a) 本构方程；b)模型设计；c) 相似理论；d) 数值计算 10）边界元法本质是（ ）。 a) 求解微分方程；b) 求解边界积分方程；c ) 对某一泛函取极值；d) 求解积分方程 一、 填空（每空1分）。