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南京航空航天大学《工程材料与热加工基础》课程设计说明书学院：航空宇航学院专业：飞行器设计与工程班级：学号：姓名：指导老师：完成日期：2 0 1 3 年6 月 2 6 日南京航空航天大学《工程材料与热加工基础》课程设计学生姓名：学院：学号：指导老师：题目：典型零件的选材、加工工艺路线与结构工艺性分析起止时间：2013-6-23 至 2013-6-261、课程设计的目的《工程材料与热加工基础》是工程类专业的必修技术基础课，其内容包括：工程材料学、铸造、锻压、焊接等。
为提高学生的工程实践能力和综合运用所学知识的能力，在学习该课程后进行为期一周的课程设计，其目的是：（1）通过课程设计的实践，使学生进一步了解和巩固课堂所学的有关知识，提高学生综合运用所学知识的能力。
（2）通过课程设计使学生初步达到在一般机械设计中，能合理地选择材料，选择毛坯制造方法，并合理地安排热处理工艺及零件制造工艺流程。
2、课程设计的主要内容（1）根据图纸熟悉机械产品的结构、各零件的作用和工作条件。
（2）依据零件的受力状况，环境及失效形式进行零件的选材设计（即选择合适的材料成分、组织及热处理工艺）。
（3）依据零件的使用条件、制造精度、形状尺寸、材料及生产性质（批量）等条件，对指定零件进行毛坯种类的选择，并进行结构工艺性分析、完成工艺设计的主要内容（如：对于铸件，要求确定铸造方法、浇注位置、分型面、并在零件图上用引线示意标出浇冒口位置，要求画出铸造工艺图）。
（4）对轴类零件还应设计其制造工艺流程，正确选择热处理工艺并在工艺流程中合理安排其位置，要求做详细分析说明。
3、课程设计要求（1）根据任务书中零件，按设计指导书中有关要求进行设计。
（2）设计中制定某项方案是，应考虑 2~3 中方案进行比较，充分论证后，选择最佳方案，并在设计说明中详细叙述该内容，不允许只给出简单结论。
（3）必需独立完成一份课程设计说明书，要求论述清楚，文字简洁，论述中附加必要的插图。
《土木工程材料》课程教学指导书内容简介本书主要是配合《土木工程材料》教材编写的，是一本让读者在短期内学好土木工程材料知识的教学辅导书。
本书共有《土木工程材料》课程教学大纲、辅导材料、典型复习题、样卷、试题命题格式、期中试题及答案等六个部分组成。
其中辅导材料部分包括基本性质、天然石材、气硬性胶凝材料、水泥、混凝土、砂浆、聚合物材料、沥青材料和防水材料、沥青混合料、建筑钢材、墙体材料、木材、绝热材料和吸声隔声材料、材料试验等重要内容，每章由重点知识介绍和典型例题组成。
典型复习题部分由计算题、填空题、是非题和简答题等组成。
内容丰富，简明扼要。
本书可作为土木工程类各专业的学习指导书，还可供相关行业技术人员作为参考用书。
前言本书主要是配合《土木工程材料》（由浙江工业大学叶青教授和深圳大学丁铸教授担任主编）教材编写的，是一本让读者在短期内学好土木工程材料知识的教学辅导书。
本书共有《土木工程材料》课程教学大纲、辅导材料、典型复习题、样卷、试题命题格式、期中试题及答案等六个部分组成。
其中辅导材料部分包括基本性质、天然石材、气硬性胶凝材料、水泥、混凝土、砂浆、聚合物材料、沥青材料和防水材料、沥青混合料、建筑钢材、墙体材料、木材、绝热材料和吸声隔声材料、材料试验等重要内容，每章由重点知识介绍和典型例题组成。
典型复习题部分由计算题、填空题、是非题和简答题等组成。
内容丰富，简明扼要。
本书由浙江工业大学叶青和浙江树人大学盛黎担任主编，浙江工业大学孔德玉和浙江树人大学金小群担任副主编。
各章编写人员如下：盛黎编写辅导材料中的气硬性胶凝材料、墙体材料、沥青材料和防水材料、聚合物材料、绝热材料和吸声隔声材料、土木工程材料试验等内容，孔德玉编写辅导材料中的混凝土和砂浆等内容，金小群编写辅导材料中的建筑钢材和木材等内容，其余部分主要由叶青编写。
本书可作为土木工程类各专业的学习指导书，还可供相关行业技术人员作为参考用书。
由于土木工程材料科学和技术发展很快，新材料、新工艺层出不穷，各行业的技术标准不统一，加之我们的水平所限，编写时间仓促，书中难免有不当、甚至错误之处，敬请读者批评指正。
第七章烧结砖一、名词解释1．烧结砖答：烧结砖是指以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰等为主要原料，经焙烧而成的砖。
外形多为直角六面体，属粗陶制品。
生产过程包括原料制备、挤出成型、切坯、干燥和焙烧等。
按原料可分为烧结黏土砖、烧结粉煤灰砖、烧结煤矸石砖和烧结页岩砖等；按规格可分为烧结普通砖、空心砖和八五砖等。
2．青砖答：当焙烧窑中为还原气氛，高价氧化铁还原为青灰色的低价氧化铁（FeO），得到的砖为青砖。
青砖较红砖结实、耐碱，耐久性较好。
二、填空题1．赋予黏土良好的可塑性，是黏土能够塑造成各种形状坯体的决定性因素。
【答案】黏土矿物【解析】黏土矿物赋予黏土良好的可塑性，是黏土能够塑造成各种形状坯体的决定性因素。
除黏土外，还可利用页岩、煤矸石、粉煤灰等为原料来制烧结砖，这是因为它们的化学成分与黏土相似。
2．烧结普通砖的外形为直角六面体，标准尺寸是。
【答案】240mm×115mm×53mm【解析】烧结普通砖的外形为直角六面体，标准尺寸是240mm×115mm×53mm。
通常将240mm×115mm面称为大面，240mm×53mm面称为条面，115mm×53mm面称为顶面。
3．在评定烧结普通砖强度等级时，常采用。
【答案】平均值-标准值方法或平均值-最小值方法【解析】烧结普通砖按抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MU15和MU10五个强度等级。
在评定强度等级时，若强度变异系数δ≤0.21，采用平均值-标准值方法；若强度变异系数δ≤0.21，则采用平均值-最小值方法。
三、选择题1．烧结普通砖的产品等级是根据以下哪个确定的？（）A．外观质量（包括尺寸偏差）B．外观质量、强度等级C．外观质量、耐久性能（包括抗风化性、泛霜和石灰爆裂等）D．外观质量、强度等级及耐久性能【答案】C【解析】烧结普通砖根据其抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MU15和MU10等五个强度等级，强度和抗风化性能合格的砖，根据尺寸偏差、外观质量及耐久性等又分为优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）三个产品等级。
南京航空航天大学二○○○年硕士研究生入学考试试题考试科目：材料力学一、问答题(20分)1、低碳钢试件拉伸时，其应力-应变关系可分为哪四个阶段?2、在材料力学中，强度条件可用来解决哪几类问题?3、简述：在材料力学中，分析杆件内力的基本方法与步骤。
4、构件的持久极限是否和该构件所用材料的持久极限相同?为什么?5、已知图示三角形截面和惯性矩I z1,求对轴z2惯性矩I z2。
二、计算题(10分)如图所示，刚性梁AB，由三根材料相同，截面积均为A的拉杆悬挂，求P力作用下三杆的轴力和变形。
三、计算题(12分)试作图示外伸梁ABC的弯矩图和剪力图。
四、计算题(12分)如图所示T形截面外伸梁ABC，已知I z,y2=2y1，载荷P可在梁上ABC间运动，试求该梁的最大拉应力和最大压应力。
五，计算题(12分)如图所示，直径为d×D的空心圆轴AB，C截面受集中力P作用，已知许用α，试根据第三强度理论确定圆轴截面尺寸(BC看成刚性应力[σ],5.0d/==D杆)。
六、计算题(10分)图示单元体，已知x方向的正应力σ和材料弹性常数E,μ。
试证明与x方向成α角度方向上的线应变为：εa=εx(cos2a-μsin2a)七、计算题(两小题任选一题)(12分)（l）如图所示，ABC为一刚性折杆，直径为30mm的直杆AD和CD在D点铰接后外套一光滑轴承支于一光滑斜面上，试求许可载荷P。
已知两杆的：E＝200GPa，[σ]=200Mpa,l a＝800mm，l b＝600mm，σp=200MPa，σs= 240MPa，稳定安全数n st＝3，a=304MPa，b＝1.12 MPa。
(2)图示宽为b，高为h的矩形截面梁ABC，材料弹性模量为E，在BC中部受重力为Q的物体自由落体冲击，求最大工作应力?八、计算题（两小题任选一题）（12分）（1）求图示结构中CD杆的轴力。
已知：载荷P，材料弹性模量E，AB梁的惯性矩I，CD杆的横截面积A。
《土木工程材料实验》实验指导书南京航空航天大学土木工程系实验一、水泥胶砂强度检验（一）试验目的根据国家标准要求，测定水泥各龄期的强度，从而确定或检验水泥的强度等级。
（二）主要仪器设备水泥胶砂搅拌机、胶砂振实台（台面有卡具）、模套、试模（三联模）、抗折试验机、抗压试验机及抗折与抗压夹具、刮平直尺等。
（三）试验方法及步骤1. 试验前准备（1）将试模擦净，四周模板与底座的接触面应涂黄油，紧密装配，防止漏浆，内壁均匀刷一层薄机油。
（2）水泥与标准砂的质量比为1：3，水灰比为。
（3）每成型三条试件需称量水泥450±2g，标准砂1350±5g。
拌合用水量为225±1ml。
（4）标准砂应符合国标要求。
2. 试件成型（1）把水加入锅里，再加入水泥，把锅固定。
然后立即开动机器，低速搅拌30s后，在第二个30s开始的同时均匀地将砂子加入，把机器转至高速再加拌30s。
停拌90s，在第一个15s内用一胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂，刮入锅中间。
在高速下继续搅拌60s。
各个搅拌阶段，时间误差应在±1s之内。
（2）将空试模和模套固定在振实台上，用一个适当勺子直接从搅拌锅里将胶砂分二层装入试模，装第一层时，每个槽内约放300g胶砂，用大播料器垂直架在模套顶部沿每个模槽来回一次将料层播平，接着振实60次。
再装入第二层胶砂，用小播平器播平，再振实60次。
（3）从振实台上取下试模，用一金属直尺以近90?的角度架在试模模顶的一端，然后沿试模长度方向以横向锯割动作慢慢向另一端移动，一次将超过试模部分的胶砂刮去，并用同一直尺以近乎水平的情况下将试体表面抹平。
（4）在试模上作标记或加字条表明试件编号和试件相对于振实台的位置。
（5）试验前和更换水泥品种时，搅拌锅、叶片等须用湿布抹擦干净。
3. 养护（1）试件编号后，将试模放入雾室或养护箱（温度20±1℃，相对湿度大于90%），箱内篦板必须水平，养护20～24h后，取出脱模，脱模时应防止试件损伤，硬化较慢的水泥允许延期脱模，但须记录脱模时间。
（2）试件脱模后应立即放入水槽中养护，养护水温为20±1℃，养护期间试件之间应留有间隙至少5mm，水面至少高出试件5mm，养护至规定龄期，不允许在养护期间全部换水。
4. 强度试验（1）龄期各龄期的试件，必须在规定的3d±45min，7d±2h，28d±2h内进行强度测定。
在强度试验前15min将试件从水中取出后，用湿布覆盖。
（2）抗折强度测定①每龄期取出3个试件，先做抗折强度测定，测定前须擦去试件表面水分和砂粒，清除夹具上圆柱表面粘着的杂物，试件放入抗折夹具内，应使试件侧面与圆柱接触。
②调节抗折试验机的零点与平衡，开动电机以50 N/S±10N/S速度加荷，直至试件折断，记录破坏荷载F f（N）。
③抗折强度按下式计算（精确至）：式中：L——支撑圆柱中心距离（100mm）；b、h——试件断面宽及高均为40mm。
④抗折强度的结果确定是取3个试件抗折强度的算术平均值；当3个强度值中有一个超过平均值的±10%时，应予剔除，取其余两个的平均值；如有2个强度值超过平均值的10%时，应重做试验。
（3）抗压强度测定①抗折试验后的6个断块，应立即进行抗压试验，抗压强度测定须用抗压夹具进行，试体受压断面为40mm×40mm，试验前应清除试体受压面与加压板间的砂粒或杂物；试验时，以试体的侧面作为受压面，并使夹具对准压力机压板中心。
②开动试验机，控制压力机加荷速度为2400N/S±200N/S，均匀地加荷至破坏。
记录破坏荷载F c（N）。
③抗压强度按下式计算（精确至）。
式中：A为受压面积，即40mm×40mm。
④抗压强度结果的确定是取一组6个抗压强度测定值的算术平均值；如6个测定值中有一个超出6个平均值的±10%，就应剔除这个结果，而以剩下5个的平均值作为结果；如果5个测定值中再有超过它们平均数±10%的，则此组结果作废。
（4）试验结果分析将试验及计算所得到的各标准龄期抗折和抗压强度值，对照国家规范所规定的水泥各标准龄期的强度值，来确定或验证水泥强度等级。
要求各龄期的强度值均不低于规范所规定的强度值。
实验二、一、砂试验（一）取样方法与检验规则1、砂的取样在料堆抽样时，将取样部位表层铲除，从料堆不同部位均匀取8份砂；从皮带运输机上抽样时，应用接料器在皮带运输机的机尾的出料处，定时抽取大致等量的4份砂；从火车、汽车和货船上取样时，应从不同部位和深度抽取大致等量的8份砂。
分别组成一组样品。
2、主要仪器设备摇筛机、标准筛（孔径为150μm、300μm、600μm、、、和的方孔筛）、天平、烘箱、浅盘、毛刷和容器等。
3、试样制备将四分法缩取的约1100g试样，置于105±5℃的烘箱中烘至恒重，冷却至室温后先筛除大于的颗粒（并记录其含量），再分为大致相等的两份备用。
4、试验方法及步骤（1）准确称取试样500g（精确至1g）。
（2）将标准筛按孔径由大到小顺序叠放，加底盘后，将试样倒入最上层筛内，加盖后，置于摇筛机上，摇筛10min（也可用手筛）。
（3）将整套筛自摇筛机上取下，按孔径大小，逐个用手于洁净的盘上进行筛分，筛至每分钟通过量不超过试样总重的%为止，通过的颗粒并入下一号筛内并和下一号筛中的试样一起过筛。
直至各号筛全部筛完为止。
各筛的筛余量不得超过按下式计算出的量，超过时应按下列方法之一处理。
式中：m——在一个筛上的筛余量（g）；A——筛面的面积（mm2）；d——筛孔尺寸（mm）①将该筛孔筛余量分成少于上式计算出的量，分别筛分，并以各筛余量之和为该筛孔筛的筛余量。
②将该筛孔及小于该筛孔的筛余混合均匀后，以四分法分为大致相等的两份，取其中一份，称其质量（精确至1g）并进行筛分。
计算重新筛分的各级分计筛余量需根据缩分比例进行修正。
（4）称量各号筛的筛余量（精确至1g）。
分计筛余量和底盘中剩余重量的总和与筛分前的试样重量之比，其差值不得超过1%。
（5）试验结果计算1. 分计筛余百分率——各筛的筛余量除以试样总量的百分率，精确至%。
2. 累计筛余百分率——该筛上的分计筛余百分率与大于该筛的分计筛余百分率之和，精确到1%。
（六）试验结果鉴定1. 级配的鉴定：用各筛号的累计筛余百分率绘制级配曲线，或对照国家规范规定的级配区范围，判定其是否都处于一个级配区内。
注：除和筛孔外，其他各筛的累计筛余百分率允许略有超出，但超出总量不应大于5%。
2. 粗细程度鉴定：砂的粗细程度用细度模数M x的大小来判定。
细度模数M x按下式计算，精确至。
式中，A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为、、、600μm 、300μm、150μm孔径筛上的累计筛余百分率。
根据细度模数的大小来确定砂的粗细程度。
当M x=～时为粗砂。
M x=～时为中砂。
M x=～时为细砂。
3. 筛分试验应采用两个试样进行，取两次结果的算术平均值作为测定结果，精确至，若两次所得的细度模数之差大于，应重新进行试验。
二、碎石或卵石试验（一）取样方法与检验规则1. 石子的取样在料堆抽样时，将取样部位表层铲除，从料堆不同部位均匀取大致相等的15份石子；从皮带运输机上抽样时，应用接料器在皮带运输机的机尾的出料处，抽取大致等量的8份石子；从火车、汽车和货船上取样时，应从不同部位和深度抽取大致等量的16份石子。
分别组成一组样品。
2. 四分法缩取试样将取石子试样在自然状态下拌匀后堆成锥体，在其上划十字线，分成大致相等的四份，取其中对角线的两份重新拌匀后，再按同样的方法持续进行，直至缩分后的材料量略多于试验所需的数量为止。
3. 检验规则石子检验项目主要有颗粒级配、表观密度、堆积密度与空隙率、含泥量和泥块含量、针片状颗粒含量、坚固性、强度、压碎指标、碱集料反应和有害物质。
经检验后，其结果符合标准规定的相应要求时，可判为该产品合格，若其中一项指标不符合，则应从同一批品中加倍抽样对该项进行复检，复检后指标符合标准要求时，可判该类产品合格，仍不符合标准要求时，则该批产品不合格（二）石子的筛分析试验1. 目的测定粗骨料的颗粒级配及粒级规格，对于节约水泥和提高混凝土强度是有利的，同时为使用骨料和混凝土配合比设计提供了依据。
2. 主要仪器设备摇筛机、圆孔筛（孔径规格为、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm和90mm）、托盘天平、台秤、烘箱、容器、浅盘等。
3. 试样制备从取回的试样中用四分法缩取略大于表Ⅰ-3规定的试样数量，经烘干或风干后备用（所余试样做表观密度、堆积密度试验）。
4. 试验方法与步骤（1）按表Ⅰ-3规定称取烘干或风干试样质量G，精确到1g。
（2）将筛按孔径由大到小顺序叠置，然后将试样倒入上层筛中，置于摇筛机上固定，摇筛石子筛分析所需试样的最小重量最大粒径（mm）试样质量不少于（kg）（3）按孔径由大到小顺序取下各筛，分别于洁净的盘上手筛，直至每分钟通过量不超过试样总量的%为止，通过的颗粒并入下一号筛中并和下一号筛中的式样一起过筛。
当试样粒径大于时，筛分时允许用手拨动试样颗粒，使其通过筛孔。
（4）称取各筛上的筛余量，精确1g。
在筛上的所有分计筛余量和筛底剩余的总和与筛分前测定的试样总量相比，其相差不得超过1%5．试验结果的计算及鉴定1. 分计筛余百分率——各号筛上筛余量除以试样总质量的百分数（精确至%）。
2. 累计筛余百分率——该号筛上分计筛余百分率与大于该号筛的各号筛上的分计筛余百分率之总和（精确至1%）。
粗骨料的各筛号上的累计筛余百分率应满足国家规范规定的粗骨料颗粒级配范围要求。
（三）石子的压碎指标值试验石子的压碎指标值用于相对的衡量石子在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力。
工程施工单位可采用压碎指标值进行质量控制。
1. 主要仪器设备：压力试验机（量程300kN）、压碎值测定仪（见图Ⅰ-8）、垫棒（ф10mm，长500mm）、天平（称量1kg，感量1g）、方孔筛（孔径分别为、和）。
2. 试验方法及步骤（1）将石料试样风干。
筛除大于及小于的颗粒，并除去针片状颗粒。
（2）称取三份试样，每份3000g（m1），精确至1g。
（3）将试样分两层装入圆模，每装完一层试样后，在底盘下垫ф10mm垫棒，将筒按住，左右交替颠击地面各25次，平整模内试样表面，盖上压头。
（4）将压碎值测定仪放在压力机上，按1kN/s速度均匀地施加荷载至200kN，稳定5s后卸载。
（5）取出试样，用的筛筛除被压碎的细粒，称出筛余质量（m2），精确至1g。
（6）压碎指标值按下式计算，精确至%。
式中：Q e——压碎指标值（%）；m1——试样的质量（g）；m2——压碎试验后筛余的质量（g）。
