金屬塑性成形原理部分考試習題

1、金屬塑性成形原理部分習題一、填空題4. 請將以下應力張量分解為應力球張量和應力偏張量5. 對應變張量，請寫出其八面體線變與八面體切應變的表達式。；。6.1864 年法國工程師屈雷斯加（H.Tresca ）根據(jù)庫倫在土力學中研究成果，并從他自已所做的金屬擠壓試驗，提出材料的屈服與最大切應力有關，如果采用數(shù)學的方式，屈雷斯加屈服條件可表述為。7. 金屬塑性成形過程中 影響摩擦系數(shù) 的因素有很多，歸結起來主要有 金屬的種類和化學成分 、 工具的表面狀態(tài) 、 接觸面上的單位壓力 、 變形溫度 、變形速度 等幾方面的因素。8. 變形體處于塑性平面應變狀態(tài)時，在塑性流動平面上滑移線上任一點的切線方向即為該

2、點的最大切應力方向。 對于理想剛塑性材料處于平面應變狀態(tài)1/15下，塑性區(qū)內各點的應力狀態(tài)不同其實質只是平均應力不同，而各點處的 最大切應力為材料常數(shù)。9. 在眾多的靜可容應力場和動可容速度場中，必然有一個應力場和與之對應的速度場，它們滿足全部的靜可容和動可容條件，此唯一的應力場和速度場，稱之為 真實 應力場和 真實 速度場，由此導出的載荷，即為 真實 載荷，它是唯一的。10. 設平面三角形單元內部任意點的位移采用如下的線性多項式來表示：，則單元內任一點外的應變可表示為。11、金屬塑性成形有如下特點：、。12、按照成形的特點，一般將塑性成形分為板料成形和 塊料成形兩大類，按照成形時工件的溫度還

3、可以分為熱成形、 冷成形和 溫成形三類。18、在有限元法中， 應力矩陣S=【b】【d】、 單元內部各點位移 U=n u19. 塑性是指： 在外力作用下使金屬材料發(fā)生塑性變形而不破壞其完整性的能力 。20. 金屬單晶體變形的兩種主要方式有： 滑移 和 孿生 。2/1521影響金屬塑性的主要因素有：化學成分、組織、 變形溫度、 變形力學條件、 應變速率。22. 等效應力表達式：。23.一點的代數(shù)值最大的_ 主應力_ 的指向稱為第一主方向， 由 第一主方向順時針轉所得滑移線即為線。24. 平面變形問題中與變形平面垂直方向的應力 z =。25塑性成形中的 三種摩擦狀態(tài)分 別是： 干摩擦、邊界摩擦、流體

4、摩擦。26對數(shù)應變的特點是具有準確性、可比性和可加性。27就大多數(shù)金屬而言，其總的趨勢是，隨著溫度的升高，塑性提高。28鋼冷擠壓前 ，需要對坯料表面進行磷化皂化潤滑處理。29為了提高 潤滑劑的潤滑、耐磨、防腐等性能常在潤滑油中加入的少量活性物質的總稱叫添加劑。31韌性金屬材料屈服時，米塞斯 Mises）準則較符合實際的。32硫元素的存在使得碳鋼易于產(chǎn)生熱脆。33塑性變形時不產(chǎn)生硬化的材料叫做理想塑性材料。34應力狀態(tài)中的壓應力，能充分發(fā)揮材料的塑性。35平面應變時， 其平均正應力等于中間主應力。36鋼材中磷使鋼的強度、硬度提高，塑性、韌性降低。37材料經(jīng)過連續(xù)兩次拉伸變形，第一次的真實應變?yōu)?

5、.1，第二次的真3/15實應變?yōu)?.25，則總的真實應變0.35。38塑性指標的常用測量方法拉伸試驗法與壓縮試驗法。39彈性變形機理原子間距的變化；塑性變形機理位錯運動為主。二、下列各小題均有多個答案，選擇最適合的一個填于橫線上1塑性變形時，工具表面的粗糙度對摩擦系數(shù)的影響A工件表面的粗糙度對摩擦系數(shù)的影響。、大于；、等于；、小于；2塑性變形時不產(chǎn)生硬化的材料叫做A。、理想塑性材料；、理想彈性材料；、硬化材料；3用近似平衡微分方程和近似塑性條件求解塑性成形問題的方法稱為B。、解析法；、主應力法；、滑移線法；4韌性金屬材料屈服時，A準則較符合實際的。、密席斯；、屈雷斯加；密席斯與屈雷斯加；5由于

6、屈服原則的限制，物體在塑性變形時，總是要導致最大的A 散逸，這叫最大散逸功原理。、能量；、力；、應變；6 硫元素的存在使得碳鋼易于產(chǎn)生A。、熱脆性；、冷脆性；、蘭脆性；7應力狀態(tài)中的B 應力，能充分發(fā)揮材料的塑性。、拉應力；、壓應力；、拉應力與壓應力；8平面應變時，其平均正應力B中間主應力。4/15、大于；、等于；、小于；9鋼材中磷使鋼的強度、硬度提高，塑性、韌性B。、提高；、降低；、沒有變化；10多晶體經(jīng)過塑性變形后各晶粒沿變形方向顯著伸長的現(xiàn)象稱為A。、纖維組織；、變形織構；、流線；三、判斷題1按密席斯屈服準則所得到的最大摩擦系數(shù)=0.。5（ ）2塑性變形時，工具表面的粗糙度對摩擦系數(shù)的影

7、響小于工件表面的粗糙度對摩擦系數(shù)的影響。（ ）3靜水壓力的增加，對提高材料的塑性沒有影響。（ ）4在塑料變形時要產(chǎn)生硬化的材料叫理想剛塑性材料。（ ）5塑性變形體內各點的最大剪應力的軌跡線叫滑移線。（ ）6塑性是材料所具有的一種本質屬性。（ ）7塑性就是柔軟性。（ ）8合金元素使鋼的塑性增加，變形拉力下降。（ ）9合金鋼中的白點現(xiàn)象是由于夾雜引起的。（ ）12屈雷斯加準則與密席斯準則在平面應變上，兩個準則是一致的。（ ）13變形速度對摩擦系數(shù)沒有影響。（ ）14靜水壓力的增加， 有助于提高材料的塑性。（ ）15碳鋼中冷脆性的產(chǎn)生主要是由于硫元素的存在所致。（ ）16如果已知位移分量，則按幾何方

8、程求得的應變分量自然滿足協(xié)調方程；5/15若是按其它方法求得的應變分量，也自然滿足協(xié)調方程，則不必校驗其 是否滿足連續(xù)性條件。（ ）17在塑料變形時金屬材料塑性好， 變形抗力就低，例如：不銹鋼（ ）四、簡答題1. 純剪切應力狀態(tài)有何特點？答：純剪切應力狀態(tài)下物體只發(fā)生形狀變化而不發(fā)生體積變化。純剪應力狀態(tài)下單元體應力偏量的主方向與單元體應力張量的主方向一致，平均應力。 其第一應力不變量也為零。2、簡述最大逸散功原理？并寫出其數(shù)學表達式。3. 塑性變形時應力應變關系的特點？答：在塑性變形時，應力與應變之間的關系有如下特點：(1) 應力與應變之間的關系是非線性的， 因此，全量應變主軸與應力主軸不一

9、定重合。(2) 塑性變形時，可以認為體積不變，即應變球張量為零，泊松比。(3) 對于應變硬化材料， 卸載后再重新加載時的屈服應力就是報載時的屈服應力，比初始屈服應力要高。(4) 塑性變形是不可逆的， 與應變歷史有關， 即應力應變關系不再保持單值關系。6/151試簡述提高金屬塑性的主要途徑。答：可通過以下幾個途徑來提高金屬塑性：(1) 提高材料的成分和組織的均勻性；(2) 合理選擇變形溫度和變形速度；(3) 選擇三向受壓較強的變形方式；(4) 減少變形的不均勻性。2請簡述應變速率對金屬塑性的影響機理。答：應變速度通過以下幾種方式對塑性發(fā)生影響：(1) 增加應變速率會使金屬的真實應力升高， 這是由

10、于塑性變形的過程比較復雜，需要有一定的時間來進行。(2) 增加應變速率， 由于沒有足夠的時間進行回復或再結晶， 因而軟化過程不充分而使金屬的塑性降低。(3) 增加應變速率， 會使溫度效應增大和金屬的溫度升高， 這有利于金屬塑性的提高。綜上所述，應變速率的增加，既有使金屬塑性降低的一面，又有使金屬塑性增加的一面，這兩方面因素綜合作用的結果，最終決定了金屬塑性的變化。3請簡述彈性變形時應力- 應變關系的特點。答：彈性變形時應力- 應變關系有如下特點：(1) 應力與應變完全成線性關系，即應力主軸與全量應變主軸重合。(2) 彈性變形是可逆的， 與應變歷史（加載過程）無關，即某瞬時的物體形狀、尺寸只與該

11、瞬時的外載有關，而與瞬時之前各瞬間的載荷情況無關。7/15(3) 彈性變形時，應力球張量使物體產(chǎn)生體積的變化，泊松比。三、計算題1對于直角坐標系Oxyz 內，已知受力物體內一點的應力張量為，應力單位為Mpa ，(1) 畫出該點的應力單元體；(2) 求出該點的應力張量不變量、 主應力及主方向、 最大切應力、八面體應力、應力偏張量及應力球張量。解：(1) 該點的應力單元體如下圖所示(2) 應力張量不變量如下8/15故得應力狀態(tài)方程為解之得該應力狀態(tài)的三個主應力為（ Mpa ）設主方向為，則主應力與主方向滿足如下方程即，9/15， 解之則得， 解之則得， 解之則得最大剪應力為：八面體正應力 為：Mp

12、a八面體切 應力為：10/15應力偏張量為：，應力球張量為：2已知金屬變形體內一點的應力張量為Mpa ，求：(1) 計算方向余弦為l=1/2 ， m=1/2 ， n=的斜截面上的正應力大小。(2) 應力偏張量和應力球張量；(3) 主應力和最大剪應力；解：(1) 可首先求出方向余弦為（l,m,n ）的斜截面上的應力（）11/15進一步可求得斜截面上的正應力：(2) 該應力張量的靜水應力為其應力偏張量應力球張量(3) 在主應力面上可達到如下應力平衡12/15其中欲使上述方程有解，則即解之則得應力張量的三個主應力：對應地，可得最大剪應力。3若變形體屈服時的應力狀態(tài)為：ij230151000-30MP

13、a試分別按 Mises和 Tresca 塑性條件計算該材料的屈服應力s 及值，并分析差異大小。解： 1 230,21 5，03300Tresca 準則：13ss 530 MPa13/15而13 2303001s530Mises 準則：2221223312 s2s 494.9 MPa而13230300 1.07s494.9或者：( 23 )(12 )，20.6981.0713324某理想塑性材料， 其屈服應力為 100 (單位：10MPa) ，某點的應力狀態(tài)為：ij30023100315MPaZYX將其各應力分量畫在如圖所示的應力單元圖中，并判斷該點處于什么狀態(tài) （彈性/塑性）？答：x 300MPay 230MPaz 150MPayzzy 30MPaxy =yx =xz =zx =0根據(jù)應力張量第一、第二、第三不變量公式：I 1 x +y +z- I2xyxyzyzxzxyyyzzzxx14/15xyxzxI 3 xyyzyxzyzz將x 、 xy 、 xy 、 xz 、 zx 、y 、 yz 、 zy 、z