《金屬塑性成形原理》習(xí)題集

1、金屬塑性成形原理習(xí)題集金屬塑性成形原理習(xí)題集 第一章金屬的塑性和塑性變形1什么是金屬的塑性？什么是變形抗力？2簡(jiǎn)述變形速度、變形溫度、應(yīng)力狀態(tài)對(duì)金屬塑性和變形抗力的影響。如何提高金屬的塑性？3什么是附加應(yīng)力？附加應(yīng)力分幾類？試分析在凸形軋輥間軋制矩形板坯時(shí)產(chǎn)生的附加應(yīng)力？4什么是最小阻力定律？最小阻力定律對(duì)分析塑性成形時(shí)的金屬流動(dòng)有何意義？5塑性成形時(shí)，影響金屬變形和流動(dòng)的因素有哪些？各產(chǎn)生什么影響？6為什么說塑性成形時(shí)金屬的變形都是不均勻的？不均勻變形會(huì)產(chǎn)生什么后果？7什么是殘余應(yīng)力？殘余應(yīng)力有哪幾類？會(huì)產(chǎn)生什么后果？如何消除工件中的殘余應(yīng)力？8摩擦在金屬塑性成形中有哪些消極和積極的作用？塑

2、性成形中的摩擦有什么特點(diǎn)？9塑性成形中的摩擦機(jī)理是什么？10塑性成形時(shí)接觸面上的摩擦條件有哪幾種？各適用于什么情況？11塑性成形中對(duì)潤(rùn)滑劑有何要求？12塑性成形中常用的液體潤(rùn)滑劑和固體潤(rùn)滑劑各有哪些？石墨和二硫化鉬如何起潤(rùn)滑作用？第二章應(yīng)力應(yīng)變分析1什么是求和約定？張量有哪些基本性質(zhì)？2什么是點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)？表示點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)有哪些方法？3什么是應(yīng)力張量、應(yīng)力球張量、應(yīng)力偏張量和應(yīng)力張量不變量？4什么是主應(yīng)力、主剪應(yīng)力、八面體應(yīng)力？5什么是等效應(yīng)力？有何物理意義？6什么是平面應(yīng)力狀態(tài)、平面應(yīng)變的應(yīng)力狀態(tài)？7什么是點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)？如何表示點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)？8什么是應(yīng)變球張量、應(yīng)變偏張量和應(yīng)變張量不變量？9

3、什么是主應(yīng)變、主剪應(yīng)變、八面體應(yīng)變和等效應(yīng)變？10說明應(yīng)變偏張量和應(yīng)變球張量的物理意義？11塑性變形時(shí)應(yīng)變張量和應(yīng)變偏張量有和關(guān)系？其原因何在？12平面應(yīng)變狀態(tài)和軸對(duì)稱狀態(tài)各有什么特點(diǎn)？13已知物體中一點(diǎn)的應(yīng)力分量為=二505080500-7580-75-301，試求方向余弦為心m-2,1415161712345678n=?2的斜面上的全應(yīng)力、正應(yīng)力和剪應(yīng)力。100已知物體中一點(diǎn)的應(yīng)力分量為b二ij0-io-io0-100，求其主應(yīng)力、主剪應(yīng)力、10八面體應(yīng)力、應(yīng)力球張量及應(yīng)力偏張量。設(shè)某物體內(nèi)的應(yīng)力場(chǎng)為b=-6xy2+Cx3x31b=一Cxy2y22T=-Cy3-Cx2yxy23b=T=T=

4、0zyzzx試求系數(shù)C、C、C。123某點(diǎn)處于平面應(yīng)力狀態(tài)，已知其應(yīng)力分量bx=20、by=-40、t=-30，試?yán)鹸yxy用莫爾圓求主應(yīng)力、主方向、主剪應(yīng)力及最大剪應(yīng)力。設(shè)物體在變形過程中某一極短時(shí)間內(nèi)的位移場(chǎng)為u=(10+0.1xy+0.05z)x10-3v=(50.05x+0.1yz)x10-3w=（10-0.1xyz）x10-3試求：點(diǎn)A（1，1，1）的應(yīng)變分量、應(yīng)變球張量及球張量、主應(yīng)變、等效應(yīng)變。第三章屈服準(zhǔn)則何謂屈服準(zhǔn)則？常用的屈服準(zhǔn)則有哪兩個(gè)？如何表達(dá)？寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式。解釋下列概念，并繪出其真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線：理想彈塑性材料、彈塑性硬化材料、理想剛塑性材料、剛塑性硬化材料。兩

5、個(gè)屈服準(zhǔn)則有何差別？在什么狀態(tài)下兩個(gè)屈服準(zhǔn)則相同？什么狀態(tài)差別最大？什么是屈服表面？什么是屈服軌跡？?jī)蓚€(gè)屈服準(zhǔn)則在主應(yīng)力空間是什么形式？什么是n平面？為什么說在n平面上的屈服軌跡更能表示出屈服準(zhǔn)則的性質(zhì)？一直徑為屮50mm的圓柱形試樣在無摩擦的光滑平板間壓縮，當(dāng)總壓力達(dá)到314kN時(shí)試樣屈服?，F(xiàn)設(shè)在圓柱體周圍加上10Mpa的靜水壓力，試求試樣屈服時(shí)所需的總壓力。某理想塑性材料在平面應(yīng)力狀態(tài)下的各應(yīng)力分量為b=75，b=15，b=0，xyzt=15（應(yīng)力單位為MPa），若該應(yīng)力狀態(tài)使材料屈服，試問該材料的屈服應(yīng)力是xy多少？某理想塑性材料的屈服應(yīng)力b二lOOMPa，試分別用屈雷斯加及密席斯準(zhǔn)則判

6、斷下s列應(yīng)力狀態(tài)處于什么狀態(tài)（是否存在、彈性或塑性）。10000一15000一120005000_000050001000-500001000050000000薄壁管承受拉扭的復(fù)合載荷作用而屈服，管壁受均勻的拉應(yīng)力b和剪應(yīng)力T,試寫出這種情況下的屈雷斯加和密席斯屈服準(zhǔn)則表達(dá)式。第四章本構(gòu)方程塑性變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變有何特點(diǎn)？為什么說塑性變形時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系與加載歷史、加載路線有關(guān)？什么是增量理論和全量理論？各作了什么假設(shè)？-5003.已知塑性狀態(tài)下某質(zhì)點(diǎn)的應(yīng)力張量b二ij-150050，應(yīng)變分量d二0.16x-3506為一無限小量）。試求應(yīng)變?cè)隽康钠溆喾至?。有一薄壁管，材料的屈服?yīng)力為b，承受拉

7、力和扭矩的聯(lián)合作用而屈服?，F(xiàn)已知軸s向正應(yīng)力分量b=bs-2，試求剪應(yīng)力分量工以及應(yīng)變?cè)隽扛鞣至恐g的比值。1孑人zv5.已知一點(diǎn)的主應(yīng)力分量b=5，b=4，b=3。試判斷該瞬時(shí)該點(diǎn)在三個(gè)主方向123上的伸長(zhǎng)與縮短。第五章真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線什么是包申格效應(yīng)？什么是形狀硬化？真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的簡(jiǎn)化類型有哪寫？分別寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式。3.指數(shù)方程S二B丄中n表示什么？有何意義？用壓縮法求真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線主要存在什么困難？如何解決？變形溫度和變形速度對(duì)真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線有什么影響？直徑為屮10mm的黃銅試棒進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，記錄下的最大載荷為27.5kN，出現(xiàn)縮頸時(shí)的斷面收縮率屮=20%，試求其真實(shí)應(yīng)

8、力-應(yīng)變曲線方程。已知材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線方程為S二BD0-4，直桿已有相對(duì)伸長(zhǎng)=0.25，試問：相對(duì)伸長(zhǎng)再增加多少材料才能發(fā)生縮頸？第六章塑性成形問題的解法主應(yīng)力法的基本原理和求解要點(diǎn)是什么？實(shí)測(cè)和理論推導(dǎo)都證明，圓柱體鐓粗時(shí)接觸表面中心處壓應(yīng)力b最大，而邊緣處最z小，試從物理概念出發(fā)解釋此現(xiàn)象。圓柱體，側(cè)面作用有均布?jí)簯?yīng)力b，試用主應(yīng)力法求鐓粗力P和單位流動(dòng)應(yīng)力p0（見下圖）。一20號(hào)鋼圓柱毛坯，原始尺寸為屮50mmX50mm,在室溫下壓縮至高度h=25mm,設(shè)接觸表面摩擦剪應(yīng)力工二0.2S。已知S=746eo.2oMpa,試求所需的變形力P和單位流動(dòng)壓力p。用主應(yīng)力法求開式?jīng)_孔過程中的壓

9、下力P。為簡(jiǎn)試用滑移線法求光滑平?jīng)_頭壓入兩邊為斜面的半無限體坯料時(shí)的載荷P（如圖）。設(shè)沖頭寬度為2b,長(zhǎng)為1,且l2b。試用滑移線法求光滑平?jīng)_頭壓入開有深槽的半無限體坯料時(shí)的載荷P（如圖）。設(shè)沖頭寬度為2b,長(zhǎng)為1,且12b。如圖所示用平底模正擠壓板料，擠壓前坯料厚度為H,擠出后板料厚度為h,擠壓比H/h=2。板料寬度為B,且BH,即可視為平面應(yīng)變。設(shè)擠壓筒內(nèi)壁光滑，試用滑移線法求擠壓力。45一尖角為2y的沖頭在外力作用下插入具有相同角度的缺口的剛塑性體中（如圖）,接觸表面光滑。試畫出塑性變形區(qū)的滑移線場(chǎng)和速端圖，并計(jì)算該瞬時(shí)的變形力。1617181617181919在平底模中進(jìn)行平面變形擠壓

10、，若模具光滑無摩擦，設(shè)擠壓比為2,即H=2h，確什么是最大散逸功原理？什么是上限法原理？什么是變形功法？其基本原理使什么？一平?jīng)_頭壓入某剛塑性材料的半無限體中達(dá)如圖所示的狀態(tài)，若沖頭表面光滑無摩擦，塑性變形的最大剪應(yīng)力K為已知，按圖中給定的剛性塊分塊模式，用上限法求單位變形力。2020已知如圖所示的長(zhǎng)楔體，頂部受均布載荷，試按圖示的剛性塊模式，用上限法求極限載荷P*。b)設(shè)平?jīng)_頭壓入半無限體時(shí)的剛性塊模式如圖所示，求(1)當(dāng)a=45時(shí)的上限解P*；(2)最佳上限解時(shí)的a角和P*求按圖所示的三種剛性塊模式的平面正擠壓力的上限解。計(jì)算和滑移線解的誤差值，指出哪一種模式有較好的上限解，分析說明其原因

11、。如圖所示，在兩平行平板間均勻壓縮一高為h、寬為b、長(zhǎng)為1的條料，若l較長(zhǎng),長(zhǎng)度方向的應(yīng)變可以忽略不計(jì)，且接觸面上的摩擦剪應(yīng)力為t=pS,試用變形功法計(jì)算壓縮時(shí)的單位變形力。簡(jiǎn)述有限元法的一般解題步驟。對(duì)連續(xù)體進(jìn)行單元?jiǎng)澐謺r(shí)應(yīng)注意什么？26什么是位移模式？什么是形狀函數(shù)？27簡(jiǎn)述剛塑性材料的不完全廣義變分原理。28試分析拉格朗日乘子法、體積可壓縮法和罰函數(shù)法的特點(diǎn)。部分參考答案第一章金屬的塑性和塑性變形3附加應(yīng)力：由于物體內(nèi)各部分的不均勻變形要受到物體整體性的限制，因而在各部分之間會(huì)產(chǎn)生相互平衡的應(yīng)力。此外，附加應(yīng)力是互相平衡成對(duì)出現(xiàn)，當(dāng)一處受附加壓應(yīng)力時(shí)，另一處必受附加拉應(yīng)力。附加應(yīng)力通常分

12、為三類：第一類附加應(yīng)力是變形體內(nèi)各區(qū)域體積之間由不均勻變形所引起的互相平衡的應(yīng)力；第二類附加應(yīng)力是各晶粒之間由于其性質(zhì)、大小和方位不同，使晶粒之間產(chǎn)生不均勻變形所引起的附加應(yīng)力；第三類附加應(yīng)力存在于晶粒內(nèi)部，是由于晶粒內(nèi)部各部分之間的不均勻變形所引起的附加應(yīng)力。如圖矩形坯中間變化快，而兩邊變化慢。所以，中間受到的是附加壓應(yīng)力，兩邊受到的是附加拉應(yīng)力。第二章應(yīng)力應(yīng)變分析13全應(yīng)力S=111.8正應(yīng)力b=26剪應(yīng)力工=108.714b二20,b二0,b=10123T12=10,T=523T31=1510b=83，=10v15320八“10CC0-100033c40cc10Cb=0-0,b=00ij

13、3m3“c2010-100003315C二1,C=2,C二3123178=0.1X10-3x8=0.1X10-3,y8=-0.1X10-3z=Y=1(0.1-0.05)x10-4=0.025x10-3xyyx2=Y=-(0.1-0.1)x10-4=0yzzy2=Y=丄(0.1+0.05)x10-4=-0.025x10-3zxxz2r0.2103X10-330.025x10-3-0.025x10-38f=ij0.025x10-30.2103X10330-0.025x10-304103x10-330.033x10-30000.033x10-30r=0.14x10-4第三章屈服準(zhǔn)則7P=333.6k

14、N8b=73.48Mpasr10000_900000100000.033x10-3Tresca處于塑性狀態(tài)Mises處于塑性狀態(tài)TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 1500005000050Tresca處于塑性狀態(tài)Mises處于塑性狀態(tài)12000_0100000Tresca應(yīng)力狀態(tài)不存在Mises應(yīng)力狀態(tài)不存在 HYPERLINK l bookmark15 5000_0-500000Tresca處于塑性狀態(tài)Mises處于彈性狀態(tài)第四章本構(gòu)方程=0.003758zx3.d=0.0258,de=0.1256,d二dh二0二d,d=yzxyxyyzzx1方向伸長(zhǎng)，

15、2方向不伸長(zhǎng)也不縮短，3方向縮短第五章真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線S=437.6（/0.223）0.223=611.52230.194第六章塑性成形問題的解法3.鐓粗力為p二空空(c+c)12h4S0單位流動(dòng)壓力p=+c+c3hS05.c=2(rr)+S(1+InD)11.Zhed對(duì)D點(diǎn)：c=2.8MPa，xd對(duì)C點(diǎn)：xd=57.2MPa，T=52MPaxydc=30MPa，xccxc=120MPa，T=0 xyc12.p=K(2+兀+2)P二2Kb(2+兀+2)14.P二k(2+兀)hB21.(1)當(dāng)a=45。時(shí)的上限解p*p*二6K(2)最佳上限解時(shí)的a角和p*。a=54.8,p*=5.64K22.a)p*=3k，b)p*=2.66k，c)p*=3ka)和c)兩種情況的上限解比滑移線解高出16.7%，而第二種情況的上限解比滑移線解高出3.5%,顯然第二種模式較好