《金屬塑性成形原理》復(fù)習(xí)題(共9頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一. 名詞解釋1. 理想剛塑性材料/剛塑性硬化材料2. 拉伸塑性失穩(wěn)/壓縮失穩(wěn)3. 工程切應(yīng)變/相對(duì)線(xiàn)應(yīng)變4. 增量理論/全量理論5. 軸對(duì)稱(chēng)應(yīng)力狀態(tài)/平面應(yīng)力狀態(tài)6. 屈服軌跡/屈服表面7. 動(dòng)態(tài)回復(fù)/動(dòng)態(tài)再結(jié)晶8. 等效應(yīng)力/等效應(yīng)變9. 彌散強(qiáng)化/固溶強(qiáng)化10. 臨界切應(yīng)力/形變織構(gòu)二. 簡(jiǎn)答題提高金屬塑性的基本途徑。試分析單相與多相組織、細(xì)晶與粗晶組織、鍛造組織與鑄造組織對(duì)金屬塑性的影響。相組成的影響：?jiǎn)蜗嘟M織(純金屬或固溶體)比多相組織塑性好。多相組織由于各相性能不同，變形難易程度不同，導(dǎo)致變形和內(nèi)應(yīng)力的不均勻分布，因而塑性降低。如碳鋼在高溫時(shí)為奧氏體單相組

2、織，故塑性好，而在 800左右時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體和鐵素體兩相組織，塑性就明顯下降。另外多相組織中的脆性相也會(huì)使其塑性大為降低。晶粒度的影響：晶粒越細(xì)小，金屬的塑性也越好。因?yàn)樵谝欢ǖ捏w積內(nèi)，細(xì)晶粒金屬的晶粒數(shù)目比粗晶粒金屬的多，因而塑性變形時(shí)位向有利的晶粒也較多，變形能較均勻地分散到各個(gè)晶粒上；又從每個(gè)晶粒的應(yīng)力分布來(lái)看，細(xì)晶粒時(shí)晶界的影響局域相對(duì)加大，使得晶粒心部的應(yīng)變與晶界處的應(yīng)變差異減小。由于細(xì)晶粒金屬的變形不均勻性較小，由此引起的應(yīng)力集中必然也較小，內(nèi)應(yīng)力分布較均勻，因而金屬在斷裂前可承受的塑性變形量就越大。鍛造組織要比鑄造組織的塑性好。鑄造組織由于具有粗大的柱狀晶和偏析、夾雜

3、、氣泡、疏松等缺陷，故使金屬塑性降低。而通過(guò)適當(dāng)?shù)腻懺旌?，?huì)打碎粗大的柱狀晶粒獲得細(xì)晶組織，使得金屬的塑性提高。試分別從力學(xué)和組織方面分析塑性成形件中產(chǎn)生裂紋的原因。防止產(chǎn)生裂紋的原則措施是什么？變形溫度對(duì)金屬塑性的影響的基本規(guī)律是什么？就大多數(shù)金屬而言，其總體趨勢(shì)是：隨著溫度的升高，塑性增加，但是這種增加并不是簡(jiǎn)單的線(xiàn)性上升；在加熱過(guò)程中的某些溫度區(qū)間，往往由于相態(tài)或晶粒邊界狀態(tài)的變化而出現(xiàn)脆性區(qū)，使金屬的塑性降低。在一般情況下，溫度由絕對(duì)零度上升到熔點(diǎn)時(shí)，可能出現(xiàn)幾個(gè)脆性區(qū)，包括低溫的、中溫的和高溫的脆性區(qū)。下圖是以碳鋼為例：區(qū)域，塑性極低可能是由與原子熱振動(dòng)能力極低所致，也可能與晶界組成

4、物脆化有關(guān)；區(qū)域，稱(chēng)為藍(lán)脆區(qū)(斷口呈藍(lán)色)，一般認(rèn)為是氮化物、氧化物以沉淀形式在晶界、滑移面上析出所致，類(lèi)似于時(shí)效硬化。區(qū)域，這和珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，形成鐵素體和奧氏體兩相共存有關(guān)，也可能還與晶界上出現(xiàn)FeS-FeO低熔共晶有關(guān)，為熱脆區(qū)。力學(xué)分析：能否產(chǎn)生裂紋，與應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)變積累、應(yīng)變速率及溫度等很多因素有關(guān)。其中應(yīng)力狀態(tài)主要反映力學(xué)的條件。物體在外力的作用下，其內(nèi)部各點(diǎn)處于一定的應(yīng)力狀態(tài)，在不同的方位將作用有不同的正應(yīng)力及切應(yīng)力。材料斷裂(產(chǎn)生裂紋)形式一般有兩種：一是切斷，斷裂面是平行于最大切應(yīng)力或最大切應(yīng)變方向；另一種是正斷，斷裂面垂直于最大正應(yīng)力或正應(yīng)變方向。塑性成形過(guò)程中，材料內(nèi)

5、部的應(yīng)力除了由外力引起外，還有由于變形不均勻而引起的附加應(yīng)力。由于溫度不均而引起的溫度應(yīng)力和因組織轉(zhuǎn)變不同時(shí)進(jìn)行而產(chǎn)生的組織應(yīng)力。這些應(yīng)力超過(guò)極限值時(shí)都會(huì)使材料發(fā)生破壞(產(chǎn)生裂紋)。1)由外力直接引起的裂紋；2)由附加應(yīng)力及殘余應(yīng)力引起的裂紋；3)由溫度應(yīng)力(熱應(yīng)力)及組織應(yīng)力引起的裂紋。組織分析：塑性成形中的裂紋一般發(fā)生在組織不均勻或帶有某些缺陷的材料中，同時(shí)，金屬的晶界往往是缺陷比較集中的地方，因此，塑性成形件中的裂紋一般產(chǎn)生于晶界或相界處。1)材料中由冶金和組織缺陷處應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋；2)第二相及夾雜物本身的強(qiáng)度低和塑性低而產(chǎn)生裂紋：a晶界為低熔點(diǎn)物質(zhì)；b晶界存在脆性的第二相或非金屬夾

6、雜物；c第二相為強(qiáng)度低于基體的韌性相；3)第二相及非金屬夾雜與基體之間的力學(xué)性能和理化性能上有差異而產(chǎn)生裂紋。原則措施： 1) 增加靜水壓力；2)選擇和控制合適的變形溫度和變形速度；3)采用中間退火，以便消除變形過(guò)程中產(chǎn)生的硬化、變形不均勻、殘余應(yīng)力等；4)提高原材料的質(zhì)量。超塑性變形有哪些主要特征？真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)的簡(jiǎn)化類(lèi)型有哪些？分別寫(xiě)出其數(shù)學(xué)表達(dá)式。三. 填空題1. 按應(yīng)力應(yīng)變順序?qū)?yīng)關(guān)系，當(dāng)主應(yīng)力1 >2>3時(shí)則1>2>3，按中間關(guān)系，當(dāng)2=1+32 時(shí)，2= 0，屬于 變形。 2. 在應(yīng)力張量不變量J1、J2、J3中，應(yīng)力張量第二不變量J2與 有關(guān)，應(yīng)力張量

7、第一不變量J1反映 。3. 多晶體由于 不同，塑性變形不可能在所有的晶粒內(nèi)發(fā)生。4. 晶體滑移的本質(zhì) ，滑移的結(jié)果是 。5. 經(jīng)過(guò)侵蝕后，仍可觀察到的晶內(nèi)變形組織是 。6. 密排六方金屬一般以 方式變形，面心立方和體心立方的金屬一般以 的方式塑性變形7. 金屬熱塑性變形機(jī)理主要有： 、 、 和 等。 8. 金屬塑性成形過(guò)程中影響摩擦系數(shù)的因素有很多，歸結(jié)起來(lái)主要有 、 、接觸面上的單位壓力、變形溫度、變形速度等幾方面的因素。 9. 金屬的超塑性分為 和 兩大類(lèi)。 10. 研究塑性力學(xué)時(shí)，通常采用的基本假設(shè)有 、 、 、 體積力為零、初應(yīng)力為零、 。 11. 影響金屬塑性的主要因素有： 、 、

8、、 變形速度、應(yīng)力狀態(tài)。12. 一點(diǎn)的代數(shù)值最大的 的指向稱(chēng)為第一主方向 ， 由 第一主方向順時(shí)針轉(zhuǎn)4所得滑移線(xiàn)即為線(xiàn)。 13. 塑性成形中的三種摩擦狀態(tài)分別是： 、 、 。14. 超塑性有 和 兩類(lèi)15. 應(yīng)力球張量ijm表示球應(yīng)力狀態(tài)，也稱(chēng)靜水應(yīng)力狀態(tài)，無(wú)切應(yīng)力存在，只能使物體產(chǎn)生 16. 應(yīng)力偏張量第三不變量J3'=0，屬于 應(yīng)變，第二不變量與 有關(guān)。17. 衡量晶粒大小對(duì)力學(xué)性能的影響公式是 四. 計(jì)算題1對(duì)于直角坐標(biāo)系 Oxyz 內(nèi)，已知受力物體內(nèi)一點(diǎn)的應(yīng)力張量為 ，應(yīng)力單位為 Mpa ， (1) 畫(huà)出該點(diǎn)的應(yīng)力單元體； (2) 求出該點(diǎn)的應(yīng)力張量不變量、主應(yīng)力及主方向、最大

9、切應(yīng)力、八面體應(yīng)力、應(yīng)力偏張量及應(yīng)力球張量。 (3) 畫(huà)出該點(diǎn)的應(yīng)力莫爾圓解： (1) 該點(diǎn)的應(yīng)力單元體如下圖所示 (2) 應(yīng)力張量不變量如下 故得應(yīng)力狀態(tài)方程為 解之得該應(yīng)力狀態(tài)的三個(gè)主應(yīng)力為 （ Mpa ）設(shè)主方向?yàn)?，則主應(yīng)力與主方向滿(mǎn)足如下方程 即 ， ， 解之則得 ， ， 解之則得 ， ， 解之則得 最大剪應(yīng)力為：八面體正應(yīng)力為：Mpa 八面體切應(yīng)力為：應(yīng)力偏張量為：， 應(yīng)力球張量為：2已知金屬變形體內(nèi)一點(diǎn)的應(yīng)力張量為 Mpa ，求：(1) 計(jì)算方向余弦為 l=12，m=12，n=22的斜截面上的正應(yīng)力大小。 (2) 應(yīng)力偏張量和應(yīng)力球張量； (3) 主應(yīng)力和最大剪應(yīng)力； 解： (1) 可首先求出方向余弦為（ l,m,n ）的斜截面上的應(yīng)力（ ） 進(jìn)一步可求得斜截面上的正應(yīng)力 ：(2) 該應(yīng)力張量的靜水應(yīng)力 為 其應(yīng)力偏張量 應(yīng)力球張量 (3) 在主應(yīng)力面上可達(dá)到如下應(yīng)力平衡 其中 欲使上述方程有解，則 即 解之則得應(yīng)力張量的三個(gè)主應(yīng)力：對(duì)應(yīng)地，可得最大剪應(yīng)力 。五. 應(yīng)用題1. 畫(huà)出原子排列密度