金屬塑性成形原理習題集

1、金屬塑性成形原理習題集運新兵 編模具培訓中心二OO九年四月第一章 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 簡述變形速度、變形溫度、應力狀態(tài)對金屬塑性和變形抗力的影響。如何提高金屬的塑性？3 什么是附加應力？ 附加應力分幾類？試分析在凸形軋輥間軋制矩形板坯時產(chǎn)生的附加應力？ 4 什么是最小阻力定律？最小阻力定律對分析塑性成形時的金屬流動有何意義？5 塑性成形時，影響金屬變形和流動的因素有哪些？各產(chǎn)生什么影響？6 為什么說塑性成形時金屬的變形都是不均勻的？不均勻變形會產(chǎn)生什么后果？7 什么是殘余應力？殘余應力有哪幾類？會產(chǎn)生什么后果？如何消除工件中的殘余應力？8 摩擦在金屬塑

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

3、應變狀態(tài)？8 什么是應變球張量、應變偏張量和應變張量不變量？9 什么是主應變、主剪應變、八面體應變和等效應變？10 說明應變偏張量和應變球張量的物理意義？11 塑性變形時應變張量和應變偏張量有和關(guān)系？其原因何在？12 平面應變狀態(tài)和軸對稱狀態(tài)各有什么特點？13 已知物體中一點的應力分量為，試求方向余弦為，的斜面上的全應力、正應力和剪應力。14 已知物體中一點的應力分量為，求其主應力、主剪應力、八面體應力、應力球張量及應力偏張量。15 設某物體內(nèi)的應力場為試求系數(shù)、。16 某點處于平面應力狀態(tài)，已知其應力分量、，試利用莫爾圓求主應力、主方向、主剪應力及最大剪應力。17 設物體在變形過程中某一極短

4、時間內(nèi)的位移場為試求：點A（1，1，1）的應變分量、應變球張量及球張量、主應變、等效應變。第三章 屈服準則1 何謂屈服準則？常用的屈服準則有哪兩個？如何表達？寫出其數(shù)學表達式。2 解釋下列概念，并繪出其真實應力-應變曲線：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。3 兩個屈服準則有何差別？在什么狀態(tài)下兩個屈服準則相同？什么狀態(tài)差別最大？4 什么是屈服表面？什么是屈服軌跡？5 兩個屈服準則在主應力空間是什么形式？6 什么是平面？為什么說在平面上的屈服軌跡更能表示出屈服準則的性質(zhì)？7 一直徑為50mm的圓柱形試樣在無摩擦的光滑平板間壓縮，當總壓力達到314kN時試樣屈服?，F(xiàn)設

5、在圓柱體周圍加上10Mpa的靜水壓力，試求試樣屈服時所需的總壓力。8 某理想塑性材料在平面應力狀態(tài)下的各應力分量為，（應力單位為MPa），若該應力狀態(tài)使材料屈服，試問該材料的屈服應力是多少？9 某理想塑性材料的屈服應力MPa，試分別用屈雷斯加及密席斯準則判斷下列應力狀態(tài)處于什么狀態(tài)（是否存在、彈性或塑性）。 10 一薄壁管承受拉扭的復合載荷作用而屈服，管壁受均勻的拉應力和剪應力，試寫出這種情況下的屈雷斯加和密席斯屈服準則表達式。第四章 本構(gòu)方程1 塑性變形時應力應變有何特點？為什么說塑性變形時應力和應變之間關(guān)系與加載歷史、加載路線有關(guān)？2 什么是增量理論和全量理論？各作了什么假設？3 已知塑性

6、狀態(tài)下某質(zhì)點的應力張量，應變分量（為一無限小量）。試求應變增量的其余分量。4 有一薄壁管，材料的屈服應力為，承受拉力和扭矩的聯(lián)合作用而屈服?，F(xiàn)已知軸向正應力分量，試求剪應力分量以及應變增量各分量之間的比值。5 已知一點的主應力分量，。試判斷該瞬時該點在三個主方向上的伸長與縮短。第五章 真實應力-應變曲線1 什么是包申格效應？什么是形狀硬化？2 真實應力-應變曲線的簡化類型有哪寫？分別寫出其數(shù)學表達式。3 指數(shù)方程än中n表示什么？有何意義？4 用壓縮法求真實應力-應變曲線主要存在什么困難？如何解決？5 變形溫度和變形速度對真實應力-應變曲線有什么影響？6 一直徑為10mm的黃銅試棒進

7、行拉伸試驗，記錄下的最大載荷為27.5kN，出現(xiàn)縮頸時的斷面收縮率=20%，試求其真實應力-應變曲線方程。7 已知材料的應力-應變曲線方程為ä0.4，直桿已有相對伸長=0.25，試問：相對伸長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1 主應力法的基本原理和求解要點是什么？2 實測和理論推導都證明，圓柱體鐓粗時接觸表面中心處壓應力最大，而邊緣處最小，試從物理概念出發(fā)解釋此現(xiàn)象。3 一圓柱體，側(cè)面作用有均布壓應力，試用主應力法求鐓粗力P和單位流動應力p（見下圖）。4 一20號鋼圓柱毛坯，原始尺寸為50mm×50mm，在室溫下壓縮至高度h=25mm，設接觸表面摩擦剪

8、應力。已知Mpa，試求所需的變形力P和單位流動壓力p。5 用主應力法求開式?jīng)_孔過程中的壓下力P。 6 板料拉深某瞬間如圖所示，試用主應力法求解其凸緣變形區(qū)的應力分布（注：為簡化計算，可不考慮變形區(qū)的加工硬化，且近似取1.1）。 7 什么是滑移線？什么是滑移線場？滑移線求解塑性成形問題的思路是什么？8 為什么說滑移線法理論上只適用于解理想剛塑性材料的平面應變問題？在什么情況下平面應力問題也可以用滑移線求解？應注意什么？9 滑移線法有哪些應力邊界條件？如何判斷邊界上的和滑移線？10 漢基應力方程有什么意義？11 已知某理想剛塑性體在高溫下產(chǎn)生平面塑性變形，其滑移線場如圖所示，線是直線族，線是一族同

9、心圓，MPa，K=60MPa。試求C、D點的應力狀態(tài)。 12 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的載荷P（如圖）。設沖頭寬度為2b，長為l，且l>>2b。 13 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的載荷P（如圖）。設沖頭寬度為2b，長為l，且l>>2b。 14 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B>>H，即可視為平面應變。設擠壓筒內(nèi)壁光滑，試用滑移線法求擠壓力。 15 一尖角為2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。

10、試畫出塑性變形區(qū)的滑移線場和速端圖，并計算該瞬時的變形力。16 什么是最大散逸功原理？什么是上限法原理？17 什么是變形功法？其基本原理使什么？18 一平?jīng)_頭壓入某剛塑性材料的半無限體中達如圖所示的狀態(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。 19 在平底模中進行平面變形擠壓，若模具光滑無摩擦，設擠壓比為2，即H=2h，確定按圖所示的分塊模式的單位擠壓力。 20 已知如圖所示的長楔體，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。 21 設平?jīng)_頭壓入半無限體時的剛性塊模式如圖所示，求（1）當=45°時的上限解

11、；（2）最佳上限解時的角和 22 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。 23 如圖所示，在兩平行平板間均勻壓縮一高為h、寬為b、長為l的條料，若l較長，長度方向的應變可以忽略不計，且接觸面上的摩擦剪應力為=S，試用變形功法計算壓縮時的單位變形力。 24 簡述有限元法的一般解題步驟。25 對連續(xù)體進行單元劃分時應注意什么？26 什么是位移模式？什么是形狀函數(shù)？27 簡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。部分參考答案第一章 金屬的塑性和塑性變形3 附加應力：由

12、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產(chǎn)生相互平衡的應力。此外，附加應力是互相平衡成對出現(xiàn)，當一處受附加壓應力時，另一處必受附加拉應力。 附加應力通常分為三類：第一類附加應力是變形體內(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力；第二類附加應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力；第三類附加應力存在于晶粒內(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力，兩邊受到的是附加拉應力。第二章 應力應變分析13全應力 S=111.8正應力 剪應力 14， ， ，15 17， 第三章 屈服準則7 8 9 Tresca 處于塑性狀態(tài)Mises 處于塑性狀態(tài) Tresca 處于塑性狀態(tài)Mises 處于塑性狀態(tài) Tresca 應力狀態(tài)不存在Mises 應力狀態(tài)不存在 Tresca 處于塑性狀態(tài)Mises 處于彈性狀態(tài)第四章 本構(gòu)方程3 ，51方向伸長，2方向不伸長也不縮短，3方向縮短第五章 真實應力-應變曲線6 S=437.6(/0.223)0.223=611.5 0.