《金屬塑性成形原理》習(xí)題答案解析

1、金屬塑性成形原理習(xí)題答案一、填空題衡量金屬或合金的塑性變形能力的數(shù)量指標(biāo)有伸長率和斷面收縮率。所謂金屬的再結(jié)晶是指冷變形金屬加熱到更高的溫度后，在原來變形的金屬中會重新形成新的無畸變的等軸晶，直至完全取代金屬的冷變形組織的過程。金屬熱塑性變形機理主要有：晶內(nèi)滑移、晶內(nèi)孿生、晶界滑移和擴散蠕變等。請將以下應(yīng)力張量分解為應(yīng)力球張量和應(yīng)力偏張量5.對應(yīng)變張量的表達(dá)式。，請寫出其八面體線變倉與八面體切應(yīng)變搶6.1864年法國工程師屈雷斯加(H.Tresca)根據(jù)庫倫在土力學(xué)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(yīng)力有關(guān)，如果采用數(shù)學(xué)的方式，屈雷斯加屈服條件可表述為金屬塑性成形過

2、程中影響摩擦系數(shù)的因素有很多，歸結(jié)起來主要有金屬的種類和化學(xué)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。變形體處于塑性平面應(yīng)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點的最大切應(yīng)力方向。對于理想剛塑性材料處于平面應(yīng)變狀態(tài)下，塑性區(qū)內(nèi)各點的應(yīng)力狀態(tài)不同其實質(zhì)只是平均應(yīng)力耳不同，而各點處的最大切應(yīng)力疋為材料常數(shù)。在眾多的靜可容應(yīng)力場和動可容速度場中，必然有一個應(yīng)力場和與之對應(yīng)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(yīng)力場和速度場，稱之為真實應(yīng)力場和真實速度場，由此導(dǎo)出的載荷，即為真實載荷，它是唯一的。設(shè)平面三角形單元內(nèi)部任意點的位移采用如下

3、的線性多項式來表示：H+a2x+a-y$弓卩(3)=筍+y+3，則單元內(nèi)任一點外的應(yīng)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和兩大類，按照成形時工件的溫度還可以分為、和三類。13、金屬的超塑性分為和兩大類。14、晶內(nèi)變形的主要方式和單晶體一樣分為和。其中變形是主要的，而變形是次要的，一般僅起調(diào)節(jié)作用。15、冷變形金屬加熱到更高的溫度后，在原來變形的金屬中會重新形成新的無畸變的等軸晶，直至完全取代金屬的冷變形組織，這個過程稱為金屬的_。TOC o 1-5 h z16、常用的摩擦條件及其數(shù)學(xué)表達(dá)式。17、研究塑性力學(xué)時，通常采用的基本假設(shè)有、_、體積力為零

4、、初應(yīng)力為零、。18、在有限元法中，應(yīng)力矩陣S二、單元內(nèi)部各點位移U=19、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。金屬單晶體變形的兩種主要方式有：滑移和孿生。影響金屬塑性的主要因素有：化學(xué)成分、組織、變形溫度、變形速度、應(yīng)力狀態(tài)。等效應(yīng)力表達(dá)式：二抑込一昂+他7+近-+晴+石可一點的代數(shù)值最大的_主應(yīng)力_的指向稱為第一主方向，由第一主方向順時針轉(zhuǎn)4所得滑移線即為線。平面變形問題中與變形平面垂直方向的應(yīng)力oz旦+9。塑性成形中的三種摩擦狀態(tài)分別是：干摩擦、邊界摩擦流體摩擦。對數(shù)應(yīng)變的特點是具有真實性、可靠性和可加。27就大多數(shù)金屬而言，其總的趨勢是，隨著溫度的升高，

5、塑性提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(zhì)的總稱叫。材料在一定的條件下，其拉伸變形的延伸率超過100%的現(xiàn)象叫超塑性。韌性金屬材料屈服時，密席斯（Mises）準(zhǔn)則較符合實際的。硫元素的存在使得碳鋼易于產(chǎn)生熱脆。塑性變形時不產(chǎn)生硬化的材料叫做理想塑性材料。應(yīng)力狀態(tài)中的壓應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。平面應(yīng)變時，其平均正應(yīng)力o等于中間主應(yīng)力o。m2鋼材中磷使鋼的強度、硬度提高，塑性、韌性降低。材料經(jīng)過連續(xù)兩次拉伸變形，第一次的真實應(yīng)變?yōu)锽=0.1，第二次的真1實應(yīng)變?yōu)閣=0.25，則總的真實應(yīng)變匕=0.35。2

6、塑性指標(biāo)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。A、大于；B、等于；C、小于；塑性變形時不產(chǎn)生硬化的材料叫做A。A、理想塑性材料；B、理想彈性材料；C、硬化材料；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。A、解析法；B、主應(yīng)力法；C、滑移線法；韌性金屬材料屈服時，A準(zhǔn)則較符合實際的。A、密席斯；B、屈雷斯加；C密席斯與屈雷斯加；由于屈服原則的限制，物體在塑性變形時，總是要導(dǎo)致最大的散逸

7、,這叫最大散逸功原理。A、能量；B、力；C、應(yīng)變；硫元素的存在使得碳鋼易于產(chǎn)生A。A、熱脆性；B、冷脆性；C、蘭脆性；應(yīng)力狀態(tài)中的B應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。A、拉應(yīng)力；B、壓應(yīng)力；C、拉應(yīng)力與壓應(yīng)力;平面應(yīng)變時，其平均正應(yīng)力oB中間主應(yīng)力o。m2A、大于；B、等于；C、小于；鋼材中磷使鋼的強度、硬度提高，塑性、韌性B。A、提咼;B、降低;C、沒有變化;A、提咼;B、降低;C、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TOC o 1-5 h zA。A、纖維組織；B、變形織構(gòu)；C、流線；三、判斷題按密席斯屈服準(zhǔn)則所得到的最大摩擦系數(shù)m=0.5(X)2塑性變形時，工具表

8、面的粗糙度對摩擦系數(shù)的影響小于工件表面的粗糙度對摩擦系數(shù)的影響。(X)靜水壓力的增加，對提咼材料的塑性沒有影響。(X)在塑料變形時要產(chǎn)生硬化的材料叫理想剛塑性材料。(X)塑性變形體內(nèi)各點的最大剪應(yīng)力的軌跡線叫滑移線。(V)塑性是材料所具有的一種本質(zhì)屬性。(V)塑性就是柔軟性。(X)合金元素使鋼的塑性增加，變形拉力下降。(X)合金鋼中的白點現(xiàn)象是由于夾雜引起的。(X)結(jié)構(gòu)超塑性的力學(xué)特性為S二km，對于超塑性金屬m=0.02-0.2。(X)影響超塑性的主要因素是變形速度、變形溫度和組織結(jié)構(gòu)。(V)屈雷斯加準(zhǔn)則與密席斯準(zhǔn)則在平面應(yīng)變上，兩個準(zhǔn)則是一致的。(X)變形速度對摩擦系數(shù)沒有影響。(X)靜水

9、壓力的增加，有助于提咼材料的塑性。(V)碳鋼中冷脆性的產(chǎn)生主要是由于硫元素的存在所致。(X)如果已知位移分量，則按幾何方程求得的應(yīng)變分量自然滿足協(xié)調(diào)方程；若是按其它方法求得的應(yīng)變分量，也自然滿足協(xié)調(diào)方程，則不必校驗其是否滿足連續(xù)性條件。(X)在塑料變形時金屬材料塑性好，變形抗力就低,例如：不銹鋼(X)四、簡答題純剪切應(yīng)力狀態(tài)有何特點？答：純剪切應(yīng)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(yīng)力狀態(tài)下單元體應(yīng)力偏量的主方向與單元體應(yīng)力張量的主方向一致，平均應(yīng)力樂=0。其第一應(yīng)力不變量也為零。簡述最大逸散功原理？并寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式。塑性變形時應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的特點？答：在塑性變形時，應(yīng)力與應(yīng)變之間

10、的關(guān)系有如下特點：應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系是非線性的，因此，全量應(yīng)變主軸與應(yīng)力主軸不一定重合。塑性變形時，可以認(rèn)為體積不變，即應(yīng)變球張量為零，泊松比v=0.5o對于應(yīng)變硬化材料，卸載后再重新加載時的屈服應(yīng)力就是報載時的屈服應(yīng)力，比初始屈服應(yīng)力要高。塑性變形是不可逆的，與應(yīng)變歷史有關(guān)，即應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不再保持單值關(guān)系。1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：提高材料的成分和組織的均勻性；合理選擇變形溫度和變形速度；選擇三向受壓較強的變形方式；減少變形的不均勻性。2請簡述應(yīng)變速率對金屬塑性的影響機理。答：應(yīng)變速度通過以下幾種方式對塑性發(fā)生影響：增加應(yīng)變速率會使金屬的真實應(yīng)力

11、升高，這是由于塑性變形的過程比較復(fù)雜，需要有一定的時間來進行。增加應(yīng)變速率，由于沒有足夠的時間進行回復(fù)或再結(jié)晶，因而軟化過程不充分而使金屬的塑性降低。增加應(yīng)變速率，會使溫度效應(yīng)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(yīng)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(jié)果，最終決定了金屬塑性的變化。3請簡述彈性變形時應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的特點。答：彈性變形時應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系有如下特點：應(yīng)力與應(yīng)變完全成線性關(guān)系，即應(yīng)力主軸與全量應(yīng)變主軸重合。彈性變形是可逆的，與應(yīng)變歷史(加載過程)無關(guān)，即某瞬時的物體形狀尺寸只與該瞬時的外載有關(guān)，而與瞬時之前各瞬間的

12、載荷情況無關(guān)。彈性變形時，應(yīng)力球張量使物體產(chǎn)生體積的變化，泊松比v0.5o三、計算題1對于直角坐標(biāo)系Oxyz內(nèi)，已知受力物體內(nèi)一點的應(yīng)力張量為_100-10礙.二0-100to010，應(yīng)力單位為Mpa,畫出該點的應(yīng)力單元體；求出該點的應(yīng)力張量不變量、主應(yīng)力及主方向、最大切應(yīng)力、八面體應(yīng)力應(yīng)力偏張量及應(yīng)力球張量。解：該點的應(yīng)力單元體如下圖所示應(yīng)力張量不變量如下山=(込+耳+込)=10心=一%円+丐耳+還-(+吒+心)=-(-100-100+100)+100=2004=込巧耳-心玉-+ayT+耳叮)=-1000+1000=0故得應(yīng)力狀態(tài)方程為“-l(W-200b=0解之得該應(yīng)力狀態(tài)的三個主應(yīng)力為M

13、pa)設(shè)主方向為卩間，則主應(yīng)力與主方向滿足如下方程(io-CTy-io=o(-10-cr)m=0-10/+(10-cr)=0J2+總2二i-10Z-10=0-30m=0-W-W=0J2+m2+2=1=00(100-cr)衛(wèi)其中廠+訥+?=1欲使上述方程有解，則(O-cr)1720172(O-cr)0=000(100-cr)即9一100)(1722)二0解之則得應(yīng)力張量的三個主應(yīng)力：=172MPa?c=100MF乩還=一172MPa對應(yīng)地，可得最大剪應(yīng)力3若變形體屈服時的應(yīng)力狀態(tài)為：b=ij15X10-3(0MPa試分別按Mises和Tresca塑性條件計算該材料的屈服應(yīng)力bs及B值，并分析差異大小。解：b=230,b=15012b=3003Tresc