中南大學金屬塑性加工原理試題答案-20112

1、專業(yè)班級線 封 密 卷 評中南大學考試試卷(答案與評分細節(jié))2012 2013學年 二 學期 金屬塑性加工原理 課程 時間110分鐘64學時，4學分,閉 卷,總分100分，占總評成績70 % 2014年1月6日注意：所有答案均寫在答題紙上，試卷上作答無效題號一一三四五六七八九十合計滿分1024302212100得分評卷人復查人理處分O按績成試考者違，息信生考寫填準不外線封密，題答要不內(nèi)線封密線封密卷評塑性變形力學部分、填空題(每空2分，共30分)得分評卷人Tresca屈服準則與 Mises屈服準則的區(qū)別在于后者考慮了中間主應力 的影響；二者在有兩個主應力分量相等的應力狀態(tài)下一致，在平面應變/純

2、剪切應力狀態(tài)下差別最大，最大差別1.154 倍。單向拉伸應力狀態(tài)的塑性應變增量之比d 1P: d 2P: d 3P2： (-1)：(-1)；純剪切應力狀態(tài)下的塑性應變增量之比1.3已知平面應變狀態(tài)下某點的應變分量則該點的應變張量為:1.00.2500 0.250.50 (i, j000 x, y,z)。d 1P: d 2P: d 3P1:0： (-1)I-O,ax 0, y0.5 00.51.4如圖所示，對于某種應變硬化材料， 沿著OA單向施加 拉應力到A點開始發(fā)生塑性屈服，繼續(xù)增加載荷到C點，產(chǎn)生e c的應變；同樣，對該材料施加剪應力到B點，開始發(fā)生塑性屈服；或者同時施加拉伸和剪切應力，到達

3、F點開xy0，始發(fā)生塑性屈服。沿著 OB或OF分別增加載荷到 D和E點，其等效應變 e= d= c(1)沿DE曲線，由D點到E點，等效應變e e= d,這種加載路徑稱為： 中性變載：(2)沿OFE路徑加載，該加載方式屬于比例加載(比例加載/非比例加載)。(3)由E點卸載到F點的過程中，等效應力-應變呈 線性關系(線性關系/非線性關系)。(4)若對該材料施加剪應力到 B點，然后卸載到。點，則其殘余等效塑性應變量等于零(大于零/小于零/等于零)。與Levy-Mises增量理論相比，Prandtl-Reuss增量理論考慮了塑性變形過程中的彈性變形分量 。對于小塑性應變問題的求解，兩者中更合適的是Pr

4、andtl-Reuss增量理論。標距為10mm的拉伸試樣進行單向拉伸時，夾頭速度為V0=5mm/s,則拉伸初始工程應變 ,- l/l。(15 10) /101速 率為： e 0 0.5s, 初始 真應變 速率為e t1trln(l1/l0)ln(15/10)t10.4s得分評卷人、分析計算題（共20分）WORD 完整版-可編輯-專業(yè)資料分享2.1試推導在z方向受約束的平面應變問題的Mises和Tresca屈服條件表達式。（平面應變問題:yx zx 0,0.5）（本題7分）解:y）yxzxyzzx（2分）Mises屈服條件:2xy2yz2zx（2分）Tresca屈服條件:（3分）y2 2x y2

5、2 xy2,.2.2 Levy-Mises增量理論的假設有哪些?2xy（本題1 2- s4八、4分）2xy2xy ,22xy2xy答：Levy-Mises增量理論的假設有：（1）材料是剛塑性材料，即彈性應變增量為零，塑性應變增量就是總的應變增量2.3答:（2）材料符合Mises屈服準則；（3）每一加載瞬時，應力主軸與應變增量主軸重合；（4）塑性變形時體積不變；試簡要描述采用工程法（主應力法）進行塑性力學解析的基本步驟和要點。（本題9分）工程法又稱為切塊法（Slab method）,或主應力法。它是一種近似解析法，通過對物體應力狀態(tài)作一些簡化假設，建立以主應力表示的簡化平衡微分方程和近似塑性條件

6、，然后結合邊界條 件聯(lián)立求解。其基本步驟和要點如下：1）將實際變形過程視具體情況簡化為平面應變問題和軸對稱問題，如平板壓縮、寬板軋制、 圓柱體鍛粗、棒材擠壓和拉拔等。（1分）2）假設變形體內(nèi)的應力分布是均勻的，僅是一個坐標的函數(shù)，這樣就可獲得近似的應力平 衡微分方程；或直接在變形區(qū)內(nèi)截取單元體切面上的正應力，并假定為主應力且均勻分布，由此 建立該單元體的應力平衡微分方程（常微分方程）。（2分）3）采用近似的塑性條件。工程法把接觸面上的正應力假定為主應力。于是對于平面應變問222題，塑TIe條件（x y）4 xy 4k可簡化為:x y Kf 2k 或 d x d y.對于軸對稱問題，塑性條件（r

7、 z）23 2r；可簡化為d r d z 0。常摩擦定律:（粘著摩擦）-完整版學習資料分享4）簡化接觸面上的摩擦條件。（2分）采用以下兩種近似關系:（滑動摩擦）庫侖摩擦定律:=WORD 完整版-可編輯-專業(yè)資料分享=式中：k摩擦應力；n正應力；k屈服切應力（kT / J3 ）; f摩擦系數(shù)。（2分）5）簡化其它條件。例如不考慮工模具彈性變形的影響，材料變形為均質和各向同性等。（1分）6）聯(lián)立求解。（1分）-完整版學習資料分享WORD 完整版-可編輯-專業(yè)資料分享塑性加工原理部分得分評卷人三、名詞解釋題（每小題 2分，共10分）動態(tài)回復：在熱變形過程中所發(fā)生的回復現(xiàn)象。塑性圖：反映金屬塑性指標與

8、溫度之間的關系圖形。熱效應：金屬在塑性變形過程中的發(fā)熱現(xiàn)象。學院專業(yè)班級學 號姓 名線封密卷評-理處分O按績成試考者違，息信生考寫填準不外線封密，題答要不內(nèi)線封密線封密卷評附加應力：金屬塑性變形過程中， 由于不均勻變形受到整體性限制而在變形體內(nèi)引起的相互平衡的內(nèi)應力。第二類再結晶全圖：描述晶粒大小與變形程度及變形溫度之間關系 的圖線構成第二類再結晶全圖。得分評卷人四、判斷題（每小題1分，共10分）冷變形的纖維組織可通過完全再結晶退火消除。（，）基本應力是實測出來的應力，它等于工作應力、附加應力與殘余應力三者的代數(shù)和。（X ）殘余應力是變形結束后在工件內(nèi)殘留的一種自相平衡的內(nèi)應力。（V ）平輻軋

9、制薄板時，若工作輻中間有凸度，則可能引起板材中部起浪， 邊部開裂的缺陷。（，）塑性反映的是金屬的塑性變形能力的大小，而柔軟性反映的是變形抗力的大小。（，）金屬塑性加工時被加工材料與工、模具之間的外縻擦總是給加工 過程帶來不利影響。（X）相比于動態(tài)再結晶，動態(tài)回復給變形材料造成的軟化效果更強烈。（X）從微細觀的角度分析，金屬材料的均勻塑性變形是相對的，不均勻變形是絕對的。（V ）4.10-完整版學習資料分享得分評卷人5.1分布的基本方法有哪些?=WORD 完整版-可編輯-專業(yè)資料分享=問答題（每小題10分，共30分）什么是均勻變形與不均勻變形？均勻變形需滿足什么條件？研究塑性變形答：變形區(qū)內(nèi)各金

10、屬質點的變形是位移的連續(xù)函數(shù)，就是均勻變形，反之就是不均勻變形。（3分）均勻變形需滿足的條件是：1）變形體各向同性；2）接觸表面沒有外縻擦；3）無外端作用;4）變形體在任何瞬間承受相等變形量。（4分）研究塑性變形分布的方法有：1）網(wǎng)格法；2）硬度法；3）比較晶粒法。（3分）畫出模鍛、平輻軋制、棒材拉拔時的變形力學圖。對于低塑性材料，開坯應采用上述方法中的哪一種？為什么？答：模鍛的主應力圖是三向壓縮、主變形圖是二向壓縮一向延伸；平輻軋制的主應力圖是三向壓縮、 主變形圖是二向延伸一向壓縮；拉拔的主應力圖二向壓縮一向延伸、主變形圖是二向壓縮一向延伸。（6分）對于低塑性材料，應采用模鍛開坯較好，因為材料整體處于強烈三向壓應力狀態(tài)，且靜水壓力大。（4分）什么是加工硬化？加工硬化對材料性能及加工過程有何影響？答：金屬材料在塑性變形過程 （尤其是冷加工過程）中，隨著變形量的增加，材料的強度和硬度提高,而塑性與韌性下降的現(xiàn)象，稱為加工硬化。（4分）加工硬化材料的內(nèi)部位錯密度提高，點陣畸變加劇，所以強度和硬度提高，使構件的承載能力增強，-完整版學習資料分享WORD 完整版-可編輯-專業(yè)資料分享因此加