上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院金屬塑性成形原理模擬題

1、2、填空題：（每題3分，共計(jì)30分）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。金屬的超塑性可分為細(xì)晶超塑性和相變超塑性兩大類。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)成份，組織，變形溫度，應(yīng)變速率，變形力學(xué)條件。等效應(yīng)力表達(dá)式：常用的摩擦條件及其數(shù)學(xué)表達(dá)式：庫(kù)倫摩擦條件T=，常摩擦條件zmK。n平面是指：通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)并垂于等傾線的平面，其方程為巧+巧+還=00一點(diǎn)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(shí)針轉(zhuǎn)N所得滑移線即為氐線。平面變形問(wèn)題中與變形平面垂直方向的應(yīng)力az二込+巧在有限元法中：應(yīng)力矩陣S=Wil別

2、，單元內(nèi)部各點(diǎn)位移U=州間二、簡(jiǎn)答題（共計(jì)30分）提高金屬塑性的主要途徑有哪些？（8分）答：提高金屬塑性的途徑有以下幾個(gè)方面：提高材料成分和組織的均勻性；2合理選擇變形溫度和應(yīng)變速率；2選擇三向壓縮性較強(qiáng)的變形方式；2減小變形的不均勻性。2純剪切應(yīng)力狀態(tài)有何特點(diǎn)？(6分)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。2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)力礙二。2其第一應(yīng)力不變量也為零。2塑性變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的特點(diǎn)？(8分)答：在塑性變形時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系有如下特點(diǎn)：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。2

3、塑性變形時(shí)，可以認(rèn)為體積不變，即應(yīng)變球張量為零，泊松比卩=0二。2對(duì)于應(yīng)變硬化材料，卸載后再重新加載時(shí)的屈服應(yīng)力就是報(bào)載時(shí)的屈服應(yīng)力，比初始屈服應(yīng)力要高。2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。2Levy-Mises理論的基本假設(shè)是什么？(8分)答：Levy-Mises理論是建立在以下四個(gè)假設(shè)基礎(chǔ)上的：材料是剛塑性材料，即彈性應(yīng)變?cè)隽繛榱?，塑性?yīng)變?cè)隽烤褪强偟膽?yīng)變?cè)隽?；材料符合Mises屈服準(zhǔn)則，即口=6；2每一加載瞬時(shí)，應(yīng)力主軸與應(yīng)變?cè)隽恐鬏S重合；2(4)塑性變形時(shí)體積不變，即遲+讓嚴(yán)圮屮込+退八,所以應(yīng)變?cè)隽繌埩烤褪菓?yīng)變?cè)隽科珡埩浚礆?吟2三、計(jì)算題(共計(jì)4

4、0分)已知金屬變形體內(nèi)一點(diǎn)的應(yīng)力張量為0172172000Mpa,求:18分)計(jì)算方向余弦為l=1/2,m=1/2,n二旋/?的斜截面上的正應(yīng)力大小。應(yīng)力偏張量和應(yīng)力球張量；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(b和円，耳)=叫+1述+0呼占172+04+0T=86(MPa)(MPa)叫*叫+叫寧(MPa)4進(jìn)一步可求得斜截面上的正應(yīng)力口=136(MPa)2(2)該應(yīng)力張量的靜水應(yīng)力耳為2crffi=1(0+0+100)=33.33(MPa)其應(yīng)力偏張量-33.33172172-33.33(JAPa)66.672應(yīng)力球張量33.3333.3333.3

5、3(MPa)21.0-61720_172(Op)0=00(100-b)0(3)在主應(yīng)力面上可達(dá)到如下應(yīng)力平衡2欲使上述方程有解，則1即100)(K-1疋)=0解之則得應(yīng)力張量的三個(gè)主應(yīng)力crT=172MPanc=100MPanc=-172MPa2對(duì)應(yīng)地，可得最大剪應(yīng)力x+U12、如圖所示，設(shè)有一半無(wú)限體，側(cè)面作用有均布?jí)簯?yīng)力樂(lè)，試用主應(yīng)力法求單位流動(dòng)壓力p。（12分）TPT卄ir卄Thoj11L11TPTB取半無(wú)限體的半剖面，對(duì)圖中基元板塊（設(shè)其長(zhǎng)為l）列平衡方程：1）2其中，設(shè)弋=應(yīng)，渕為摩擦因子，疋為材料屈服時(shí)的最大切應(yīng)力值，J耳均取絕對(duì)值。由（1）式得?2mK?=ax曲（2）2采用絕對(duì)值

6、表達(dá)的簡(jiǎn)化屈服方程如下3）1從而day=d(4)2將（2）（3）（4）式聯(lián)立求解，得2mK5）2在邊界上，二亍=%，由（3）式，知玉=斫+丞，代入（5）式得2最后得6）1從而，單位流動(dòng)壓力2（7）23、（10分）一理想剛塑性體在平砧頭間鐓粗到某一瞬間，條料的截面尺寸為2aX2a，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，較2a足夠大，可以認(rèn)為是平面變形。變形區(qū)由A、B、C、D四個(gè)剛性小塊組成（如圖示），此瞬間平砧頭速度為ui=1o（下砧板認(rèn)為靜止不動(dòng)）p*。解：根據(jù)滑移線理論，可認(rèn)為變形區(qū)由對(duì)角線分成的四個(gè)剛性三角形組成。剛性塊B、D為死區(qū)，隨壓頭以速度u相向運(yùn)動(dòng)；剛性塊A、C相對(duì)于B、D有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（速度間斷），其數(shù)值、方向可由速端圖完