《金屬塑性加工原理》考試總復(fù)習(xí)題

《金屬塑性加工原理》考試總復(fù)習(xí)

?、填空題

1.韌性金屬材料屈服時(shí).米塞斯準(zhǔn)則較符合實(shí)際的。

2.描述變形大小可用線尺寸的變化與方位上的變化來(lái)表示.即線應(yīng)變（正應(yīng)變）和切應(yīng)變（剪應(yīng)變）

3.彈性變形時(shí)應(yīng)力球張量使物體產(chǎn)生體積變化.泊松比V<0.5

4.在塑形變形時(shí).需要考慮塑形變形之前的彈性變形.而不考慮硬化的材料叫做理想剛塑性材料。

5.塑形成形時(shí)的摩擦根據(jù)其性質(zhì)可分為干摩擦.邊界摩擦和流體摩擦。

6.根據(jù)條件的不同.任何材料都有可能產(chǎn)生兩種不同類型的斷裂：脆性斷裂和韌性斷裂。

7.硫元素的存在使律碳鋼易于產(chǎn)生熱脆。

8.塑性變形時(shí)不產(chǎn)生硬化的材料叫做理想塑性材料。

9.應(yīng)力狀態(tài)中的壓應(yīng)力.能充分發(fā)揮材料的塑性。

10.平面應(yīng)變時(shí).其平均正應(yīng)力。等于中間主應(yīng)力。。

m-----------------------------------2

11.鋼材中磷使鋼的強(qiáng)度、硬度提高.塑性、韌性下降。

12.材料在一定的條件下.其拉伸變形的延伸率超過(guò)1。。%的現(xiàn)象叫超塑性。

13.材料經(jīng)過(guò)連續(xù)兩次拉伸變形.第一次的真實(shí)應(yīng)變?yōu)?e=0.1.第二次的真實(shí)應(yīng)變?yōu)?e=0.25.則總的

真實(shí)應(yīng)變€=0.35

14.固體材料在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞其完整性的能力叫材料的塑性。

15.塑性成形中的三種摩擦狀態(tài)分別是：干摩擦、流體摩擦、邊界摩擦

16.對(duì)數(shù)應(yīng)變的特點(diǎn)是具有真實(shí)性、可靠性和可加性。

17.就大多數(shù)金屬而言.其總的趨勢(shì)是.隨著溫度的升高.塑性升高。

18.鋼冷擠壓前.需要對(duì)坯料表面進(jìn)行磷化、皂化處理。

19.為了提高潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑、耐磨、防腐等性能常在澗滑油中加入的少量活性物質(zhì)的總稱叫添加

nyo

20.對(duì)數(shù)應(yīng)變的特點(diǎn)是具有真實(shí)性、可靠性和可加性。

21.塑性指標(biāo)的常用測(cè)量方法拉伸實(shí)驗(yàn).扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn).壓縮試驗(yàn)。

22.彈性變形機(jī)理原子間距的變化:塑性變形機(jī)理位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)為主。

23.物體受外力作用下發(fā)生變形.變形分為變形和變化。

24.當(dāng)物體變形時(shí).向量的長(zhǎng)短及方位發(fā)生變化.用線應(yīng)變、切應(yīng)變來(lái)描述變形大小

25.當(dāng)物體變形時(shí).向量的長(zhǎng)短及方位發(fā)生變化.用線應(yīng)變、切應(yīng)變來(lái)描述變形大小。

26.在研究塑性變形時(shí).即不考慮彈性變形.又不考慮變形過(guò)程中的加工硬化的材料稱為理想剛塑性

材料

27.材料的塑性變形是由應(yīng)力偏張量引起的.且只與應(yīng)力張量的第二不變量有關(guān)。

28.金屬塑性加工時(shí).工具與坯料接觸面上的母擦力采用庫(kù)倫摩擦條件、最大摩擦條件、摩擦力不變條

維三種假設(shè)。

29.軸對(duì)稱條件下.均勻變形時(shí).徑向的正應(yīng)變等于周向的正應(yīng)力。

30.在單向拉伸時(shí).常用延伸率、斷面收縮率兩個(gè)塑性指標(biāo)來(lái)衡量塑性變形的能力。

二、下列各小題均有多個(gè)答案.選擇最適合的一個(gè)填于橫線上

1.塑性變形時(shí)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：

2.用近似平衡微分方程和近似塑性條件求解塑性成形問(wèn)題的方法稱為B。

A、解析法；B、主應(yīng)力法；C、滑移線法；

3.韌性金屬材料屈服時(shí).A準(zhǔn)則較符合實(shí)際的。

A、密席斯；B、屈雷斯加；C密席斯與屈雷斯加；

4.塑性變形之前不產(chǎn)生彈性變形（或者忽略彈性變形）的材料叫做A。

A、理想彈性材料；B、理想剛塑性材料；C、塑性材料；

5.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；

6.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：

7.平面應(yīng)變時(shí).其平均正應(yīng)力crB中間主應(yīng)力cro

m----------------------2

A、大于；B,等于；C、小于；

8.鋼材中磷使鋼的強(qiáng)度、硬度提高.塑性、韌性B。

A、提高；B、降低；C、沒(méi)有變化；

9.多晶體經(jīng)過(guò)塑性變形后各晶粒沿變形方向顯著伸長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為A。

A、纖維組織；B、變形織構(gòu)；C、流線；

10.塑性變形時(shí).工具表面的粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響__蟲_工件表面的粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響。

A、大于；B、等于；C、小于：

11.由于屈服原則的限制.物體在塑性變形時(shí).總是要導(dǎo)致最大的A散逸.這叫最大散逸功原理。

A、能量；B、力：C、應(yīng)變；

12.軸對(duì)稱條件下.均勻變形時(shí).徑向的正應(yīng)變C周向的正應(yīng)變.徑向正應(yīng)力力C周向正

應(yīng)力。

A、大于B、小于C、等于

三、判斷題（對(duì)打錯(cuò)打義）

1.合金元素使鋼的塑性增加.變形拉力下降。（X）

2.合金鋼中的白點(diǎn)現(xiàn)象是由于夾雜引起的。（X）

3.結(jié)構(gòu)超塑性的力學(xué)特性為S=履，，".對(duì)于超塑性金屬m=0.02-0.2。（X）

4.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）

5.屈雷斯加準(zhǔn)則與密席斯準(zhǔn)則在平面應(yīng)變上.兩個(gè)準(zhǔn)則是一致的。（X）

6.變形速度對(duì)摩擦系數(shù)沒(méi)有影響。（X）

7,靜水壓力的增加.有助于提高材料的塑性。（V）

8.碳鋼中冷脆性的產(chǎn)生主要是由于硫元素的存在所致。（X）

9.塑性是材料所具有的一種本質(zhì)屬性。（V）

10.碳鋼中碳含量越高.碳鋼的塑性越差。（X）

11.在塑料變形時(shí)要產(chǎn)生硬化的材料叫變形硬化材料。（X）

12.塑性變形體內(nèi)各點(diǎn)的最大正應(yīng)力的軌跡線叫滑移線。（V）

13.二硫化鋁、石墨、礦物油都是液體潤(rùn)滑劑。。（X）

14.按密席斯屈服準(zhǔn)則所得到的最大摩擦系數(shù)u=0.5。（X）

15.塑性變形時(shí).工具表面的粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響小于工件表面的粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響。

（錯(cuò)）

16.靜水壓力的增加.對(duì)提高材料的塑性沒(méi)有影響。（X）

17.在塑料變形時(shí)要產(chǎn)生硬化的材料叫理想剛塑性材料。（X）

18.塑性變形體內(nèi)各點(diǎn)的最大剪應(yīng)力的軌跡線叫滑移線。（V）

19.塑性是材料所具有的一種本質(zhì)屬性。（V）

20.塑性就是柔軟性。（X）

21.在塑料變形時(shí)金屬材料塑性好.變形抗力就低.例如：不銹鋼（X）

22.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(yàn)其是否滿足連續(xù)性條件。（X）

23.當(dāng)材料受單向應(yīng)力時(shí).8=1.兩準(zhǔn)則重合；在純剪應(yīng)力作用下.兩準(zhǔn)則差別最大；（V）

24.球應(yīng)力在所有方向都沒(méi)有剪切力.故不能產(chǎn)生體積變化.只能使物體產(chǎn)生彫狀變化和塑性變形。

（X）

25.應(yīng)力偏張量只能使物體產(chǎn)生形狀變化.不能產(chǎn)生體積變化。（V）

26.常摩擦力定律r=m?k.式中摩擦因子m要大于1。（X）

四、名詞解釋

1.什么是剛塑性材料.剛塑性硬化材料？

不考慮塑性變形之前的彈性變形的材料。不考慮塑性變形之前的彈性變形.但需要考慮變形過(guò)程中

的加工硬化的材料。

2.什么是塑形本構(gòu)關(guān)系？

塑性變形時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系。

3.什么是干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦？

金屬與工具的接觸表面之間不存在任何外來(lái)介質(zhì).即直接接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦成為干摩擦；當(dāng)金屬與工具

表面加入潤(rùn)滑層較厚.摩擦副在相互運(yùn)動(dòng)中不直接接觸.完全由潤(rùn)滑油膜隔開.摩擦發(fā)生在流體內(nèi)部分子

之間成為流體摩擦；當(dāng)金屬與工具之間的接觸表面上加潤(rùn)滑劑時(shí).隨著接觸壓力的增加.金屬表面突起部

分被壓平.潤(rùn)滑劑被擠入凹坑中.壓平部分與模具之間存在一層極薄的潤(rùn)滑膜.是一種單分子膜.這種單

分子膜潤(rùn)滑的狀態(tài)稱為邊界摩擦。

4.塑性成形中摩擦機(jī)理是什么？

5.塑性加工中的摩擦與機(jī)械摩擦的區(qū)別.并從積極與消極兩方面說(shuō)明它的作用。

區(qū)別：在高壓下產(chǎn)生的摩擦：較高溫度下的摩擦；伴隨著塑性變形而產(chǎn)生的摩擦；摩擦副的性質(zhì)

相差大。

消極：改變物體應(yīng)力狀態(tài).使變形力和能耗增加

引起工件變形與應(yīng)力分布不均勻

惡化工件表面質(zhì)量.加速模具磨損.降低工具壽命

摩擦的利用

例如.用增大摩擦改善咬人條件.強(qiáng)化軋制過(guò)程；增大沖頭與板片間的摩擦.強(qiáng)化工藝.減少起皺和撕

裂等造成的廢品。

6.什么是滑移線、滑移線場(chǎng)？

滑移線是塑形變形體內(nèi)個(gè)點(diǎn)的最大剪應(yīng)力的軌跡.最大剪應(yīng)力成對(duì)出現(xiàn)并正交.因此滑移線在變形體區(qū)

組成兩族相互正交的網(wǎng)絡(luò)為滑移線場(chǎng)。

7.什么是均勺場(chǎng)、簡(jiǎn)單場(chǎng)？

一族滑移線為直線.另一族則與滑移線正交的滑移線為曲線.稱為簡(jiǎn)單場(chǎng)；滑移線場(chǎng)由兩組正交的平行的

直線構(gòu)成稱為均勻場(chǎng)。

8.什么是速度間斷？

若塑性區(qū)與剛性區(qū)之間或塑性區(qū)內(nèi)相鄰兩區(qū)域之間可能有相對(duì)滑動(dòng).即速度發(fā)生跳躍.此現(xiàn)象稱為速度

不連續(xù).或速度間斷。

9.什么是虛功原理、什么是最大逸散功原理？

虛功原理：對(duì)穩(wěn)定平穩(wěn)狀態(tài)的變形體給予符合幾何約束條件的微小虛位移.則外力在此虛位移上所作的

虛功.必然等于變形體內(nèi)的應(yīng)力在虛應(yīng)變上所作的虛應(yīng)變功。最大逸散功原理：對(duì)剛塑性體一定的應(yīng)

變?cè)隽繄?chǎng)而言在所有屈服準(zhǔn)則的應(yīng)力場(chǎng)中.與該應(yīng)變?cè)隽繄?chǎng)符合的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的應(yīng)力場(chǎng)所做塑性功最

大。

10.什么是冷脆、紅脆、藍(lán)脆、熱脆、白點(diǎn)？

當(dāng)磷含量大于0.3%時(shí).鋼完全變脆.沖擊韌性接近于零.成為冷脆；當(dāng)鋼在800~1200°C范圍內(nèi)熱加工時(shí)

沒(méi)由于晶界處的硫化鐵共晶體熔化.導(dǎo)致鍛件開裂稱為紅脆：在室溫或稍高溫度下.氮將以反N形式析

4

出.使綱的強(qiáng)度.硬度提高.塑性韌性大為降低.這種現(xiàn)象成為時(shí)效脆性或藍(lán)脆；當(dāng)含氫量較高的鋼錠經(jīng)鍛

軋后較快冷卻.從固溶體析出的氫原子來(lái)不及向表面擴(kuò)散.而集中在缸內(nèi)缺陷處形成氫分子.產(chǎn)生相當(dāng)大

的壓力.在壓力、應(yīng)力等作用下.會(huì)出現(xiàn)小裂紋即白點(diǎn)：FeO和FeS在鐵素體中形成低熔點(diǎn)的共晶組織.

分布于晶界處.造成鋼的熱脆。

11.什么是超塑性？

材料的伸長(zhǎng)率超過(guò)100%的現(xiàn)象。

12.什么是靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶？

是依靠變形金屬所具有的熱量.使其原子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能增加而恢復(fù)到穩(wěn)定位置上：金屬經(jīng)塑性變形

后.在較高的溫度下出現(xiàn)新的晶核.這些晶核逐漸長(zhǎng)大代替了原來(lái)的晶體.此過(guò)程成為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。

13.最小阻力定律

答案：塑性成形的最小阻力定律：在塑性變形過(guò)程中.如果金屬質(zhì)點(diǎn)有向幾個(gè)方向移動(dòng)的可

能時(shí).則金屬各質(zhì)點(diǎn)將向阻力最小的方向移動(dòng).即做最少的功.走最短的路。

.m

14.在結(jié)構(gòu)超塑性的力學(xué)特性S=%￡中.m值的物理意義是什么？

答案：

m=d1nb為應(yīng)變速率敏感性系數(shù).是表示超塑性特征的一個(gè)極重要的指標(biāo).當(dāng)m值越大.塑性越好。

din￡

15.何謂冷變形、熱變形和溫變形.他們各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？

答案：冷變形：在再結(jié)晶溫度以下（通常是指室溫）的變形。

熱變形：在再結(jié)晶溫度以上的變形。

溫變形：在再結(jié)晶溫度以下.高于室溫的變形。

冷變形的產(chǎn)品精度高.但材料的變形抗力大.產(chǎn)品表面質(zhì)量非常好。

熱變形的產(chǎn)品精度不高.材料的變形抗力小.產(chǎn)品有氧化.表面質(zhì)量非常不好。。

溫變形的產(chǎn)品精度高.材料的變形抗力也不大.產(chǎn)品表面質(zhì)量比較好。

16.最大散逸功

答案：是由于屈服原則的限制.物體在塑性變形時(shí).總是要導(dǎo)致最大的能量散逸（或能量消耗）.這叫最

大散逸功原理。

17.上限法的基本原理是什么？

按運(yùn)動(dòng)學(xué)許可速度場(chǎng)來(lái)確定變形載荷的近似解.這一變形載荷它總是大于真實(shí)載荷.即高估的近似值.故

稱上限解。

五、簡(jiǎn)答題

1.什么是應(yīng)力張量不變量.應(yīng)力特征方程式什么？

JJJ應(yīng)力特征方程：03—J(52—J(5—J-0

123I23

2.什么是應(yīng)力偏張量和球應(yīng)力張量.他們的物理意義是什么？

a=。'+8a

Vijij?>

球應(yīng)力在所有方向都沒(méi)有剪應(yīng)力.故不能使物體產(chǎn)生形狀變化和塑性變形.而只能產(chǎn)生體積變化。

應(yīng)力偏張量只能使物體產(chǎn)生形狀變化.不能產(chǎn)生體積變化。

3.平面應(yīng)力狀態(tài)和軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)的特點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)的應(yīng)力張量？

平面應(yīng)力狀態(tài)：

(1)變形體內(nèi)所有的質(zhì)點(diǎn)在某一方向垂直的平面上沒(méi)有應(yīng)力作用；

(2)各應(yīng)力分量與Z軸無(wú)關(guān).整個(gè)物體的應(yīng)力分布可以在xy坐標(biāo)平面上表示出來(lái)。

q0O-

o=0a0

'j2

000

軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)：

(1)由于通過(guò)旋轉(zhuǎn)體軸線的平面.即屮面在變形過(guò)程中始終不會(huì)扭曲.所以在9面上沒(méi)有剪應(yīng)力.

而且。是主應(yīng)力。

<p

(2)各應(yīng)力分量與屮坐標(biāo)無(wú)關(guān)。

a0T

ppz

a_0o0

(p

T0o

Lzp

4.兩個(gè)屈服準(zhǔn)則有何區(qū)別.在什么狀態(tài)下兩個(gè)屈服準(zhǔn)則相同.什么狀態(tài)下差別最大？

兩個(gè)屈服準(zhǔn)則相比.數(shù)學(xué)表達(dá)式右邊相差系數(shù)B.當(dāng)中間應(yīng)力P=1時(shí).時(shí)兩個(gè)屈服準(zhǔn)則的數(shù)學(xué)表達(dá)式相

同.當(dāng)0=1.155時(shí).兩個(gè)屈服準(zhǔn)則差別最大。

5.彈性變形時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系有哪些特點(diǎn).為什么說(shuō)塑性變形時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系與加載歷史有關(guān)？

答案：塑性應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系有如下特點(diǎn):

(1)塑性變形不可恢復(fù).是不可逆的關(guān)系.與應(yīng)變歷史有關(guān).即應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系不再保持單值關(guān)系。

(2)塑性變形時(shí).認(rèn)為體積不變.即應(yīng)變球張量為零.泊松比=0.5。

(3)應(yīng)力應(yīng)變之間關(guān)系是非線性關(guān)系.因此.全量應(yīng)變主軸與應(yīng)力主軸不一定重合。

(4)對(duì)于硬化材料.卸載后再重新加載.其屈服應(yīng)力就是卸載后的屈服應(yīng)力.比初始屈服應(yīng)力要高。

正因?yàn)樗苄宰冃问遣豢赡娴?應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系不是單值對(duì)應(yīng)的.與應(yīng)變歷史有關(guān).而且全量應(yīng)變主軸與應(yīng)

力主軸不一定重合.因此說(shuō)應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系與加載歷史有關(guān).離開加載路線來(lái)建立應(yīng)力與全量應(yīng)

變之間的關(guān)系是不可能的。

6.塑性加工時(shí)接觸表面的摩擦條件有哪幾種.其數(shù)學(xué)表達(dá)式有什么不同？

庫(kù)倫摩擦條件：(卩=0.5~0.577)

n

最大摩擦條件：弋=k.根據(jù)塑性條件.在軸對(duì)稱情況下.左=0.5。.在平面變形條件下.k=0.577b

TT

摩擦力不表?xiàng)l件：-in?=0~1.0)

7.影響摩擦的主要因素有哪些？

金屬的種類和化學(xué)成分：工具材料及其表面狀態(tài)；接觸面上的單位壓力：變形溫度：變形速

度；澗滑劑。

8.什么是上限法.其優(yōu)點(diǎn)有哪些？

按運(yùn)動(dòng)學(xué)許可速度場(chǎng)來(lái)確定變形載荷的近似解.這一變形載荷它總是大于真實(shí)載荷.即高估的近似值.故

稱上限解。優(yōu)點(diǎn)：

(1)不僅適用于平面問(wèn)題.也適用于軸對(duì)稱問(wèn)題和三維問(wèn)題

(2)上限法雖是一種高估的近似解.可使之盡可能接近真實(shí)解

(3)便于與計(jì)算機(jī)結(jié)合.用以模擬工件與工具的接觸面上單位壓力分布及進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。

(4)上限法已成功地用于分析裂紋的產(chǎn)生.計(jì)算最佳工藝參數(shù).并開始處理加工硬化材料.疏松材料.

以及考慮高速成形時(shí)慣性的影響。

9.影響塑性的主要因素及提高塑性的途徑有哪些？

影響塑性的內(nèi)部因素：

化學(xué)成分；合金元素：組織結(jié)構(gòu)；

外部因素：

變形溫度；變形速度；變形程度；應(yīng)力狀態(tài)；變形狀態(tài)；尺寸因素；周圍介質(zhì)；

提高盡速塑性的因素:

控制化學(xué)成分.改善組織結(jié)構(gòu).提高材料的成分和組織的均勻性；采用合適的變形溫度.速度制度；

選用三向壓應(yīng)力較強(qiáng)的變形過(guò)程.減小變形的不均勻性.盡量造成均勻的并行狀態(tài)；避免加熱和加工時(shí)

周圍介質(zhì)的不良影響等。

10.為什么靜水壓力能提高金屬的塑形？

(1)塑性加工若沒(méi)有再結(jié)晶和溶解沉淀等修復(fù)機(jī)構(gòu)時(shí).晶見變形會(huì)使晶間顯微破壞得到積累,進(jìn)而迅

速地引起多晶體的破壞.而三向壓縮能遏止晶粒邊界相對(duì)移動(dòng).使晶間變形困難。

(2)三向壓縮使金屬變得更為致密.其各種顯微破壞得到修復(fù).甚至其宏觀破壞也得到修復(fù).而三向

拉伸則加速各種破壞的發(fā)展。

(3)三向壓縮能完全或局部地消除變形物體內(nèi)數(shù)量很小的某些夾雜物甚至液相對(duì)塑性的不良影響。

而三向拉應(yīng)力會(huì)使這些地方形成應(yīng)力集中.加速金屬破壞出現(xiàn)。

(4)三向壓縮能完全抵償或大大降低由于不均勻變形所引起的附加拉伸應(yīng)力.減輕拉應(yīng)力的不良影

響。

11.影響動(dòng)態(tài)回復(fù)的因素有哪些？

金屬的點(diǎn)陣類型；應(yīng)變速率和溫度；溶質(zhì)元素的影響；第二相的影響；原始亞結(jié)構(gòu)的影響。

12.熱加工過(guò)程中金屬組織有哪些變化？

(1)鑄態(tài)組織中的縮孔、疏松、空隙、氣泡等缺陷得到壓密或焊合。金屬在變形中由于加工硬化所造

成的不致密現(xiàn)象.也隨著再結(jié)晶的進(jìn)行而恢復(fù)。

(2)在熱加工變形中可使晶粒細(xì)化和夾雜物破碎。

(3)形成纖維組織。

(4)產(chǎn)生帶狀組織。

13.影響斷裂類型的因素有哪些？

變形溫度；變形速度；應(yīng)力狀態(tài)

14.可謂脆性斷裂.何為韌性斷裂？

脆性斷裂：斷面外觀上沒(méi)有明顯的塑性變形跡象.直接由彈性變形狀態(tài)過(guò)渡到斷裂.斷裂面和拉伸軸接近

正交.斷口平齊。韌性斷裂：在斷裂前金屬經(jīng)受了較大的塑性變形.其斷口成纖維狀.灰喑無(wú)光。

15.等效應(yīng)力有何特點(diǎn)？寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式。

答案：

等效應(yīng)力的特點(diǎn)：等效應(yīng)力不能在特定微分平面上表示出來(lái).但它可以在一定意義上

“代表”整個(gè)應(yīng)力狀態(tài)中的偏張量部分.因而與材料的塑性變形密切有關(guān)。人們把它稱為廣

義應(yīng)力或應(yīng)力強(qiáng)度。等效應(yīng)力也是一個(gè)不變量。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

等效應(yīng)力在主軸坐標(biāo)系中定義為：

—1:--------------------------------------------------,-----

0=適收一%)2+巴-53)2+巴-%)2

在任意坐標(biāo)系中定義為

O=--'（＜J-O）2+（。-O）2+（b-b）2+6（T2+t2+T2）

^2Yxyyzzxxyyzzx

20.何謂屈服準(zhǔn)則？常用屈服準(zhǔn)則有哪兩種？試比較它們的同異點(diǎn)？

答案：

屈服準(zhǔn)則：只有當(dāng)各應(yīng)力分量之間符合一定的關(guān)系時(shí).質(zhì)點(diǎn)才進(jìn)入塑性狀態(tài).這種關(guān)系就叫屈服準(zhǔn)則。

常用屈服準(zhǔn)則：密席斯屈服準(zhǔn)則與屈雷斯加屈服準(zhǔn)則

同異點(diǎn)：在有兩個(gè)主應(yīng)力相等的應(yīng)力狀態(tài)下.兩者是一致的。對(duì)于塑性金屬材料.密席斯準(zhǔn)

則更接近于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在平面應(yīng)變狀態(tài)時(shí).兩個(gè)準(zhǔn)則的差別最大為15.5%0

21.什么是塑性？簡(jiǎn)述提高金屬塑性的主要途徑？

答案：

提高金屬塑性的主要途徑：

1）提高材料的成分和組織的均勻性

2）合理選擇變形溫度和變形速度

3）選擇三向受壓較強(qiáng)的變形方式

4）減少變形的不均勻性

22.在塑性加工中潤(rùn)滑的目的是什么？影響摩擦系數(shù)的主要因素有哪些？

答案：潤(rùn)滑的目的是：

1）減少工模具磨損；2）延長(zhǎng)工具使用壽命；

3）提高制品質(zhì)量；4）降低金屬；5）變形時(shí)的能耗。

影響摩擦系數(shù)的主要因素：

1）金屬種類和化學(xué)成分：2）工具材料及其表面狀態(tài)：

3）接觸面上的單位壓力；4）變形溫度；

5）變形速度；6）泄滑劑

23.簡(jiǎn)述在塑性加工中影響金屬材料變形抗力的主要因素有哪些？

答案：金屬材料變形抗力影響因素有：

1）材料（化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)）：2）變形程度；

3)變形溫度；4)變形速度；

5)應(yīng)力狀態(tài)；6)接觸界面(接觸摩擦)

24.什么是速度間斷？為什么說(shuō)只有切向速度間斷.而法向速度必須連續(xù)？

答案：若塑性區(qū)與剛性區(qū)之間或塑性區(qū)內(nèi)相鄰兩區(qū)域之間

可能有相對(duì)滑動(dòng).即速度發(fā)生跳躍.此現(xiàn)象稱為速度不連

續(xù).或速度間斷。夕片"

現(xiàn)設(shè)變形體被速度間斷面SD分成①和②兩個(gè)區(qū)域；在微——k

段ds0上的速度間斷情況如下圖所示。\

根據(jù)塑性變形體積不變條件.以及變形體在變形時(shí)保持

??

連續(xù)形.不發(fā)生重疊和開裂可知,垂直于dS上的速度分量必須相等.即“：Un.而切向速度分量

D

??

可以不等.造成②區(qū)的相對(duì)滑動(dòng)。其速度間斷值為

25.簡(jiǎn)述塑性成形中對(duì)潤(rùn)滑劑的要求？

(1)潤(rùn)滑劑應(yīng)有良好的耐壓性能.在高壓作用下.潤(rùn)滑膜仍能吸附在接觸表面上.保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)；

(2)潤(rùn)滑劑應(yīng)有良好耐高溫性能.在熱加工時(shí).潤(rùn)滑劑應(yīng)不分解.不變質(zhì)；

(3)潤(rùn)滑劑有冷卻模具的作用：

(4)潤(rùn)滑劑不應(yīng)對(duì)金屬和模具有腐蝕作用；

(5)潤(rùn)滑劑應(yīng)對(duì)人體無(wú)毒.不污染環(huán)境：

(6)潤(rùn)滑劑要求使用、清理方便、來(lái)源豐富、價(jià)格便宜等。

26.簡(jiǎn)述金屬塑性加工的主要優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)致密.組織改善.性能提高。

材料利用率高.流線分布合理。

精度高.可以實(shí)現(xiàn)少無(wú)切削的要求。

生產(chǎn)效率高。

27.簡(jiǎn)述金屬塑性加工時(shí)摩擦的特點(diǎn)及作用

摩擦的不利方面：

改變物體應(yīng)力狀態(tài).使變形力和能耗增加

引起工件變形與應(yīng)力分布不均勻

惡化工件表面質(zhì)量.加速模具磨損.降低工具壽命

摩擦的利用

例如.用增大摩擦改善咬人條件.強(qiáng)化軋制過(guò)程；增大沖頭與板片間的摩擦.強(qiáng)化工藝.減少起皺和撕裂等

造成的廢品。

28.壓力加工中所使用的澗滑劑有哪幾類？液體泄滑劑中的乳液為什么具有良好的潤(rùn)滑作

用？

29.在塑性加工中潤(rùn)滑的目的是什么？影響摩擦系數(shù)的主要因素有哪些？

潤(rùn)滑的目的是：減少工模具磨損；延長(zhǎng)工具使用壽命；提高制品質(zhì)量；降低金屬變形時(shí)的

能耗。

影響摩擦系數(shù)的主要因素：

③金屬種類和化學(xué)成分；◎工具材料及其表面狀態(tài)；?接觸面上的單位壓力；◎變形溫度;

⑥變形速度；①澗滑劑

30.材料產(chǎn)生塑性變形時(shí).應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系有何特點(diǎn).為什么說(shuō)塑性變形時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變之間

關(guān)系與加載歷史有關(guān)？

答案：塑性應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系有如下特點(diǎn)：

(1)塑性變形不可恢復(fù).是不可逆的關(guān)系.與應(yīng)變歷史有關(guān).即應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系不再保持單值關(guān)系。

(2)塑性變形時(shí).認(rèn)為體積不變.即應(yīng)變球張量為零.泊松比二0.5。

(3)應(yīng)力應(yīng)變之間關(guān)系是非線性關(guān)系.因此.全量應(yīng)變主軸與應(yīng)力主軸不一定重合。

(4)對(duì)于硬化材料.卸載后再重新加載.其屈服應(yīng)力就是卸載后的屈服應(yīng)力.比初始屈服應(yīng)力要高。

正因?yàn)樗苄宰儚遣豢赡娴?應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系不是單值對(duì)應(yīng)的.與應(yīng)變歷史有關(guān).而且全量應(yīng)變主軸

與應(yīng)力主軸不一定重合.因此說(shuō)應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系與加載歷史有關(guān).離開加載路線來(lái)建立應(yīng)力與全

量應(yīng)變之間的關(guān)系是不可能的。

31.塑性成形時(shí)常用的流體潤(rùn)滑劑和固體泄滑劑各有哪些？石墨和二硫化鋁如何起潤(rùn)滑作用？

32.主應(yīng)力法的基本原理是什么？

(1)把問(wèn)題簡(jiǎn)化成平面問(wèn)題或軸對(duì)稱問(wèn)題

(2)假設(shè)變形體內(nèi)的法相應(yīng)力分布與一個(gè)坐標(biāo)軸無(wú)關(guān)

(3)接觸表面摩擦規(guī)律的簡(jiǎn)化

(4)簡(jiǎn)化屈服條件

(5)將變形區(qū)內(nèi)的工件性質(zhì)看作是均勻而各向同性的、變形均勻的.以及某些數(shù)學(xué)近似處理

33.影響金屬塑性流動(dòng)與變形的主要因素有哪些？

六、計(jì)算題

12...

1.已知一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。=5-15...*10MPa.試求該應(yīng)力空間中x-2y+2z=1的斜面上的正應(yīng)力

00-10

o和切應(yīng)力T為多少？

nn

答案

S=JS2+S2+S2="-29XMPa

V*y13

Sl+Sm+Sn=-\^MPa

T=JS2-02=10厠MPa

'10015

2.已知變形體某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)為o.=020-15

“15-150

(1)將它分解為應(yīng)力球張量和應(yīng)力偏張量

(2)求出主應(yīng)力。、。、o的值各為多少

123

(3)求出八面體正應(yīng)力O和八面體剪應(yīng)力T的值個(gè)為多少。

88

3.試用滑移線法求光滑平?jīng)_頭壓入兩邊為斜面的半無(wú)限高坯料時(shí)的極限載荷P(如圖所示)。設(shè)沖頭寬度

為2b.長(zhǎng)為I.且I>2/?o

4.某理想塑性材料.其屈服應(yīng)力為100N/mm2.某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)為

u-423

261

315

求其主應(yīng)力.并將其各應(yīng)力分量畫在如圖所示的應(yīng)力

單元圖中.并判斷該點(diǎn)處于什么狀態(tài)(彈性/塑性)。(應(yīng)力單位N/mmz)o｛提示:a3-15

a2+60。-54=0可分解為：(o-9)(a2-6a+6)=0)｝。

答案

03—/。2—/0—/=0

123

I+o+o=15

y

oT。TT

xyx+yzy+Pxz=60

ToTO

xyyyz

I=-60

2

I=54

3

得出：03-I5G2+60Q-54=0

解得：

o=9,o=3+^/Xo=3一項(xiàng)

123

G=6.7NImm?<G=100

因此，該點(diǎn)處于彈性狀態(tài)。

’20

5-15xlO

0—10丿

5.已知一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)MPa.試求該應(yīng)力空間中

x

2)+2z1的斜截面上的正應(yīng)力工和切應(yīng)力L為多少？

50-5、

6.對(duì)于oxyz直角坐標(biāo)系.受力物體內(nèi)一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)為：a0-50(MPa)

-505,

(1)畫出該點(diǎn)的應(yīng)力單元體；

(2)試用應(yīng)力狀態(tài)特征方程求出該點(diǎn)的主應(yīng)力及主方向:

(3)求出該點(diǎn)的最大切應(yīng)力、八面體應(yīng)力、等效應(yīng)力。

r100-10

0-100

010

7.在直角坐標(biāo)系中.已知物體內(nèi)某點(diǎn)的應(yīng)力張量為「10丿MPa;

求:

(1)畫出該點(diǎn)的應(yīng)力單元體；

(2)求出該點(diǎn)的應(yīng)力不變量主應(yīng)力和主方向、最大剪應(yīng)力、八面體應(yīng)力、應(yīng)力偏張量及

球張量。(16分)

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：《二(%十%+%)=10

厶=一[5%+叼丐+6巧一(拓2+73+72)]

=-(-100-100+100)+100=200

4=[~20%%-(44+%嚏+外端)]

=—1non+1ofjo=o

故得應(yīng)力狀態(tài)方程為4—1-b=0

解之得該應(yīng)力狀態(tài)的三個(gè)主應(yīng)力為：5=20。=0,5=-1°(Mpa)

設(shè)主方向?yàn)閮|網(wǎng)耳.則主應(yīng)力與主方向滿足如下方程

(%一0)/+7也+1久=0

(10-cr)/-10?=0-10/-10?=0

屮+⑻-⑺掰+=o(-10—cr)?w=0—30^3=0

Q+q^+(q—b)〃=o-18+(10-加=0-1。/-10〃=0

2

P+4+?=1即“+加'+爐=1對(duì)于5=20“+/+/=1,解之則得

1-----2----107-10?=0

，囲二0一1。掰=0

竝-102+104=0

々=一三對(duì)于"=0/+川+/=1.解之得

20/-10?=0

旳=00加=04=0

夜-10Z+20w=0旳=1

二一下對(duì)于.=70/+/+/=1.解之得旳=0

q盤=—?—―=15(Mpa)

最大剪應(yīng)力為'岷2

5=+5物2+5/=cr=—

八面體正應(yīng)力為813w3Mpa

1010cA

10-—0-10—00

33

10八10八

0-10——0A=0—0

33

10八八io

-10010-—00—

應(yīng)力偏張量為3應(yīng)力球張量為3

8.若變形體屈服時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)為：

/｝尸。〕

bf=23-3XWMPa

ij

l-315丿

試分別按Mises和Tresca塑性條件計(jì)算該材料的屈服應(yīng)力o及0值.并分析差異大小。

S

解：o=230,a=150.a=-300

I23

Tresca準(zhǔn)則：la-a1=0

1131

a=530MPa

230+3001

而P=?13

a530-二

Mises準(zhǔn)則：(o-o>+(o-o>+(o-a1=202

I22331s

o=494.9MPa

而巒」。7

或者:

9一。)-(a-O)八八2

卩=——2----3-------------1--------3—=0.698.3=1.07

OO-O

13

9.圓柱體周圍作用有均布?jí)毫?如圖5所示。用主應(yīng)力法求微粗力P和單位流動(dòng)壓力.設(shè)

T=inko

10.如圖所示.假設(shè)一定長(zhǎng)度的厚壁筒.內(nèi)徑為d.外徑為D.筒內(nèi)受均勻內(nèi)壓力-p.用主應(yīng)力法

證明該厚壁筒進(jìn)入塑性狀態(tài)時(shí)極限應(yīng)力p=&s*o

證明：

用極坐標(biāo)表示的平衡微分方程式將有以下形式：

do0-0

___Q_+_0___0-=0

dpP

根據(jù)屈服準(zhǔn)則.有

a-a=BS

eP

代人平衡微分方程式得：

de=的也

PP

積分得：a=PSMCP

p

利用邊界條件決定常數(shù)C:

當(dāng)P=—時(shí).o=0

2P

則：c=W2

D

因此得a=pSln3f.

pD

當(dāng)p=5.時(shí).有最大的壓力-p.所以

P=0SIn2

厚壁筒的應(yīng)力分析

11.圖一的圓柱體做粗.其半徑為r.高度為h.圓柱體受軸向壓應(yīng)力a.而鍛粗變形接觸表面上

的摩擦力t=0.2S（S為流鈕應(yīng)力）.b為鍛件外諛（r-r）4的更百應(yīng)力.訐明：

ze|蛾機(jī)方向

（1）接觸表面上的正應(yīng)力為：

ZHeze

并畫出接觸表面上的正應(yīng)力分布;金屬流動(dòng)方向

(2)求接觸表面上的單位流動(dòng)壓力p.

(3)假如r=100MM.H=150MM,S=500Mp.求開

ea

始變形時(shí)的總變形抗力P為多少噸？

證明：

是平行砧板間的軸對(duì)稱徹粗。設(shè)丁=H-S,對(duì)基元板塊列平

衡方程得:

d0

a?h?rd。+2bhdrsin-2xrd0dr-(o+db)(r+dr

r02rr

,，.d。d。

因?yàn)閟in—x.并略去二次無(wú)窮小項(xiàng).則上式化簡(jiǎn)成

ohdr-2mir-ohdr-rhdc=0

0rr

假定為均勻銳粗變形.故

de=ds;<J=o

r0r0

最后得do=一一dr

。h

該式與精確平衡方程經(jīng)簡(jiǎn)化后所得的近似平衡方程完全相同。

按密席斯屈服準(zhǔn)則所寫的近似塑性條件為

o—o=S;do=do

zrz

聯(lián)解后得:

2r,

do二-——ar

h

2T-

o——r+C

zh

2T

當(dāng)r=i?時(shí).C=o+—r

h?

2T

最后得：O=—(r-r)+o

Nheze

單位流動(dòng)壓力為：

r

p=—=-----J1odF=-----JJ一(r-r)+o27trdr=-IL+o=544MP

F7UF20z兀12oLheze3h長(zhǎng)

變形抗力：P=7W2?p=i708T

e

11.圓板坯拉深為圓筒件，如圖所示。假設(shè)板厚為t,圓板坯為理想剛塑性材料.材料的真

實(shí)應(yīng)力為S.不計(jì)接觸面上的摩擦，且忽略凹?？谔幍膹澢?yīng)，試用主應(yīng)力法證明圖示瞬間

的拉深力為：

OD

P=Rd用5In上乙.

。d

0

a)拉伸示意圖b)單元體

解：在工件的凸緣部分取一扇形基元體.如圖所示。沿負(fù)的徑向的靜力平衡方程為:

。rt/0r-(a+do)(r+Jr)i/0z-2asin^-drt=0

rr02

展開并略去高階微量.可得

do=-(a+o)—

rr0r

由于b是拉應(yīng)力.(I是壓應(yīng)力.故。=B,B=-CT.得近似塑性條件為B-O=C+CI=伙1

r01r3613r0

聯(lián)解得：o=-Painr+C

式中的

6為o的積分中值ao當(dāng)R=R時(shí)，o=0,得C=P61nR。最后得拉深力為

0r0

2R

P=Rdfp5In

od