金屬塑性成形原理習(xí)題集

《金屬塑性成形原理》習(xí)題集運新兵編模具培訓(xùn)中心二OO九年四月《金屬塑性成形原理》習(xí)題集PAGE1第一章金屬的塑性和塑性變形什么是金屬的塑性？什么是變形抗力？簡述變形速度、變形溫度、應(yīng)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？什么是附加應(yīng)力？附加應(yīng)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(yīng)力？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？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？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？什么是殘余應(yīng)力？殘余應(yīng)力有哪幾類？會產(chǎn)生什么后果？如何消除工件中的殘余應(yīng)力？摩擦在金屬塑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？塑性成形中的摩擦機(jī)理是什么？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？塑性成形中對潤滑劑有何要求？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(yīng)力應(yīng)變分析什么是求和約定？張量有哪些基本性質(zhì)？什么是點的應(yīng)力狀態(tài)？表示點的應(yīng)力狀態(tài)有哪些方法？什么是應(yīng)力張量、應(yīng)力球張量、應(yīng)力偏張量和應(yīng)力張量不變量？什么是主應(yīng)力、主剪應(yīng)力、八面體應(yīng)力？什么是等效應(yīng)力？有何物理意義？什么是平面應(yīng)力狀態(tài)、平面應(yīng)變的應(yīng)力狀態(tài)？什么是點的應(yīng)變狀態(tài)？如何表示點的應(yīng)變狀態(tài)？什么是應(yīng)變球張量、應(yīng)變偏張量和應(yīng)變張量不變量？什么是主應(yīng)變、主剪應(yīng)變、八面體應(yīng)變和等效應(yīng)變？說明應(yīng)變偏張量和應(yīng)變球張量的物理意義？塑性變形時應(yīng)變張量和應(yīng)變偏張量有和關(guān)系？其原因何在？平面應(yīng)變狀態(tài)和軸對稱狀態(tài)各有什么特點？已知物體中一點的應(yīng)力分量為，試求方向余弦為，一圓柱體，側(cè)面作用有均布壓應(yīng)力，試用主應(yīng)力法求鐓粗力P和單位流動應(yīng)力p（見下圖）。一20號鋼圓柱毛坯，原始尺寸為φ50mm×50mm，在室溫下壓縮至高度h=25mm，設(shè)接觸表面摩擦剪應(yīng)力。已知Mpa，試求所需的變形力P和單位流動壓力p。用主應(yīng)力法求開式?jīng)_孔過程中的壓下力P。板料拉深某瞬間如圖所示，試用主應(yīng)力法求解其凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分布（注：為簡化計算，可不考慮變形區(qū)的加工硬化，且β近似取1.1）。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？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(yīng)變問題？在什么情況下平面應(yīng)力問題也可以用滑移線求解？應(yīng)注意什么？滑移線法有哪些應(yīng)力邊界條件？如何判斷邊界上的α和β滑移線？漢基應(yīng)力方程有什么意義？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，α線是直線族，β線是一族同心圓，MPa，K=60MPa。試求C、D點的應(yīng)力狀態(tài)。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(shè)沖頭寬度為2b，長為l，且l>>2b。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(shè)沖頭寬度為2b，長為l，且l>>2b。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(yīng)變。設(shè)擠壓筒內(nèi)壁光滑，試用滑移線法求擠壓力。一尖角為2γ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。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。什么是最大散逸功原理？什么是上限法原理？什么是變形功法？其基本原理使什么？一平?jīng)_頭壓入某剛塑性材料的半無限體中達(dá)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(yīng)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。在平底模中進(jìn)行平面變形擠壓，若模具光滑無摩擦，設(shè)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。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。設(shè)平?jīng)_頭壓入半無限體時的剛性塊模式如圖所示，求（1）當(dāng)α=45°時的上限解；（2）最佳上限解時的α角和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。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(yīng)變可以忽略不計，且接觸面上的摩擦剪應(yīng)力為τ=μS，試用變形功法計算壓縮時的單位變形力。簡述有限元法的一般解題步驟。對連續(xù)體進(jìn)行單元劃分時應(yīng)注意什么？什么是位移模式？什么是形狀函數(shù)？簡述剛塑性材料的不完全廣義變分原理。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(yīng)力：由于物體內(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(yīng)力。此外，附加應(yīng)力是互相平衡成對出現(xiàn)，當(dāng)一處受附加壓應(yīng)力時，另一處必受附加拉應(yīng)力。附加應(yīng)力通常分為三類：第一類附加應(yīng)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(yīng)力；第二類附加應(yīng)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(yīng)力；第三類附加應(yīng)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(yīng)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(yīng)力，兩邊受到的是附加拉應(yīng)力。第二章應(yīng)力應(yīng)變分析13．全應(yīng)力S=111.8正應(yīng)力剪應(yīng)力14．，，，，15．17．，第三章屈服準(zhǔn)則7．8．9．=1\*GB3①Tresca處于塑性狀態(tài)Mises處于塑性狀態(tài)=2\*GB3②Tresca處于塑性狀態(tài)Mises處于塑性狀態(tài)=3\*GB3③Tresca應(yīng)力狀態(tài)不存在Mises應(yīng)力狀態(tài)不存在=4\*GB3④Tresca處于塑性狀態(tài)Mises處于彈性狀態(tài)第四章本構(gòu)方程3．，，，5．1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(yīng)力-應(yīng)變曲線6．S=437.6(?/0.223)0.223=611.5?0.2237．0.194第六章塑性成形問題的解法3.鐓粗力為單位流動壓力p=5．11.對D點：，，對C點：，，12．