金属塑性成型考试试卷

说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。（第1页共6页）兴湘学院2009年下学期2007级《金属塑性成形原理》课程考试-答卷（A卷）适用年级专业材料成型及控制工程（模具方向）考试方式闭卷考试时间120分钟题号一二三四五六七八总分阅卷教师得分………………………………………………………………………………………………………………一、填空题（每空1分，共20分）1、主变形图有3种，各主应变分量必须满足条件是：。2、把材料简化为理想刚塑性体是忽略了材料的弹性变形和加工硬化。3、金属塑性加工的热力学条件是指变形温度、变形程度、变形速度。4、.主变形图取决于偏应力，与球应力无关。5、第二类再结晶图是变形温度、变形程度与再结晶晶粒大小关系图。6、Levy-Mises增量理论适合刚塑性体材料模型。7、对于强化材料，当应力状态点沿着屈服表面上运动时，称作中性变载，此时有弹性变形，而无新的塑性变形。。8、应变增量是指变形过程中某一极短阶段的无限小应变，其度量基准是变形过程中某一瞬间的尺寸。9、按照超塑性实现的条件，可将超塑性分为细晶超塑性和相变超塑性两类。10、简单加载时，各应力分量成比例增加。得分制卷人签名：制卷日期：审核人签名：：审核日期：………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………装……………………订……………………线…………………………………………………………………说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。（第2页共6页）二、简答题（每小题5分，共10分）1、冷热变形形成的纤维组织有何异同？如何消除？（5分）答：相同：冷热变形纤维组织都是沿纤维方向强度高，使材料呈各向异性。（1分）不同：冷变形纤维组织是晶粒被拉长，拉细压扁呈现纤维状。而热变纤维组织是热变形时，非金属杂质、第二相各种缺陷沿最大变形方向被拉长。（1分）消除措施：冷变形纤维组织用完全再结晶退火。（1分）热变形纤维组织：熔炼尽可能除杂，铸锭细化晶粒，采用长时间高温均匀化退火，加工时变换加工方向。（2分）2、画出挤压、拉拔、平辊轧制三种加工方式的变形力学图。对于低塑性材料开坯，选用那一种方式有利于塑性发挥。（5分）答：主应力图：（2分）挤压拉拔平辊轧制主应变图：（2分）挤压拉拔平辊轧制对于低塑性材料的开坯采用挤压加工方法为佳，因为：挤压时静水压力大，塑性好。（1分）三、（共20分）已知变形体某点的应力状态为：4-0001-4-04-7ijKg/mm2：1）画出单元体受力图。（4分）2）求主应力（σ1，σ2，σ3）和主剪应力（τ12，τ23，τ31）。（4分）3）作三向应力莫尔圆，并将上述计算结果标在应力莫尔圆上。（4分）4）材料屈服极限σs=10kg/mm2,试用Tresca准则和Mises准则分别判断该点处是否已经屈服？（4分）5）若材料应力应变曲线方程为σ=20ε0.5,试按全量理论求该点处的主应变（ε1,ε2,ε3）。（4分）解：(1)该点的应力单元体如下图所示（4分）(2)由应力状态可知，Z面上无剪应力，故z为一主应力。又因2xyz，故题中的应力状态为平面应变问题应力状态，z为中间主应力2。另外两个主应力可得分得分说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。（第3页共6页）直接利用平面应力问题主应力求解方法进行计算。22221,317171()()(4)92222xyxyxy所以，1231,49，(Kg/mm2）（4分）(3)三向应力莫尔圆如下图所示（4分）(4)Tresca准则：2131(9)=10Kg/mms，该点正好屈服。Mises准则：2221223311[()()()]532s,该点还未屈服。（4分）(5)由0.520可得：2()0.1875,46.220所以：E=四、(15分)直杆受轴向拉应力作用，由100mm伸长到164mm，再受压应力作用，压缩到144mm。已知材料的真实应力应变曲线方程为0.550S。求：1)第一阶段的条件应变和真实应变值.（3分）2)第二阶段的条件应变和真实应变值.（3分）3)总的条件应变和真实应变值.（3分）4)上述拉伸和压缩是不是均匀变形？为什么？（3分）5）这种材料的强度极限是多少？（3分）得分23113122123310.162E210E210.1624E2（）=（）=（）=-（分）说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。（第4页共6页）解：(1)条件应变10111001641001640.64lnln0.495100100lllЄll，真实应变（3分）(2)条件应变221441641440.122ln0.13164164Є，真实应变（3分）(3)总的条件应变1441001440.44ln0.365100100Є总总，总的真实应变（3分）(4)失稳时的真实应变为0.5bЄn，上述拉伸和压缩的真实应变为Є均小于0.5，故拉伸和压缩均为均匀变形。（3分）(5)()nbnBe，由题知B=50，所以：0.50.550()21.44be（3分）五、（10分）模壁光滑平面正挤压的刚性块变形模式如下图所示。1)试作出其速端图。（5分）2)计算其上限载荷P和单位挤压力p。（5分）解：（1）速端图如下图所示：（5分）得分平面正挤压刚性块变形模式说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。（第5页共6页）（2）设单位挤压力为p，挤压速度为单位速度1，挤压板厚度为单位厚度1，根据上限原理有：1[][22/222/22122/222/2]63(4pHKABabBCbcACacCDcdOAoaKKpK所以分）上限载荷2112PpHK(1分）六、一圆柱体镦粗，受力如下图所示，侧面作用有均布压应力σ0，已知毛坯直径为D，高度为h，摩擦力τ=K（K为屈服时最大剪应力），试用主应力法计算镦粗力P和单位流动压力p.(13分)）解：按图示建立坐标系和切取基元块，对基元块沿径向列平衡方程：dd2dsin2ddddd02rrrrPhrhrrrrrh（3分）因为sin22dd，并略去二阶微量，则上式化简成：20rrhdrrdrhdrrhd（2分）为均匀镦粗变形，故rdd；r。最后得2rddrh（1分）简化屈服准则：因假定r，故有2zrK，zrdd，代入上式得：22zKddrdrhh（1分）2zKrCh（1分）得分说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。（第6页共6页）边界条件：当/2rD时，00,2,2+rzrzKK故002DD=+2K+2K(1+)+22KChh（2分）0022D1D=2K(1+)+=2K[+()]+2h2zKKrCrrhhh1总变形力（2分）单位变形力（1分）七、（12分）下图表示平底模正挤压板料，挤压前坯料厚度为H，挤压后板料厚度为h，挤压比H/h=2。板料宽度为B，且BH，即可视为平面应变。设挤压筒（凹模）内壁光滑，即μ=0，材料塑性变形时的最大剪应力为K，滑移线场如下图所示。试用滑移线法求单位流动压力（或单位挤压力）p.解：OB线为α族滑移线，其方向如图示，因此4B（1分）工作时挤压力全部作用于刚性区的边界AB和A’B’上。O点的应力可由应力边界条件和屈服准则求出：又因OB在同一线上，根据汉基应力方程得得分/2/2/2000020122[1()]2221[2(1)]46DDDzDPrdrKrrdrrdrhDDKh201/2(1)46DDpPKhxo02(23(24yomooKK分）分）222()(1)(3(cossin)/sin24424(1)2.57(42mBBmOOmBBOmBKKKKHhpLLKpKK分）由平衡条件得单位挤压力p：分）