【材料课件】金属塑性成形原理练习题集

一、塑性加工原理基本概念1.最小阻力定律2.干摩擦3.热变形4.塑性状态图5.金属塑性加工的热力学条件6.多晶体的晶间变形机构7.热效应8.动态再结晶9.外端10.附加应力11.塑性—脆性转变12.温度效应13.加工硬化14.形变热处理15.弹塑性共存定律二、塑性加工原理基本知识1.金属变形要经过哪三个阶段。2.塑性变形的主变形图有几种，分别是什么？其变形类型可用哪种应力张量不变量来判定。3.Mises塑性条件的物理意义之一是什么，它与Tresca塑性条件在什么状态差别最大.4.简单加载时，各应力分量如何增加。5.对于强化材料，当应力状态点沿着屈服表面上运动时，称作什么（载），此时有什么变形，而无新的什么变形。6.工程法实际上只用上了基本方程中的什么方程和_什么方程。7．一点的应力状态是指_什么_可以用什么__表示?8．应力不变量的物理意义是__什么_，应力偏量的物理意义是_什么_?_9．应变增量是指_什么_，其度量基准是_什么_？_10．应变速度是指_什么，其量纲是_什么__。11．Tresca塑性条件的物理意义是_什么，Mises塑性条件的物理意义是_什么_。12．Levy-Mises增量理论适合_什么_材料模型，Prandtl-Reuss增量理论适合_什么_材料模型。13．把材料简化为理想刚塑性体是忽略了材料的_什么_和_什么_。14．平面应变问题（设Z方向不变形）的力学特点是σz=σ2=_什么__,τzx=τzy=_什么_。15.塑性加工中其工作应力、基本应力、附加应力三者的关系_什么_.16.根据塑性加工成形时的摩擦性质，摩擦可分为_哪三种类型。17.塑性加工润滑剂分为_哪几种类型。18.塑性加工中控制制品的力学性能的两种主要工艺措施分别是控制_什么_。19.金属塑性加工时，工件所受的外力分为_什么和_什么？20.主变形图有_几种，各主应变分量必须满足条件是：_什么？21.金属塑性加工中常用的两个摩擦定律是_什么_。22.材料模型简化为理想刚塑性材料是忽略了材料的_什么特性？23.压力加工中热力学条件是指_什么？_24.第二类再结晶图是_什么与_什么的_关系图。25.塑性图是_什么与_什么关系图。26.第二类硬化曲线是_什么与_什么关系曲线。括号内填空：1、滑移系（）的金属总是比滑移系（）的金属变形协调性好，塑性高。2、密排六方晶格Zn的滑移面一般为（）面，其滑移方向为1120方向，它一共有（）滑移系。3、金属的晶粒越细，屈服强度越（），金属的晶粒越细小，金属的塑性越好。4、随着金属塑性变形程度增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性（）。这种现象叫加工硬化。滑移系多的金属，加工硬化速率越大，一般细晶粒金属比粗晶粒金属的加工硬化速率高。在进行多道次塑性加工（如多道挤压）时，通常需要用中间退火工序来消除加工硬化。5、热塑性变形机理主要有：晶内滑移、晶内孪生、（）和扩散蠕变。6、应变速率增加无足够的时间进行回复和再结晶，从而使金属的塑性降低。但是增加应变速率使（）增大，从而使金属的温度升高。7、静水应力越大，金属的塑性越高。一般认为压缩应变有利于塑性的发挥，而拉伸应变则对塑性不利。在三种主应变状态中（）应变状态塑性最好。8、作用于金属的外力可分为体积力和（）。9、屈雷斯加（Tresca）屈服准则是指当受力物体中的最大剪应力达到某一定值时物体发生屈服。而米塞斯（Mises）屈服准则的物理意义则是当（）达到某一常数时，材料就屈服。10、屈雷斯加（Tresca）屈服准则在应力主空间是以等倾线为轴线的正六棱柱面，在π平面上是正六边形。而米塞斯（Mises）屈服准则在应力主空间是（），在π平面上是一个圆。平面应力的米塞斯（Mises）屈服轨迹在应力主空间为椭圆。11、对于加工硬化材料，某时刻其屈服轨迹为ijfY，当dd0ijijff时为（），当dd0ijijff时为卸载。12、弹性状态下，应变与应力呈线性关系，故应变主轴始终与应力主轴（）。13、塑性变形的增量理论有：列维-米塞斯（Levy-Mises）理论，普朗特-路埃斯（Prandtl-Reuss）理论和圣维南流动方程。其中描述应变速率与应力偏张量关系的是圣维南流动方程。而描述总应变增量与应力张量关系的是（）。14、按应力应变顺序对应关系，当主应力123时则123，按中间关系，当1322时，则2()0。15、理想刚塑性体处于平面应变状态时，已知1的方向，那么滑移线场的线方向是（）。16、由亨盖（H.Hencky）应力方程，沿线的m和有2mK关系。沿线的m和有（）关系。17、由盖林格尔（H.Geiringer）速度方程，沿线有dd0。沿线有（）。18、据变形体的连续性，变形体的速度间断线两侧的法向速度分量必须（）。三、塑性加工原理基本知识的辨识与判断1.平锤压缩工件，工件高宽比越小，变形越均匀，变形力越大。（）2.管材挤压比棒材挤压的变形更加不均匀。（）3.金属的塑性是指金属变形的难易程度。（）4.金属在室温下的变形就是冷变形。（）5.从金相照片上观察到的冷变形组织就是变形织构。（）6.用楔形体压缩法测定摩擦系数时，其流动分界面越偏向薄端，则说明摩擦系数越小。（）7.塑性加工时静水压力越大，金属塑性越好，所需的变形力越小.()8.润滑剂的粘度越大，润滑越好。()9.变形织构导致各向异性，纤维组织没有各向异性。()10.细晶超塑性中，应变速率敏感性指数m越大，其塑性越好。（）11.在平辊轧制实验中，对于一个方向具有凹形断面的坏料，无论采用哪种喂料方向都易出现裂纹.（）12.对于塑性比较差的材料，塑性加工要优先选用三向压缩的主应力图与二向压缩一向延伸的主应变图的加工方式。13.铝棒的加热温度为，即挤压时的变形温度为。（）14.挤压时挤压杆的运动速度为，则挤压速度为。（）15.冷变形时形成的变形织构就是冷变形时晶粒被拉长、压扁而形成的纤维组织.（）16.金属的塑性好，则变形抗力一定会小。（）17.冷变形即是室温下的变形。()四、塑性加工原理知识运用与运算1、与其它加工方法（如金属的切削加工、焊接、铸造），金属塑性成形有何特点？2、按材料性质来分，材料可分为理想弹性材料、理想塑性材料、理想弹塑性材料等材料类型，金属在较高温度下发生大的塑性变形，可将此时的金属材料按何种材料类型处理？为什么？3、影响金属塑性有哪些因素？4、什么是速度场的动可容（运动学许可的）条件？5、已知某点的应变状态为xxyxzyxyyzzxzyz，那么该点的体积应变θ；塑性变形时，其八面体线应变8；八面体切应变8；等效应变分别为多少？6、锻压拔长时，平砧和平压头拔长效率低，请你设计一种能提高拔长效率、减少开裂倾向的方法，并说明原理。7.金属塑性变形时，已知某点的应力状态MPa，（i，j=x，y，z），试写出其张量分解方程，指出分解张量的名称，并说明它们与什么变形有关？最后求出的比值。8.试说明圆棒挤压时表面产生周期性裂纹和尾部产生缩尾的原因与可能预防的措施。9.已知金属变形体内一点的应力张量为0172017200MPa00100，求：（1）计算方向余弦为1/2,1/2,2/2lmn的斜截面上的正应力大小。（2）应力偏张量和应力球张量；（3）主应力和最大剪应力；10.一两端封闭的薄壁圆筒，半径为r，壁厚为t，受内压力p的作用，同时外部受扭矩M（已知）的作用（如下图所示）试按Mises屈服准则求此薄壁圆筒整个圆筒发生屈服时的内压力p（设材料单向拉伸时的屈服极限为s）。11.如图所示一圆柱体，侧面作用有均布压应力0，试用主应力法求镦粗力P和和单位流动压力p（设2mY）。12．塑性变形时已知某点的应力状态为σij=MPa（i.j=x,y,z），写出其张量分解方程，指出各分解张量的名称，并说明它们各与什么变形有关，该σij对应的塑性变形类型是什么？zθz13.在σx，τxy作用下的屈服曲面如图所示，图中两条弧线的含义是什么？在图中有a,b,c,d四种加载路径，哪些是简单加载？哪些是复杂加载？哪些路径具有相同的塑性变形？为什么？14.用轧制或平锤压缩方法生产双金属层状复合板。设坯料原始厚度相同，但硬度不相同。若工具工件上下接触面和切向速度一致，试定性预测复合后两层材料的厚与薄，并简述理由。15.压力加工中外摩擦有何特点？试分析压力加工中使用的润滑剂种类及润滑机理。16.不均匀变形的典型现象是什么？试分析轧制薄板时产生边裂的力学根源及防止措施。17.什么是冷变形的纤维组织？它和热变形的纤维组织所带来的影响。18.一点的应力状态的定义是什么？掌握它有何实际意义？19.平衡方程是以应力偏微分方程形式表达的，实际上应是什么量的平衡？20.与的差别在哪里？21.Tresca屈服准则与材料力学中的第三强度理论有何区别？22.弹性本构方程与塑性本构方程有何区别？由此说明哪个求解更容易？23.从目前所讲的工程法求解加工问题中，实际上只用了基本理论中的13个方程的哪二类方程？24.金属塑性加工工艺包括主要哪些参数制定工艺通常要依据哪些因素？25.金属热变形与冷变形的变形机制、变形特点有何差异？26.压缩圆柱体矮件，不均匀变形有哪些典型表现？为防止出现图示纵向裂纹可以采用哪些措施？27.园棒单孔挤压后流动情况如图，若Vp为已知常数，试求出变形区中X＝截面上的水平速度Vx的分布，由此说明该Vx分布与挤压缩尾的关系。（8分）28.已知用工程法求解出的平锤压缩矩形块的载荷～宽高比W/H摩擦因子m的曲线，试讨论薄板轧制时，为使厚度能轧下，为何采用小直径轧辊、叠轧、强润滑等措施？（8分）29.应力张量不变量或应力偏量不变量的物理意义各是怎样的？30.简述塑性加工常用的两个屈服准则的物理意义，在π平面上的几何表示各是怎样？它们在何种情况下差别最大？31.何谓简单加载？何谓复杂加载？Levy-Mises增量理论的应力应变关系的基本表达式是什么？32.冷热变形形成的纤维组织有何异同？如何消除？33.画出挤压、拉拔、锻压三种加工方式的变形力学图。对于低塑性材料开坏，选用那一种方式有利于塑性发挥。34.冷变形下列两种断面形状轧件，试问哪种送料方式变形不均匀？为什么？（图中箭头为轧制方向）35.已知某点的应力状态，如下：Mpa写出其张量分解方程及张量分解的物理意义？36.已知材料的两条等效应力应变曲线，如图所示，它们是否考虑了弹性变形？哪一条适合冷加工？哪一条适合热加工？37.加工时为什么异号主应力状态所需变形力小？举一例处于异号主应力状态的实际加工方法。五、综合推导1、如图所示，在模内压缩圆环，外径尺寸不变，材料向里流动。假设接触面摩擦应力大小为τ=σT/√（3），试用工程法导出接触面上正应力σz的表达式，并指出此时的σz峰值在何处？2、试用工程法导出全粘着摩擦条件下平锤均匀压缩带包套圆柱体时的接触正应力σz的表达式，并比较包套与不包套哪种接触面正压力|σz|大？已知|τk|=|σT/√3|，包套径向力为|σa|。3.平锤压缩圆柱体，已知几何尺寸D、H，设接触面上的摩擦应力τk=mk，求载荷p，由此说明实验中的载荷因子m的关系。4.按单一粘着区考虑，用工程法推导出粗糙砧面压缩矩形薄板时的变形应力公式：。（的大小为）