金属塑性成形原理

《金属塑性成形原理》课程习题第一章应力分析与应变分析1-1塑性加工的外力有哪些类型？1-2内力的物理本质是什么？诱发内力的因素有哪些？1-3何谓应力、全应力、正应力与切应力？塑性力学上应力的正、负号是如何规定的？1-4何谓应力特征方程、应力不变量？1-5何谓主切应力、八面体应力和等效应力？它们在塑性加工上有何意义？1-6何谓应力张量和张量分解方程？它有何意义？1-7应力不变量（含应力偏张量不变量）有何物理意义？1-8塑性变形的力学方程有哪几种？其力学意义和作用如何？1-9锻造、轧制、挤压和拉拔的主力学图属何种类型？1-10变形与位移有何关系？何谓全量应变、增量应变？它们有何联系和区别？1-11简述塑性变形体积不变条件的力学意义。1-12何谓变形速度？它们与工具速度、金属质点运动速度有何区别和联系？1-13何谓变形力学图？如何根据主应力图确定塑性变形的类型？1-14锻造、轧制、挤压和拉拔的变形力学图属何种类型？1-15塑性加工时的变形程度有哪几种表示方法？各有何特点？1-16已知一点的应力状态10100015520ijMPa，试求该应力空间中122zyx的斜截面上的正应力n和切应力n为多少？1-17现用电阻应变仪测得平面应力状态下与x轴成0°，45°，90°角方向上的应力值分别为cba,,，试问该平面上的主应力21,各为多少？1-18试证明：（1）212231'III（2）),,,(''2zyxjiIijij1-19一圆形薄壁管，平均半径为R，壁厚为t，二端受拉力P及扭矩M的作用，试求三个主应力321,,的大小与方向。1-20两端封闭的薄壁圆管。受轴向拉力P，扭矩M，内压力ρ作用，试求圆管柱面上一点的主应力321,,的大小与方向。其中管平均半径为R，壁厚为t，管长为l。1-21已知平面应变状态下，变形体某点的位移函数为yxUx401200341，yxUy200125151，试求该点的应奕分量xyyx,,，并求出主应变21,的大小与方向。1-22为测量平面应变下应变分量xyyx,,将三片应变片贴在与x轴成0°,60°，120°夹角的方向上，测得它们的应变值分别为cba,,。试求xyyx,,以及主应变21,的大小与方向。1-23已知圆盘平锤均匀压缩时，质点的位移速度场为0VhzVz，021VhrVr，0V，其中oV为全锤头压下速度，h为圆盘厚度。试求应变速度张量),,,(rzjiij。1-24一长为l的圆形薄壁管，平均半径为R，在两端受拉力P，扭矩M作用后，管子的长度变成l1，两端的相对扭转角为，假设材料为不可压缩的。在小变形条件下给出等效应变e与洛德参数的表达式。1-25某轧钢厂在三机架连轧机列上生产h×b×l=1.92×500×100,000mm的A3带钢产品（见图1-14），第1、3机架上的压下率为20%，第2机架上为25%，若整个轧制过程中带材的宽度b保持不变，试求带钢在该连轧机列上的总压下量及每机架前后带钢的尺寸为多少？图1-25三机架连轧机列示意图第二章金属塑性变形的物性方程2-1金属塑性变形有哪些基本特点？2-2何谓屈服准则？常用屈服准则有哪两种？试比较它们的同异点？2-3何谓加载准则、加载路径？它们对于塑性变形的应力应变关系有何影响？2-4塑性变形的应力应变关系为何要用增量理论？2-5塑性变形的增量理论的主要论点有哪些？常用塑性变形增量理论有哪两类？试比较它们的同异点？2-6何谓塑性势？2-7平面应变和轴对称问题的应变和应力特点有哪些？2-8何谓变形抗力和变形抗力曲线？2-9影响金属材料变形抗力的主要因素有哪些？2-10已知材料的真应力真应变曲线为nA，A为材料常数，n为硬化指数，试问简单拉伸时该材料出现颈缩时的应变量为多少？此时的真实应力与强度b的关系怎样？2-11若变形体屈服时的应力状态为：10153023030ijMPa试分别按Mises和Tresca塑性条件计算该材料的屈服应力s及值，并分析差异大小。2-12两端封闭的矩形薄壁管内充入压力为p的高压液体。若材料的屈服应力100sMPa，试按Mises塑性条件确定该管壁整个屈服时最小的p值为多少？（不考虑角上的影响）。（管材尺寸L×B×H，壁厚t）。2-13已知一外径为30mm，壁厚为1.5mm，长为250mm二端封闭的金属薄壁管，受到轴向拉伸载荷Q和内压力p的复合作用，加载过程保持1/z。若该材料的3/1)(1000eeMPa。试求当z=600MPa时，（1）等效应变e；（2）管材尺寸；（3）所需加的Q与p值大小。2-14若薄壁管的eeBA，按OBE、OCE和OAE三种路径进行拉、扭加载（见题2-14图），试求三种路径到达E点的塑性应变量pxypx,为多少？2-15试证明单位体积的塑性应变能增量peepijijpAddd2-16一薄壁圆管，平均半径为R，壁厚为t，承受内压力作用，讨论下列三种情形：（1）管的二端是自由的；（2）管的二端为固定的；（3）管的二端是封闭的。试问p多大时管子开始屈服？屈服条件为Mises准则。2-17变形抗力的大小对加工生产有何种意义？对制品性能有何意义？题2-14图题2-19图2-18引入塑性势的意义为何？2-19如图所示，一薄板液压胀形，液压为p，球顶处的坐标网络由变形前的2.5mm变至3.0mm材料的应力应变曲线为311000eeMPa，变形前板厚为1mm。变形后曲率半径为100mm，求此时的胀形压力。（提示：RRtp）第三章金属塑性加工规律3-1何谓最小阻力定律？它的基本点是什么？3-2影响金属塑性流动与变形的主要因素有哪些？3-3简述研究变形分布的基本方法及原理。3-4变形不均匀产生的原因和后果是什么？3-5减少不均匀变形的主要措施有哪些？3-6简述塑性加工工件残余应力的来源及减少或消除措施。3-7简述研究残余应力的方法及原理。3-8锻造、轧制、挤压和拉拔加工中断裂的主要形式有哪些？产生原因如何？3-9简述金属裂纹形成与长大的机理。3-10何谓塑性-脆性转变温度及有哪些影响因素。3-11简述金属的可加工性。3-12金属试件镦粗时的变形特点和附应力之间有什么关系？3-13轧制厚板时与轧制薄板时的变形与附应力各有哪些特点？3-14板材生产时，影响宽展的主要因素有哪些？3-15金属挤压时的变形特点是什么？其基本应力状态如何？3-16挤压时付应力产生的原因和分布特点是什么？3-17比较一下镦粗，轧制、挤压和拉伸时，金属在变形区内的应力和变形规律。第四章金属塑性加工的摩擦与润滑4-1金属塑性加工的接触摩擦有哪些主要特点？对加工过程有何影响和作用？4-2金属塑性加工的摩擦分类及其机理如何？4-3金属塑性加工的主要摩擦定律是什么？4-4影响摩擦系数的主要因素有哪些？4-5简述塑性加工接触摩擦系数的测定方法及原理。4-6简述塑性加工过程润滑的目的及机理。4-7简述塑性加工工艺润滑剂选择的基本原则。4-8压力加工中所使用的润滑剂有哪几类？液体润滑剂中的乳液为什么具有良好的润滑作用？第五章金属的塑性5-1何谓金属的塑性？塑性高低如何度量？有哪些常用测定方法？5-2多晶体金属塑性变形的主要特点和主机制有哪些？5-3改善金属材料的工艺塑性有哪些途径？怎样才能获得金属材料的超塑性？5-4何谓超塑性？超塑性变形的基本特点有哪些？5-5细晶超塑性产生的基本条件是什么？它有何重要变形力学和组织结构特点？5-6细晶超塑性的主要机制是什么？5-7m值的物理意义是什么？第六章塑性加工过程的组织性能变化与温度－速度条件6-1何谓冷变形、热变形和温变形，它们在变形过程中，其组织性能变化的基本特点和规律如何？6-2何谓变形织构，它对制品性能有何影响？6-3何谓塑性变形的热力学条件？6-4何谓热效应与温度效应？它对塑性加工有何影响？6-5金属塑性变形过程的温度——速度规程应如何确定？6-6何谓形变热处理？它有哪些基本类型，其组织性能变化的特点如何？第七章金属塑性加工变形力的工程法解析7-1工程法求解变形力的原理是什么？有何特点？7-2工程法的基本要点和基本假设有哪些？7-3工程法求解的基本步骤如何？7-4何谓多余应变与多余功？7-5在锻压机上将φ50×500mm的LD2铝合金圆柱体平锤横向锻压成断面积相等的方坯，若终锻温度（420℃）下的T=40MPa，使用油基石墨作润滑剂时的摩擦系数f=0.3，所需锻压力为多少？若不进行润滑的锻压力又是多少？7-6试用工程法导出润滑砧面平锤压缩圆盘时的平均单位压力公式。7-7不变薄拉深将t0=0.8mm的纯铝圆片生产内径φ10mm、深12mm的筒形件，问圆片的直径应为多少？若拉深时的压力边Q=200MPa，f1=f2=0.1,rd=5mm,=1.2mm，平均变形抗力80fKMPa，试问拉深至h=8mm时的拉深力为多少？7-8某厂有1600吨铝材热挤压机一台，常用挤压筒为φ170mm，铝锭规格为φ162×450mm，为了保证挤压制品的组织性能合格，最小挤压比不得低于8；以及正常使用的挤压机吨位为80%。试问当不计挤压模孔定径带部分的摩擦阻力时，该挤压机用单孔模挤压的最小和最大圆棒直径为多少？计算时取45TMPa，60。第八章滑移线理论及应用8-1滑移线理论法基本原理是什么？有何特点？8-2何谓滑移线？它的力学特点是什么？8-3何谓汉盖应力方程，它的力学意义如何？8-4滑移线的主要几何性质有哪些？8-5滑移线的边值问题有哪几种。8-6已知塑性流动平面上一点的应力状态为：x=-100MPa，y=-180MPa，xy=30MPa，试利用应力摩尔圆确定1、2的大小和方向，以及、线及其走向。8-7如附图所示的滑移线场，线为直线，线为同心圆弧线。已知pc=-90MPa,k=60MPa，试求：1）C点的x、y和xy值；2）E点的x、y和xy值；题8-7附图8-8试绘出附图所示光滑模面情况板条反挤压的滑移线场，并计算所需挤压力？题8-8附图（H/h=3）题8-9附图8-9用滑移线场理论计算圆棒横越向锻造时，当W/h=0.181和材料的k=150Mpa时，圆棒中心处的应力值σx、σy为多少？8-10正八边形的断的型棒，进行横向锻造时，有两种可能的滑移线场（见附图），试问哪种是可行的，试分析之。题8-10附图第九章功平衡法和上限法及其应用9-1上限法的基本原理是什么？9-2何谓速度间断线（或速度不连续），它具有哪些速度特性？9-3何谓速端图？如何绘制速端图？9-4上限法的基本能量方程包括哪几项？各项的力学意义为什么？9-5上限法求解变形力有哪几种基本方法，它们的基本要点是什么？9-6试指出附图所示两种Johnson上限模式的刚性三角形块的划分上的错误，并予以更正。题9-6图9-7试比较板条平面应变挤压时，附图所示两种Johnson上限模式的上限解。题9-7图9-8试绘出附图所示板条平面应变拉拔时的速端图，并标明沿各速度不连续线的速度不连续量的位置，及计算出刚性三角形块△BCD的速度表达式。题9-8图v0v1v0v1CBAv0v1v0v19-9试按附图所示的板条不对称平面应变挤压的Johnson上限模式，绘制速端图，并确定流出速度的大小及方向（v角）？9-10平锤头平面应变局部压缩薄板坯的示意图如附图所示，设接触摩擦应力mkk。试用Avtizur上限模式求其不计侧鼓时的平均单位挤压力的表达式（或)n。题9-10图ααααααγvtv0题9-9图锤头v0工件W正视图工件锤头俯视图