金属塑性成形原理试题(9页).doc

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1、-金属塑性成形原理试题-第 7 页湘潭大学200 7年下学期2005级金属塑性成形原理课程期末考试（A卷）适用专业 材料成型及控制工程（模具方向） 学院 兴湘 专业 材料成型（模具方向）班级 学号 姓名 考试时间 150 分钟 考试方式 闭卷 考试成绩 一 填空题（每空1分，共20分）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。

2、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

3、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，当时为（ ），当时为卸载。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

4、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，当主应力时则，按中间关系，当时，则( ) 0。15、理想刚塑性体处于平面应变状态时，已知的方向，那么滑移线场的线方向是（ ）。16、由亨盖（H.Hencky）应力方程，沿线的和有关系。沿线的和有（ ）关系。17、由盖林格尔（H.Geiringer）速度方程，沿线有。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（ ）。二、简答题（共23分）1、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

5、形，可将此时的金属材料按何种材料类型处理？为什么？（5分）2、简述应变速率对金属塑性影响的一般趋势。为什么？（5分）3、简述提高金属塑性的基本途径。（4分）4、什么是速度场的动可容（运动学许可的）条件？（3分）5、已知某点的应变状态为，那么该点的体积应变；塑性变形时，其八面体线应变；八面体切应变；等效应变分别为多少？（6分）三（ 18 分）对于直角坐标系 Oxyz 内，已知受力物体内一点的应力张量为，应力单位为 MPa ， （ 1 ）画出该点的应力单元体； （ 2 ）求出该点的应力张量不变量、主应力及主方向、最大切应力、八面体正应力、八面体剪应力、 应力偏张量及应力球张量。四（10分）一两端封

6、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）。z五（17分）一20号钢圆柱毛坯，原始尺寸为，在室温下压缩到高度为25mm时（假定为均匀镦粗变形，不考虑侧鼓变形），设接触面上摩擦剪应力为，且MPa，试求所需的变形力F和单位流动压力p。六（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，挤压比为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=0，材料塑性变形时的剪切屈服强度为K，滑移线场如下图所

7、示。试用滑移线法求单位流动压力（或单位挤压力）p。二 填空题（每空1分，共20分）1、（ 多 ）比滑移系（ 少 ）。2、（ 0 0 0 1 ）（ 3 ）。3、（ 大/高 ）。4、（ 降低 ）。5、（ 晶界滑移 ）。6、（ 温度效应 ）。7、（ 两向压缩一向拉伸 ）。8、（ 面力 ）。9、（ 单位体积形状改变的弹性位能/弹性形变能 ）。10、（ 以等倾线为轴线的圆柱面 ）。11、（ 加载 ）。12、（ 重合 ）。13、（ 普朗特-路埃斯（Prandtl-Reuss）理论 ）。14、 ( ) 0。15、（ 方向顺时针旋转 ）。16、（ ）。17、（ ）。18、（ 相等 ）。二、简答题（共23分）1

8、、（5分）答：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理想刚塑性材料类型处理（2分），因为金属在较高温度下塑性变形，可以通过动态回复和动态再结晶来消除加工硬化，故可以认为是理想塑性材料（1.5分）。同时因为是发生大塑性变形，弹性变形可以相对塑性塑性变形可以忽略，可以认为是刚塑性材料（1.5分）。2、（5分）答：应变速率对金属塑性影响的一般趋势为：在较低的应变速率范围内提高应变速率时，由于温度效应所引起的塑性增加，小于其它机理所引起的塑性降低，所以最终表现为塑性降低（2分）。当应变速率较大时，由于温度效应更为显著，使得塑性基本不再随应变速率的增加而降低（1分）。当应变速率更大时，则

9、由于温度效应更大，其对塑性的有利影响超过其它机理对塑性的不利影响，因而使塑性回升（2分）。3、（4分）答：（1）提高材料成分和组织的均匀性（1分）。（2）合理选择变形温度和应变速率（1分）。（3）选择三向压缩性较强的变形方式（1分）。（4）减少变形的不均匀性（1分）。4、（3分）答：1）满足速度的边界条件，在位移边界Su上满足，其中为给定的真实速度（1分）。2）在变形体内保持连续性，不发生重叠和开裂（1分）。3）满足体积不变条件，（1分）。这样的速度场为动可容（运动学许可的）速度场。5、（6分）答：该点的体积应变=（1.5分），塑性变形时，其八面体线应变=（1.5分），八面体切应变=（1.5分

10、），等效应变=（1.5分）。 三（ 18 分） 解： (1) 该点的应力单元体如下图所示（1分） (2) 应力张量不变量如下 ：（1分）（1分） （1分）故得应力状态方程为 （1分） 解之得该应力状态的三个主应力为 ：（ Mpa ） （2分） 设主方向为 ，则主应力与主方向满足如下方程 即 ， ， 解之则得 （2分）， ， 解之得 （2分）， 解之得 （2分） 最大剪应力为 （1分），八面体正应力为 Mpa （1分） 八面体切应力为 （1分）应力偏张量为 （1分）， 应力球张量为（1分） 四（10分）解：（1.5分），（1.5分），（2分），沿壁厚为线性分布，在内表面，在外表面。圆筒内表面首先

11、产生屈服，然后向外表面扩展，当外表面产生屈服时，整个圆筒就开始塑性变形。故应研究外表面屈服条件。按Mises屈服准则有：（2分），（1分），求出（2分）五（17分）解：按左图建立坐标系和基元板块，对基元板块列平衡方程（径向平衡）（2分）因为 ，并略去二阶微量，则上式化简成（1分）为均匀镦粗变形，故；。最后得 （1分）按绝对值列简化屈服方程，因假定，故有；，得 。（2分）当时，故有（1分）。得（1分）。 （2分） 为工件外端()处的垂直压应力。该处为自由表面，则（1分）； （1分）（1分），（1分）。据体积不变，（1分）。（1分），（1分）六（12分）解：为刚性区,均匀应力场,B点在方向的应力与AC边受到的均布压力相同, 也为刚性区,均匀应力场。B点和中心对称线上的O点在同一线上，在B点：（1分），（1分），按Tresca屈服准则（2分）在O点：（1分），（1分），（2分）按亨盖应力方程，B点和中心对称线上的O点在同一线上，在同一线上有：（1分），单位流动压力（2分）单位流动压力（或单位挤压力）（1分）