材料成形原理试题总复习题

材料成形原理-金属塑性加工原理考试总复习 小肥羊22

材料成形原理-金属塑性加工原理考试总复习

一、填空题

1. 韧性金属材料屈服时， 准则较符合实际的。

2、硫元素的存在使得碳钢易于产生 。

2. 塑性变形时不产生硬化的材料叫做 。 3. 应力状态中的 应力，能充分发挥材料的塑性。 4. 平面应变时，其平均正应力?ｍ 中间主应力?２。 5. 钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性 。

6. 材料在一定的条件下，其拉伸变形的延伸率超过１００％的现象叫 。 7. 材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为?１＝０.1，第二次的真实应变为?２＝

０.25，则总的真实应变?＝ 。

8. 固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力叫材料的 。

10、塑性成形中的三种摩擦状态分别是： 、 、 。 11、就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性 。 12、钢冷挤压前，需要对坯料表面进行 润滑处理。

13、为了提高润滑剂的润滑、耐磨、防腐等性能常在润滑油中加入的少量活性物质的总称叫 。

14、对数应变的特点是具有真实性、可靠性和 。 15、塑性指标的常用测量方法 。

16、弹性变形机理原子间距的变化； 塑性变形机理位错运动为主。 17、金属塑性指标有：延伸率，断面收缩率，扭转转数，冲击韧性。

18、真实应变是用 表示的变形，反映了工件的真实变形程度，即 ，工程应变（或名义应变）用绝对变形量与工件原始尺寸的比来表示，即 。两者关系为 。

19、两向应力状态的米赛斯屈服轨迹在应力主空间为 。 20、物体的变形分为两部分：1） , 2) 。其中，引起 变化与球应力张量有关，引起 变化与偏应力张量有关。

二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上 1. 塑性变形时不产生硬化的材料叫做 。

Ａ、理想塑性材料； Ｂ、理想弹性材料； Ｃ、硬化材料；

2. 用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为 。 Ａ、解析法； Ｂ、主应力法； Ｃ、滑移线法； 3. 韧性金属材料屈服时， 准则较符合实际的。

Ａ、密席斯； Ｂ、屈雷斯加； Ｃ密席斯与屈雷斯加； 4. 塑性变形之前不产生弹性变形（或者忽略弹性变形）的材料叫做 。

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Ａ、理想弹性材料； Ｂ、理想刚塑性材料； Ｃ、塑性材料； 5. 硫元素的存在使得碳钢易于产生 。

Ａ、热脆性； Ｂ、冷脆性； Ｃ、兰脆性； 6. 应力状态中的 应力，能充分发挥材料的塑性。

Ａ、拉应力； Ｂ、压应力； Ｃ、拉应力与压应力； 7. 平面应变时，其平均正应力?ｍ 中间主应力?２。

Ａ、大于； Ｂ、等于； Ｃ、小于； 8. 钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性 。

Ａ、提高； Ｂ、降低； Ｃ、没有变化；

9．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响 工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。

Ａ、大于； Ｂ、等于； Ｃ、小于；

11. 由于屈服原则的限制，物体在塑性变形时，总是要导致最大的 散逸，这叫最大散逸功原理。

Ａ、能量； Ｂ、力； Ｃ、应变； 三、判断题（对打√，错打×）

1. 合金元素使钢的塑性增加，变形拉力下降。 （ ）

2. 合金钢中的白点现象是由于夹杂引起的。 （ ）

3. 结构超塑性的力学特性为S?k?'m，对于超塑性金属m =0.02-0.2。 （ ） 4. 影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构。 （ ） 5. 屈雷斯加准则与密席斯准则在平面应变上，两个准则是一致的。 （ ） 6. 变形速度对摩擦系数没有影响。 （ ） 7. 静水压力的增加，有助于提高材料的塑性。 （ ） 8. 碳钢中冷脆性的产生主要是由于硫元素的存在所致。 （ ） 9. 塑性是材料所具有的一种本质属性。

10.合金元素使钢的塑性增加，变形拉力下降。 （ ） 11.结构超塑性的力学特性为S?k?'m，对于超塑性金属m≈0.3~1.0。 （ ） 12.影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构。 （ ） 13.碳钢中碳含量越高，碳钢的塑性越差。 （ ） 14.在塑料变形时要产生硬化的材料叫变形硬化材料。 （ ） 15.塑性变形体内各点的最大正应力的轨迹线叫滑移线。 （ ） 16.二硫化钼、石墨、矿物油都是液体润滑剂。 。 （ ） 17.按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=0.5。 （ ） 18.静水压力的增加，对提高材料的塑性没有影响。 （ ） 19.在塑料变形时要产生硬化的材料叫理想刚塑性材料。 （ ） 20.塑性是材料所具有的一种本质属性。 （ ） 21.塑性就是柔软性。 （ ） 22.在塑料变形时金属材料塑性好，变形抗力就低，例如：不锈钢（ ）

23.如果已知位移分量，则按几何方程求得的应变分量自然满足协调方程；若是按其它方法求得的应变分量，也自然满足协调方程，则不必校验其是否满足连续性条件。

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（ ）

24.当材料受单向应力时，β=1，两准则重合；在纯剪应力作用下，两准则差别最大； 四、名词解释

1． 最小阻力定律

2．上限法的基本原理是什么？

3．在结构超塑性的力学特性S?k?中，m值的物理意义是什么？

4．何谓冷变形、热变形和温变形， 5． 超塑性 五、简答题

1．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. 什么是塑性？简述提高金属塑性的主要途径？

3. 在塑性加工中润滑的目的是什么？影响摩擦系数的主要因素有哪些？ 4．简述在塑性加工中影响金属材料变形抗力的主要因素有哪些？

5．什么是速度间断？为什么说只有切向速度间断，而法向速度必须连续？

6．密席斯Mises屈服准则的物理意义？屈雷斯加Tresca屈服准则的物理意义？ 7．简述塑性成形中对润滑剂的要求？

（1）润滑剂应有良好的耐压性能，在高压作用下，润滑膜仍能吸附在接触表面上，保持良好的润滑状态；

（2）润滑剂应有良好耐高温性能，在热加工时，润滑剂应不分解，不变质； （3）润滑剂有冷却模具的作用；

（4）润滑剂不应对金属和模具有腐蚀作用； （5）润滑剂应对人体无毒，不污染环境；

（6）润滑剂要求使用、清理方便、来源丰富、价格便宜等。

简述金属塑性加工的主要优点：

– 结构致密，组织改善，性能提高。 – 材料利用率高，流线分布合理。 – 精度高，可以实现少无切削的要求。 – 生产效率高。

简述金属塑性加工时摩擦的特点及作用 摩擦的不利方面

? 改变物体应力状态，使变形力和能耗增加 ? 引起工件变形与应力分布不均匀

? 恶化工件表面质量，加速模具磨损，降低工具寿命 摩擦的利用

例如，用增大摩擦改善咬入条件，强化轧制过程；增大冲头与板片间的摩擦，强化工艺，减少起皱和撕裂等造成的废品。

?m 3 / 9

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六、计算题

1. 某理想塑性材料，其屈服应力为100N/mm2 ，某点的应力状态为 求其主应力，并将其各

应力分量画在如图所示的应力单元图中，并判断该点处于什么状态（弹性/塑性）。（应力单位 N/mm2） 。{提示：σ3-15σ2+60σ-54=0可分解为：（σ-9）（σ2-6σ+6）=0）}。

Z

4 2 3 ij X Y

1、若变形体屈服时的应力状态为：

??30???23?3?×10MPa ?ij?＝? ???315????2 6 1 3 1 5

试分别按Mises和Tresca塑性条件计算该材料的屈服应力?s及β值，并分析差异大小。 解：?x＝－300MPa ?y＝230MPa ?z＝150MPa ?yz??zy＝－30 MPa

?xy=?yx=?xz=?zx=0

根据应力张量第一、第二、第三不变量公式：

I1＝?x+?y+?z

?x?yx?y?zy?z?xz-I2＝＋＋

?xy?y?yz?z?zx?x?x?yx?zx I3＝?xy?y?zy

?xz?yz?z 将?x、?xy、?xy、?xz、?zx、?y、?yz、?zy、?z代入上式得： I1＝8，I2＝804，I3＝－10080 (单位：10MPa)

将I1、I2、I3代入?3－I1?2－I2б－I3＝0，令?1>?2>?3解得：

?1=24 ?2=14 ?3=－30 (单位：10MPa)

根据Tresca屈服准则：?s＝2k=max??1??2,?2??3,?3??1?=54 (单位：10MPa) 而???1??324?30＝＝1 ?s54 4 / 9

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根据Mises屈服准则：?s＝?e＝ ＝49.76 (单位：10MPa)

12??1??2?2???2??3?2???3??1?2

?1??354而??＝＝1.085

?s49.76

2．圆板坯拉深为圆筒件 , 如图所示 。 假设板厚为 t , 圆板坯为理想刚塑性材料，材料的真实应力为S，不计接触面上的摩擦 ,且忽略凹模口处的弯曲效应 , 试用主应力法证明图示瞬间的拉深力为：

P??d0t?Sln

2R0 d0

a) 拉深示意图 b) 单元体

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3．图二所示的一尖角为2?的冲头在外力作用下插入具有相同角度的缺口的刚塑性体中，接触表面上的摩擦力忽略不计，其接触面上的单位压力为p，自由表面ABC与X轴的夹角为?，求：

１. 证明接触面上的单位应力p=2K（1+?+?）； ２. 假定冲头的宽度为2b，求变形抗力P；

4. 若变形体屈服时的应力状态为：

????30????ij??023???10?0?315???MPa

试分别按Mises和Tresca塑性条件计算该材料的屈服应力小。

?s及?值，

并分析差异大

5.图一的圆柱体镦粗，其半径为re，高度为h，圆柱体受轴向压应力?Z，而镦粗变形接触表面上的摩擦力?＝０.２Ｓ（Ｓ为流动应力）， ?ze为锻件外端（r=re）处的垂直应力。 镦粗方向 证明 （1）接触表面上的正应力为： 并画出接触表面上的正应力分布；

2??z??re?r???zeh（2）求接触表面上的单位流动压力ｐ， （3）假如re＝100MM，Ｈ＝150MM, Ｓ=500MPa，求开始变形时的总变形抗力Ｐ为多少吨？

6．图所示的一平冲头在外力作用下压入两边为斜面的刚塑性体中，接触表面上的摩擦力忽略不计，其接触面上的单位压力为q，自由表面AH、BE与X

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轴的夹角为?，求：

1）证明接触面上的单位应力q=K（2+?+2?）； 2）假定冲头的宽度为2b，求单位厚度的变形抗力P；

7. 如图所示，假设一定长度的厚壁筒，内径为d，外径为D，筒内受均匀内压力 -p，用主应

D力法证明该厚壁筒进入塑性状态时极限应力p??SIn 。

d

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一、 填空题(每空2分，共20分)

1. 金属塑性变形时，应力与应变之间的关系是 ，全量应变主轴与应力主

轴 ，应力应变之间 一般的单值关系。

2. 屈雷斯加屈服条件可以表述为：当物体内一点应力状态的 达到一定值时，材料就屈服。密席斯屈服条件可表述为：当 达到一定值时，材料就屈服。 3. 单晶体的塑性变形方式有： 和 。 4. 金属最常见的晶格结构有 晶胞、 晶胞和 晶胞三种 二、名词解释题(每小题 5 分，共15分)

2. 塑性

3. 加工硬化

4. 动态再结晶

三、简答题(10分

同机械传动中的摩擦相比，金属成形时的摩擦有何特点？

四、分析计算题(共 35 分)

0??20020??1． 已知物体中某点的应力张量为?ij?20150?5，试将其分解为应力球张量和应力偏张量，并????5100??0?求应力偏张量的第一不变量J1。(20分)

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2． 一内半径为r，厚度为t的薄壁圆球充满了压力为p液体，受此内压p的作用时，薄壁圆球外表面应力

?r?8tp?张量为?ij??0???0???0??rp0?，试求薄壁圆球外表面开始塑性变形时的所需内压p的大小。设薄壁

?8t?00???0圆球材料的屈服应力为?s。(15分)

五、分析应用题(20分)

试用滑移线法求平冲头压入两边为对称斜面的半无限体时的载荷p，设平冲头与半无限体间无摩擦。（20分）

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