材料成形原理总复习题2012

复习题

1 简述金属塑性变形的主要机理。

滑移，孪生，不对称变向，扩散蠕变，晶界滑移 2 试分析多晶体塑性变形的特点。

A是各晶粒变形的不同时性；b是各晶粒变形的相互协调性；c是晶粒与晶粒之间，晶粒内部与晶界附近区域之间变形的不均匀性。 3 冷塑性变形时金属组织和性能有何变化？

组织变化：晶粒形状的变化；晶粒内产生亚结构；晶粒位向改变

性能改变：最显著的是金属的力学性能，即随着变形程度的增加，金属的强度硬度增加，而塑形韧性降低，这种现象称为“加工硬化”。 4 热塑性变形时金属组织和性能有何变化？

A改善晶粒组织；b锻合内部缺陷；c破碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布；d形成纤维组织；e改善偏析

5 简述杂质元素和合金元素对钢塑性的影响。

杂质元素的影响：a碳的含量越高，钢的塑形越差，热加工温度范围越窄。 B磷严重影响钢的冷变形能力，含磷量升高而加剧，出现冷催性现象。C硫在铁中的溶解度甚微。D氧和硫类似，也会使钢出现热脆性现象。E当氮化物的质量分数较少时，对钢的塑形无明显影响，较多时，钢的塑形将降低，导致钢变脆。F氢溶入钢中，使钢的塑形韧性下降，造成“氢脆”。

合金元素的影响：a当在钢和合金中的硅以固溶体形式存在时，对金属的塑形影响不大。B对于大断面的高锰钢来说，加热过快，可能使之产生內裂。C纯镍具有高塑形。D工业用的纯铬为脆性材料。 6 变形温度对碳钢塑性影响的基本规律是什么？ A在超低温度区（-200度）（区域Ⅰ）：超低温脆性 B在200度-400度（区域Ⅱ）：中温脆性（兰脆性） C在800度-950度内（区域Ⅲ）：（锻造加工温度范围）钢板的塑形稍微下降（热脆性）

D超过1250度（区域Ⅳ）：（高温脆性）出现过热，过烧，突然断裂等。 7 什么是热效应？什么是温度效应？应变速率对金属的塑性有何影响？

热效应：从能量观点看，塑形变形时金属所吸收的能量绝大部分转化为热能。 温度效应：由于塑性变形所产生的热量而使变形体温度升高的现象。

影响：a增加应变速率会使金属的真实应力升高，而应变速率对金属的断裂抗力影响小，因此，随着应变速率的增加，金属就会较早地达到断裂阶段，也即金属塑形降低。B增加应变速率使金属没有足够的时间进行回复和再结晶，因而软化过程不充分而导致塑形降低。C增加应变速率会使温度效应增大，使金属的温度升高；而温度的升高，又可以促进变形过程中位错的重新调整，有利于异号位错的合并和位错密度的降低；若为热变形，还可以促进回复和再结晶，促进微裂纹的修复等，所有这些均有利于金属塑形的提高。

8试分析变形体的应力状态对金属塑性的影响，结合实例说明。 具有不同主应力图的塑形变形方式所变形出的塑形也不同。

单向压缩可达到的变形程度比单向拉伸的大得多；三向压应力状态的挤压工艺比二向压缩一向拉伸的拉拔工艺能发挥更大的塑形；同样是具有三向压应力的镦粗工艺，但它所具有的塑形不如挤压变形的大。

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9 提高金属塑性的基本途径有哪些？ A提高材料成分和组织的均匀性。 B合理选择变形温度和应变速率。 C选择三向受压较强的变形方式。 D减小变形的不均匀性。

10 某实验室进行不锈钢板杯形件拉深实验，一次拉深时试件断裂，而采用多次拉深实验成功，试通过金属塑性的影响因素途径解释之。

11 什么是细晶超塑性？与常规塑性变形相比，超塑性变形具有哪些主要特征？ 细晶超塑形：是在一定的恒温，一定的应变速度和晶粒度条件下所表现出的超塑形。

特点：a大伸长率，甚至高达百分之几千。 B无颈缩，拉伸时试样截面均匀缩小。

C低流动应力，几乎对于所有合金，其流动应力仅有为每平方毫米几个到几十牛顿，并且非常敏感地依赖于应变速率。 D易成形。

12 塑性成形中的摩擦有哪些特点？试简述摩擦对金属塑性成形的影响。 特点：a是一种 伴随着金属的塑形变形而产生的摩擦。 B是一种在高压下的摩擦。 C实际接触面积大。

D不断有新的摩擦表面产生。

E在许多情况下，这又是一种在高温下进行的摩擦。

影响：a由于工作在接触面上的质点受到摩擦阻力的作用而流动困难，从而导致工作塑形变形不均匀，产生附加应力，当附加拉应力的数值超过材料的强度极限时，可能会造成开裂；另外，还会造成变形物体形状的歪扭，形成残余应力。 B未来塑形成形所需的能量和成形力，需用大吨位设备来完成塑形成形过程。

C加剧模具的磨损，降低了模具的使用寿命。 D使工件脱模困难，影响了制件的表面质量。

13 塑性成形中摩擦分哪几类？试简述塑性成形中的摩擦机理。 干摩擦，边界摩擦，流体摩擦

表面凹凸学说，分子吸附学说，粘着理论。

14 在计算金属塑性成形中的摩擦切应力时，常用的摩擦条件有哪几种？ 库仑摩擦条件，常摩擦条件

15 塑性成形中对润滑剂有何要求？常用的润滑剂有哪些？ 要求：a应有良好的耐压性能。 B应有良好的耐热性。 C应有冷却模具的作用。 D应无腐蚀作用。 E应无毒。

F应使用，清理方便，并考虑其来源丰富，价格便宜等因素。 16 试说明应力偏张量和应力球张量的物理意义。 17 等效应力有何特点？写出其数学表达式。

18 对于Oxyz直角坐标系，已知受力物体内一点的应力张量为：

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?ij?0??172???0172000??0（应力单位MPa） ?100??(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、主切应力、最大切应力、八面体应力；

(3)画出该点的应力莫尔圆。

19 塑性变形时应变张量和应变偏张量有何关系？其原因何在？ 20 对数应变有何特点？它与工程应变有何关系？ 21 设一物体在变形过程中某一极短时间内的位移场为：

u??10?0.1xy?0.05z??10?3 v??5?0.05x?0.1yz??10?3

w??10?0.1xyz??10?3试求：点A(1,1,1)的应变分量、应变球张量、应变偏张量、等效应变。 22 试判断下列应变场能否存在？

?x?x2?y2,?y?y2,?z?0,?xy?2xy,?yz??zx?0。

23 常用的屈服准则有哪两个?如何表述？分别写出其数学表达式。

24 两个屈服准则有何差别？在什么状态下两个屈服准则相同？什么状态下差别最大？

25 试判断下列应力状态使材料处于弹性状态还是塑性状态？ ?ij??0.8?s??0???00?0.8?s0????s??0?ij?0； ????0.2?s???000?0.5?s0??0 ??1.5?s??026 图示的薄壁圆管受拉力P和扭矩M的作用而屈服，试写出此情况下的米赛斯

屈服准则和屈雷斯加屈服准则的表达式。

27 塑性变形时应力应变关系有何特点？为什么说塑性变形时应力和应变之间关系和加载历史有关？

28 全量理论使用在什么场合？为什么？

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