塑性成形原理

《金属塑性成形原理》习题集

《金属塑性成形原理》习题集

第一章 金属的塑性和塑性变形

1．什么是金属的塑性？什么是变形抗力？

2．简述变形速度、变形温度、应力状态对金属塑性和变形抗力的影响。如何提高金属的塑性？

3．什么是附加应力？ 附加应力分几类？试分析在凸形轧辊间轧制矩形板坯时产生的附加应力？

4．什么是最小阻力定律？最小阻力定律对分析塑性成形时的金属流动有何意义？ 5．塑性成形时，影响金属变形和流动的因素有哪些？各产生什么影响？

6．为什么说塑性成形时金属的变形都是不均匀的？不均匀变形会产生什么后果？ 7．什么是残余应力？残余应力有哪几类？会产生什么后果？如何消除工件中的残余应力？

8．摩擦在金属塑性成形中有哪些消极和积极的作用？塑性成形中的摩擦有什么特点？ 9．塑性成形中的摩擦机理是什么？

10． 塑性成形时接触面上的摩擦条件有哪几种？各适用于什么情况？ 11． 塑性成形中对润滑剂有何要求？

12． 塑性成形中常用的液体润滑剂和固体润滑剂各有哪些？石墨和二硫化钼 如何起

润滑作用？

第二章 应力应变分析

1．什么是求和约定？张量有哪些基本性质？

2．什么是点的应力状态？表示点的应力状态有哪些方法？

3．什么是应力张量、应力球张量

《金属塑性成形原理》习题集

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第一章 金属的塑性和塑性变形

1．什么是金属的塑性？什么是变形抗力？

2．简述变形速度、变形温度、应力状态对金属塑性和变形抗力的影响。如何提高金属的塑性？

3．什么是附加应力？ 附加应力分几类？试分析在凸形轧辊间轧制矩形板坯时产生的附加应力？

4．什么是最小阻力定律？最小阻力定律对分析塑性成形时的金属流动有何意义？ 5．塑性成形时，影响金属变形和流动的因素有哪些？各产生什么影响？

6．为什么说塑性成形时金属的变形都是不均匀的？不均匀变形会产生什么后果？ 7．什么是残余应力？残余应力有哪几类？会产生什么后果？如何消除工件中的残余应力？

8．摩擦在金属塑性成形中有哪些消极和积极的作用？塑性成形中的摩擦有什么特点？ 9．塑性成形中的摩擦机理是什么？

10． 塑性成形时接触面上的摩擦条件有哪几种？各适用于什么情况？ 11． 塑性成形中对润滑剂有何要求？

12． 塑性成形中常用的液体润滑剂和固体润滑剂各有哪些？石墨和二硫化钼 如何起

润滑作用？

第二章 应力应变分析

1．什么是求和约定？张量有哪些基本性质？

2．什么是点的应力状态？表示点的应力状态有哪些方法？

3．什么是应力张量、应力球张量

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金属塑性成形原理Principle of Metal Forming

2000.9

金属塑性成形原理专业理论课 考试方法-考查 成绩评定： 平时作业 学期讲课结束后考查

绪 论

研究内容 几个基本概念 弹性、塑性变形的力学特征

第一章绪论

金属塑性成形是金属压力加工的方法之 一，是在外力作用使金属产生塑性变形， 从而得到所需的形状和尺寸的工件的加 工方法，可称为塑性加工或压力加工

研究内容塑性力学是研究物体变形规律的一门学科，是 固体力学的一个分支。研究变形体受外界作用 (外载荷、边界强制位移、温度场等)时在变形 体内的反应(应力场、应变场、应变速度场等)。 与其它工程力学(理论力学、材料力学、结构 力学)的区别：研究方法、对象、结果的差异。 弹塑性力学的研究对象是整体(而不是分离体) 变形体内部的应力、应变分布规律(而不是危险 端面)。

几个基本概念

弹性(elasticity):卸载后变形可以恢复特性， 可逆性 塑性(plasticity):物体产生永久变形的能力， 不可逆性 屈服(y

《金属塑性成形原理》闭卷考试A卷

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<1 1 2 0>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

第一章

???20???1-10． 已知一点的应力状态?ij??5?15???10MPa，试求该应力空间中

?00?10???x?2y?2z?1的斜截面上的正应力?n和切应力?n为多少？

解：若平面方程为Ax+By+Cz+D=0,则方向余弦为：

l?AA?B?C222，m?BA?B?C222，n?CA?B?C222

因此：l?112?(-2)2?22xy m＋τ

?1-2222，m???；n?? 3312?(-2)2?2212?(-2)2?22312100 ?50??33312350Sy＝τxy l＋σy m＋τzy n = 50??150??

3332200Sz＝τxz l＋τyz m＋σz n=?100???

33Sx＝σx l＋τ

xz n=200???Sxl?Sym?Szn???1000??1119100135022002?????333333

?100??350??200?22S2?Sx?Sy?Sz2??????????12500

333??????222?1000???12500????13.4

?9?

1-11已知OXYZ坐标系中，物体内某点的坐标为（4，3，-12），其应力张

填空题 1. 2. 3. 4. 5.

冷塑性变形的主要机理:滑移和孪生

金属塑性变形的特点:不同时性、相互协调性和不均匀性. 由于塑性变形而使晶粒具有择优取向的组织,称为:变形织构

随着变形程度的增加,金属的强度 硬度增加,而塑性韧性降低,这种现象称为:加工硬化 超塑性的特点:大延伸率 低流动应力 无缩颈 易成形 无加工硬化

中的m为:应变速率敏感性指数

6. 细晶超塑性变形力学特征方程式

7. 塑性是指金属在外力作用下,能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力

8. 塑性指标是以材料开始破坏时的塑性变形量来表示,通过拉伸试验可以的两个塑性指标

为:伸长率和断面收缩率

9. 影响金属塑性的因素主要有:化学成分和组织 变形温度 应变速率 应力状态(变形力学

条件)

10. 晶粒度对于塑性的影响为:晶粒越细小,金属的塑性越好

11. 应力状态对于塑性的影响可描述为(静水压力越大)主应力状态下压应力个数越多 数值

越大时,金属的塑性越好

12. 通过试验方法绘制的塑性 — 温度曲线,成为塑性图 13. 用对数应变表示的体积不变条件为:

14. 平面变形时,没有变形方向(设为z向)的正应力为:?z??2?12(?1??3)??m 15. 纯切应力状态下,两

金属塑性成形原理试题集

填空题 1. 2. 3. 4. 5.

冷塑性变形的主要机理:滑移和孪生

金属塑性变形的特点:不同时性、相互协调性和不均匀性. 由于塑性变形而使晶粒具有择优取向的组织,称为:变形织构

随着变形程度的增加,金属的强度 硬度增加,而塑性韧性降低,这种现象称为:加工硬化 超塑性的特点:大延伸率 低流动应力 无缩颈 易成形 无加工硬化

中的m为:应变速率敏感性指数

6. 细晶超塑性变形力学特征方程式

7. 塑性是指金属在外力作用下,能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力

8. 塑性指标是以材料开始破坏时的塑性变形量来表示,通过拉伸试验可以的两个塑性指标

为:伸长率和断面收缩率

9. 影响金属塑性的因素主要有:化学成分和组织 变形温度 应变速率 应力状态(变形力学

条件)

10. 晶粒度对于塑性的影响为:晶粒越细小,金属的塑性越好

11. 应力状态对于塑性的影响可描述为(静水压力越大)主应力状态下压应力个数越多 数值

越大时,金属的塑性越好

12. 通过试验方法绘制的塑性 — 温度曲线,成为塑性图 13. 用对数应变表示的体积不变条件为:

14. 平面变形时,没有变形方向(设为z向)的正应力为:?z??2?12(?1??3)??m 1

填空题 1. 2. 3. 4. 5.

冷塑性变形的主要机理:滑移和孪生

金属塑性变形的特点:不同时性、相互协调性和不均匀性. 由于塑性变形而使晶粒具有择优取向的组织,称为:变形织构

随着变形程度的增加,金属的强度 硬度增加,而塑性韧性降低,这种现象称为:加工硬化 超塑性的特点:大延伸率 低流动应力 无缩颈 易成形 无加工硬化

中的m为:应变速率敏感性指数

6. 细晶超塑性变形力学特征方程式

7. 塑性是指金属在外力作用下,能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力

8. 塑性指标是以材料开始破坏时的塑性变形量来表示,通过拉伸试验可以的两个塑性指标

为:伸长率和断面收缩率

9. 影响金属塑性的因素主要有:化学成分和组织 变形温度 应变速率 应力状态(变形力学

条件)

10. 晶粒度对于塑性的影响为:晶粒越细小,金属的塑性越好

11. 应力状态对于塑性的影响可描述为(静水压力越大)主应力状态下压应力个数越多 数值

越大时,金属的塑性越好

12. 通过试验方法绘制的塑性 — 温度曲线,成为塑性图 13. 用对数应变表示的体积不变条件为:

14. 平面变形时,没有变形方向(设为z向)的正应力为:?z??2?12(?1??3)??m 15. 纯切应力状态下,两

弹性:材料的可恢复变形的能力。

塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。

塑性变形：材料在一定外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法。 塑性成形：金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法。

塑性成形的特点：组织性能好、材料利用率高、生产效率高、尺寸精度高、设备相对复杂。 冷态塑性变形的机理：晶内变形（滑移和孪生） 和 晶间变形 （滑动和转动）

滑移：晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移向）相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。

孪生：晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（孪生面）和晶向（孪生向）发生均匀切边

滑移面：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶面。 滑移方向：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶向。 塑性变形的特点：不同时性、不均匀性、相互协调性。

合金：合金是由两种或者两种以上的金属元素或者金属元素与非金属元素组成具有金属特性的物质。

合金分为固溶体（间隙固溶体、置换固溶体）和化合物（正常价、电子价、间隙化合物） 固溶强化：以间隙或者置换的方式融入基体的金属所产生的强化。 弥散强化：若第二项是通过粉末冶金的方法加入而引起的强化。

论塑性成形的分析方法和作用

金属塑性成形是金属加工的方法之一，它是在外力作用下使金属产生塑性变形，从而将工件加工成所需形状和尺寸的加工方法。所以，也把塑性成形成为塑性加工或压力加工。本篇综述主要从塑性成形的分析方法和作用两方面进行阐述。 一．塑性成形的分析方法

1.主应力法

在塑性加工过程中，当工具对坯料所施加的作用力达到一定数值时，坯料就会发生塑性变形，此时工具所施加的作用力就称为变形力。变形力是正确设计模具、选择设备的重要参数。因此，对各种塑性成形工序进行变形过程的力学分析和确定变形力是金属塑性成形理论的基本任务之一。

在镦粗、挤压和模锻等工序中，变形力是通过工具与变形金属的接触表面传递给变形金属的；在弯曲和拉深等工序中，变形力是通过变形金属的弹性变形区传递的。所以，为了求解变形力，必须先确定变形金属与工具的接触表面或变形区分界面上的应力分布规律，然后再沿接触表面进行积分，求得变形力的大小。由于接触面上摩擦力的存在，正应力的分布是不均匀的，需要利用应力平衡微分方程、应力应变关系式、变形连续方程和塑性条件等联立求解。但是，这种数学解析法计算十分复杂，对于一般的空间问题，一共有13个方程和13个未知数，因此用一般的解析方法求解释非常困难的，甚