金属塑形成型原理题库(编辑修改稿)

金属塑形成型原理题库(编辑修改稿)内容摘要：

塑性变形是历次变形的叠加结果，并不一定是单值地对应于应力状态，或者说与应力状态不同步。 因此每一瞬间的应力状态并不一定与全量应变相对应，全量应变的应用受到很大限制。 但是，在加载中，每一瞬间的应力状态一般与增量应变相对应。 所以塑性变形的应力应变关系要用增量理论。 16LevyMises 增量理论与 PrandtlReuss 增量理论的主要区别 是什么。 各适用于何种情况。 答案： LevyMises 增量理论与 PrandtlReuss 增量理论的主要区别是后者考虑了物体的弹性变形而前者没有。 17LevyMises 增量理论通常用于求解大塑性变形，而 PrandtlReuss 增量理论通常用于求解小弹塑性变形。 18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与加载历史有关 ? 19简述 LevyMises 理论和 PrandtlReuss 理论的异同。 答案： (要点 )： 1)PrandtlReuss 理论与 LevyMises 理论的差 别就在于前者考虑了弹性变形而后者不考虑弹性变形； 2) LevyMises 理论仅适用于大应变，无法求弹性回跳及残余应力场问题， PrandtlReuss 理论主要用于小应变及求解弹性回跳及残余应力问题。 3) 两个理论都着重指出了塑性应变增量与应力偏量之间的关系，即 dεijp=σij’dλ。 20用 LevyMises 增量理论说明“平面变形时没有变形方向的正应力等于其它两个方向正应力的平均值”这一结论。 21变形抗力的大小对加工生产有何意义。 对制品性能有何意义。 加工硬化即随着变形程度的增加，金属的强度、硬度增 加，而塑性韧性降低的现象。 加工硬化是金属塑性变形时的一个重要特性，是强化金属的重要途径。 特别是对于不能用热处理方法强化的材料，借助冷塑性变形来提高其力学性能就显得更为重要。 但加工硬化对金属塑性成形也有不利的一面。 它使金属的塑性下降，变形抗力升高，继续变形越来越困难。 特别是对于高硬化速率金属的多道次成形更是如此。 22何谓最小阻力定律。 试分析不同辊径轧制板材时金属纵横向变形规律。 答案：最小阻力定律：当物体各质点有在不同方向移动的可能时，变形物体内的每一个质点都将沿其最小阻力方向移动。 用相同厚度坯料轧制 相同厚度板材的情况下，若辊径较大，则接触弧较长，金属向纵向流动的区域相对较小，向横向流动的区域相对较大，轧件宽展较大，如图a；而若辊径较小，则接触弧较短，金属向纵向流动的区域相对较大，向横向流 动的区域相对较小，轧件宽展较小，如图 b。 23减少不均匀变形的主要措施有哪些。 通常采用如下措施： (1) 尽量减小接触摩擦的有害影响； (2) 正确地选择变形温度 — 速度制度； (3) 合理设计工具形状和正确地选择坯料； (4) 尽量使坯料的成分和组织均匀。 24消除残余应力的方法有哪些。 (1) 减小材料在加工 和处理过程中所产生的不均匀变形； (2) 对加工件进行热处理 (3) 进行机械处理。 25何谓热效应与温度效应。 它对塑性加工有何影响。 从能量观点看，塑性变形时金属所吸收的能量，绝大部分转化为热能，这种现象称为热效应。 塑性变形热能，除一部分散失到周围介质中，其余的使变形体温度升高，这种由于塑性变形过程中所产生的热量而使变形体温度升高的现象，称为温度效应。 26金属塑性变形过程的温度 —— 速度规程应如何确定。 答案： 27金属材料在热塑性加工后可能发生哪些软化过程。 金属材料在热塑性加工结束后可能发生的哪些软 化过程包括：静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶。 热塑性变形对金属组织有如下影响： 1) 改善晶粒组织。 2) 锻合内部缺陷。 3) 破碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布。 4) 形成带状组织。 5) 改善偏析。 29简述变形条件对金属塑性影响的一般规律。 (要点 )： 1)随着温度的升高，塑性增加，但是这种增加并非简单的线性上升，中间可能存在脆性区； 2) 在较低的应变速率范围内提高应变速率时，塑性的降低；当应变速率较大时，塑性基本上不再随应变速率的增加而降低；当应变速率更大时塑性回升。 3) 静水压力越 大，金属的塑性越好；反之，则金属的塑性越差； 4) 压缩应变有利于塑性的发挥，而拉伸应变则对塑性不利。 30何谓热效应与温度效应。 它对塑性加工有何影响。 塑性变形时金属所吸收的能量，绝大部分将转化为热能，这种现象称为热效应。 塑性变形热能除一部分散失到周围介质中外，其余部分将使变形体温度升高，这种由于塑性变形过程中所产生的热量而使变形体温度升高的现象，称为温度效应。 上述温度效应一般情况下将提高金属的塑性，有利于塑性加工的进行，但也有情况下会使金属温度处于高温脆性区而不利于塑性加工，若温度上升较高而使工件过热过 烧，则对制品性能有不良影响。 31试分析影响金属塑性的主要因素。 (1) 金属的化学成分：纯金属塑性好于合金；杂质元素通常都会引起脆性，降低塑性；各种合金对塑性有不同的影响。 (2) 金属的组织：单相组织 (纯金属或固溶体 )比多相组织塑性好；第二相的性质，形状、大小、数量和分布状态的不同，其对塑性的影响程度亦不同；细晶组织比粗晶组织具有更好的塑性；铸造组织由于具有粗大的柱状晶粒和偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷，故使金属塑性降低。 (3) 变形温度：随着温度的升高，塑性增加，但是这种增加并非简单的线性上升。 (4) 应变速率：应变速率的增加，既有使金属塑性降低的一面，又有使金属塑性增加的一面，这两方面因素综合作用的结果，最终决定了金属塑性的变化。 总的说来，热变形时应变速率对金属塑性的影响较之冷变形时的大。 再者，随着变形温度的不同，应变速率对塑性的各影响机理所起的作用也不相同； (5) 变形力学条件：静水压力越大，也即在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；反之，若拉应力个数越多、数值越大，即静水压力越小时，则金属的塑性越差。 压缩应变有利于塑性的发挥，而拉伸应变则对塑性不利；具有三向压缩主应力图和 两向压缩一向拉伸主应变图的塑性加工方法，最有利于发挥金属的塑性。 (6) 其他因素：在不连续变形 (或多次分散变形 )的情况下，金属的塑性亦能得到提高，特别是低塑性金属热变形时更为明显。 变形体尺寸越大，塑性越低；但当变形体的尺寸 (体积 )达到某一临界值时，塑性将不再随体积的增大而降低。 32画出如下薄板轧制时的外力。 V1V2VV 33画出如图所示平砧压缩矩形件时变形区各点的应力状态图示。 (设垂直于纸面方向不变形 ) A BC D EFYX 答案： A B CD E F 34画出如图所示圆棒拉拔过程变形区的应力应变状态。 答案： σijεij 35画出宽 板塑性弯曲时内、外区的变形力学图示。 答案： 外区：σBσθσrεθεr 内区：σBσθσrεθεr 36试画出 圆筒件拉深时工件各部分的变形力学图示。 答案： σθσrσtεrεtεθ 四 计算题 1 试证明主应力为一点应力状态中任意斜面上正应力的极值。 设 321   ，则在主坐标空间任意斜面上正应力为 232221 nml   由于 1222  nml 故      332322312232221 1    mlmlml 同理 1 得证。 2 已知某点的应力分量为  M P aζij8505420005 ，试用应力莫尔圆求主应力，主切应力并图示其作用面。 42855 21 2321212232331315222y z y zyz                3 试指出塑性变形状态下，应力状态 M P a10523281314 所对应的变形类型和变形力学图。  3130370 10 3039。 10 50 2030 20 2039。 70 10 3039。 39。 10 50 20 1010 00 039。 30 20 20m x y zx m x y x zi j y x y m y zzx zy z mx x y x zy x y y zzx zy zJ                          。