1、、名詞解釋1. 主應力：只有正應力沒有切應力的平面為主平面，其面上的應力為主應力。2. 主切應力：切應力最大的平面為主切平面，其上的切應力為主主切應力。3. 對數應變答：變形后的尺寸與變形前尺寸之比取對數4. 滑移線 答：最大切應力的方向軌跡。5. 八面體應力：與主平面成等傾面上的應力6. 金屬的塑性：在外力作用下使金屬材料發生塑性變形而不破壞其完整性的能力。7. 等效應力：又稱應力強度，表示一點應力狀態中應力偏張量的綜合大小。8何謂冷變形、熱變形和溫變形：答冷變形：在再結晶溫度以下，通常是指室溫的變形。熱變形：在再結晶溫度以上的變形。溫變形 在再結晶溫度以下，高于室溫的變形。9何謂最小阻力定

2、律：答 變形過程中，物體質點將向著阻力最小的方向移動，即做最少的功，走最短的路。10. 金屬的再結晶答：冷變形金屬加熱到一定的溫度后，在原來變形的金屬中會重新形成新的無畸變的等軸晶，直至完全取代金屬的冷變形組織的過程。11. n平面 答：是指通過坐標原點并垂于等傾線的平面。12. 塑性失穩 答：在塑性加工中，當材料所受的載荷達到某一臨界后，即使載荷下降，塑 性變形還會繼續，這種想象稱為塑性失穩。13. 理想剛塑性材料：在研究塑性變形時，既不考慮彈性變形，又不考慮變形過程中的加工 硬化的材料。P13914. 應力偏張量：應力偏張量就是應力張量減去靜水壓力，即：bij ' = dS ij

3、d m二、填空題1. 冷塑性變形的主要機理：滑移和孿生2. 金屬塑性變形的特點：不同時性、相互協調性和不均勻性。3. 由于塑性變形而使晶粒具有擇優取向的組織稱為：變形織構。4. 隨著變形程度的增加，金屬的強度 硬度增加,而塑性韌性降低，這種現象稱為：加工硬化。5. 超塑性的特點:大延伸率、低流動應力、無縮頸、易成形、無加工硬化。6. 細晶超塑性變形力學特征方程式中的m為:應變速率敏感性指數。7. 塑性是指金屬在外力作用下，能穩定地發生永久變形而不破壞其完整性的能力。8. 塑性指標是常用的兩個塑性指標是：伸長率和斷面收縮率。9. 影響金屬塑性的因素主要有：化學成分、組織狀態、變形溫度、應變速率、

4、應力狀態（變形力學條）。10. 晶粒度對于塑性的影響為：晶粒越細小，金屬的塑性越好。11. 應力狀態對于塑性的影響可描述為：（靜水壓力越大）主應力狀態下壓應力個數越多，數值越大時，金屬的塑性越好。12. 通過試驗方法繪制的塑性一一溫度曲線，稱為：塑性圖。13. 用對數應變表示的體積不變條件為：x y z 0。14. 平面變形時，沒有變形方向（設為z向）的正應力為:y)=2(13 )= m。15. 純切應力狀態下，兩個主應力數，符號相反16. 屈雷斯加屈服準則和米塞斯屈服準則的統一表達式為：!3s。表達式中的系數B的取值范圍為:B =1.155。17. 塑性變形時，當主應力順序123不變，且應變

5、主軸方向不變時，則主應變的順序為：10.5 0.577。P15118根據塑性條件可確定庫倫摩擦條件表達式中的的極限值為:19.速度間斷線兩側的法向速度分量：相等20.滑移系（_多）的金屬總是比滑移系（21.熱塑性變形機理主要有：晶內滑移、晶內孿生、少 ）的金屬變形協調性好，塑性高。（晶界滑移）和擴散蠕變。22.應變速率增加無足夠的時間進行回復和再結晶，從而使金屬的塑性降低。但是增加應變速率使（溫度效應）增大，從而使金屬的溫度升高23作用于金屬的外力可分為體積力和（面力 ）。24. 屈雷斯加（Tresca）屈服準則是指當受力物體中的最大剪應力達到某一定值時物體發生屈服。而米塞斯（Mises）屈服

6、準則的物理意義則是當（單位體積形狀改變的彈性位能/彈性形變能）達到某一常數時，材料就屈服。25. 屈雷斯加（Tresca）屈服準則在應力主空間是以等傾線為軸線的正六棱柱面，在n平面上是正六邊形。而米塞斯（Mises）屈服準則在應力主空間是 （以等傾線為軸線的圓柱面）,在n平面上是一個圓。平面應力的米塞斯（ Mises）屈服軌跡在應力主空間為 （橢圓）。26. 按應力應變順序對應關系，當主應力123時則123，按中間關系，當12 13）時，則 2（三）0。P12627. 據變形體的連續性，變形體的速度間斷線兩側的法向速度分量必須（相等 ）。28. 金屬單晶體變形的兩種主要方式是滑移和孿生。29.

7、 一點的代數值最大的主應力的指向稱為第一主方向，由第一主方向順時針轉一所4得滑移線即為線。P20830. 對數應變的特點是具有真實性、可靠性和可加性磷化皂化潤滑處理。理想塑性材料。熱脆 。31. 鋼冷擠壓前，需要對坯料表面進行32. 塑性變形時不產生硬化的材料叫做33. 硫兀素的存在使得碳鋼易于產生二、選擇題1. 下面選項中哪個不是熱塑性變形對金屬組織和性能的影響（B ）D鍛合內部缺陷A改善晶粒組織C形成纖維組織B產生變形織構2. 導致鋼的熱脆性的雜質元素是 （A ）A硫B氮C磷D氫qqq3. 已知一點的應力狀態為 ij= q q q ，則該點屬于（C ）qqqA球應力狀態B平面應力狀態C純切

8、應力狀態D單向應力狀態4一般而言，接觸表面越光滑，摩擦阻力會越小，可是當兩個接觸表面非常光滑時，摩擦阻 力反而提高，這一現象可以用哪個摩擦機理解釋（C ）A表面凸凹學說B粘著理論C分子吸附學說5計算塑性成形中的摩擦力時， 常用以下三種摩擦條件， 在熱塑性成形時，常采用哪個（C） A庫倫摩擦條件B常摩擦條件C最大摩擦條件6.下面關于應變增量 d j的敘述中錯誤的是（ D）P96A與加載過程中的某一瞬時的應力狀態相對應；B在列維-米塞斯理論中，應變增量主軸與該瞬時的應力主軸重合;C應變增量主軸與當時的應變全量主軸不一定重合；7關于滑移線的說法，錯誤的是（A滑移線必定是速度間斷線C沿滑移線方向線應變

9、增量為零D應變增量d ij對時間t的導數 即為應變速率d &。C ）B沿同一條滑移線的速度間斷值為常數D直線型滑移線上各點的應力狀態相同8根據體積不變條件，塑性變形時的泊松比（C ）Av 0.5B > 0.5C = 0.59動可容速度場必須滿足哪些條件（A、C 、D ）A體積不變條件 B力邊界條件C變形體連續性條件D速度邊界條件10. 下面哪些選項屬于比例加載應滿足的條件（A、B、C ）A 塑性變形量很小，與彈性變形屬于同一數量級B 外載荷各分量按比例增加C加載過程中，應變主軸與應力主軸固定不變且重合D泊松比<0.511. 研究塑性力學行為時，常用的基本假設有：（A、C、D

10、 ）A連續性B 均勻性和各向異性 C體積力為零D體積不變12. 用近似平衡微分方程和近似塑性條件求解塑性成形問題的方法稱為（B ）A解析法B主應力法C滑移線法D13. 多晶體經過塑性變形后各晶粒沿變形方向顯著伸長的現象稱為（A ）A纖維組織B變形織構C流線四、敘述題1. 已知某受應力作用點處于塑性純剪切狀態，試畫出表示該點應力狀態的主應力簡圖和表 示該點應變狀態的主應變簡圖（已知真實應力為s ）2. 已知一點的應力狀態如圖所示，試寫出其應力偏張量并畫出主應變簡圖。3. 畫出無摩擦的接觸表面上一點處的滑移線（必須標明aB線線）y4. 在塑性加工中潤滑的目的是什么，影響摩擦系數的主要因素有哪些？答

11、：（1）潤滑的目的是：減少工模具磨損；延長工具使用壽命；提高制品質量；降低金屬變 形時的能耗。（2）影響摩擦系數的主要因素有：金屬種類和化學成分；工具材料及其表 面狀態；接觸面上的單位壓力；變形溫度；變形速度；潤滑劑。5. Levy-Mises理論的基本假設是什么？答 Levy-Mises 理論是建立在以下四個假設基礎上的（1）材料是剛塑性材料即彈性應變增量為零，塑性應變增量就是總的應變增量；（2）材料符合Mises屈服準則 即:2K（3）每一加載瞬時，應力主軸與應變增量主軸重合;（4）塑性變形時體積不變即12 3 0 ,所以應變增量張量就是應變增量偏張量。6. 簡述在塑性加工中影響金屬材料變

12、形抗力的主要因素有哪些答：（1 ）材料的化學成分、組織結構；（2）變形程度（3）變形溫度（4）變形速度（5）應力狀態（6）接觸界面：接觸摩擦7何謂屈服準則？常用屈服準則有哪兩種？試比較它們的同異點。答（1）屈服準則：只有當各應力分量之間符合一定的關系時，材料的質點才進入塑性狀態這種關系就叫屈服準則。（2）常用屈服準則：密席斯屈服準則與屈雷斯加屈服準則。（3）同異點：在有兩個主應力相等的應力狀態下，兩者是一致的。對于塑性金屬材料密席斯準則更接近于實驗數據。在平面應變狀態時，兩個準則的差別最大為15.5%。8. 簡述金屬塑性加工的主要優點 ？答（1）結構致密、組織改善、性能提高。（2）材料利用率高

13、，流線分布合理。（3）精度高，可以實現少無切削的要求。（4）生產效率高。9. 上限法的基本原理是什么答：按運動學許可速度場來確定變形載荷的近似解，這一變形載荷它總是大于真實載荷即高估的近似。10. 影響金屬塑性的外因有哪些？答（1）溫度：就大多數金屬和合金來說，隨著溫度升高，塑性增加。（2）變形速度：變形速度對塑性的影響，實質上是熱效應在起作用。（3） 變形程度：一般冷變形都是隨著變形程度的增加而降低塑性。（4） 應力狀態：壓應力個數越多，數值越大，則金屬塑性越好。（5） 變形狀態：主變形圖中壓縮分量越多，對充分發揮金屬的塑性越有利。（6）尺寸因素： 一般是隨著體積的增大，塑性下降，但當體積增

14、大到一定程度后，塑性 不再下降。（7）周圍介質11. 試述冷變形后的金屬在以后加熱過程中（從室溫加熱到過熱溫度）組織和性能將發生什么樣的變化？答；冷塑性變形后的金屬加熱時，通常是依次發生回復、再結晶和晶粒長大三個階段的變 化。冷變形金屬在回復時，顯微組織不發生變化，但晶體缺陷密度和它們的分布有所改變。這個過程是通過點缺陷消除、位錯的對消和重新排列來實現的。冷變形后的金屬加熱時，其組織性能最顯著的變化是在再結晶階段發生的。通過各種影響因素對再結晶過程進行控制， 將對金屬材料的強韌性、熱強性、沖壓性和電磁性等發生重大影響。冷變形后的金屬在完成再結晶后，繼續加熱時會發生晶粒長大。晶粒大小對金屬的性能

15、有很大影響，晶粒越粗大， 強度就越低。所以控制再結晶晶粒長大在生產中是很重要的。12. 鑄態金屬經過熱加工變形后，其強度和塑性有何變化，原因為何？答：鑄態金屬經過熱加工變形后，其強度和塑性一般都會提高。因為：鑄態金屬組織中的縮孔、疏松、空隙、氣泡等缺陷得到壓密或焊合。在熱加工變形中可使晶粒細化和夾雜物破碎。形成纖維組織和帶狀組織也是熱加工變形的一個重要特征。由于纖維狀和帶狀組織的出現， 使變形金屬在縱向和橫向具有不同的力學性能。13. 應力偏張量和應力球張量的物理意義是什么？答： 在一般情況下，應力張量可以表示為兩個張量之和的形式，即應力偏張量和應力球張 量。球應力張量只能改變物體內給定微元的

16、體積而不改變它的形狀； 偏張量則只能改變微元 的形狀而不改變其體積。14. 塑性變形時應變張量與應變偏張量有何關系？其原因何在？ 答：塑性變形時應變張量與應變偏張量相等。其原因就是在塑性變形時忽略的體積變化。15. 用主應變簡圖來表示塑性變形的類型有那些？ 答：有三種類型：兩向正應變一向負應變；兩向負應變一向正應變；一正一負應變。16. 什么是結構超塑性？什么是相變超塑形？與常規的塑性相比，超塑性變形具有那些主要特征？超塑性變形力學方程 丫 K m中m的物理意義是什么？答：結構超塑性是指材料晶粒超細化， 并在一定的溫度范圍內和一定的變形速度的條件下出 現的超塑性。主要特征：1）高延伸率， 2）

17、無縮頸， 3）低流動應力， 4）低的應變速率。m是應變速率敏感指數， 它的物理意義是：m值大，流動應力會隨著應變速率的增大而急速增大；此時， 如試樣某處有局部縮小， 則該處的應變速率加大， 該處繼續變形所需的應力 也隨之劇增， 這就阻止了該處斷面的繼續減小， 促使變形向別處發展而趨于均勻， 最終獲得 了更大的伸長率。由此可見，m值反映了材料抗局部收縮或產生均勻拉伸變形的能力。17. 在塑性成形過程中，經常采用的真實應力應變曲線的簡化類型有那些？分別寫出其數 學表達式。答：采用的四種簡化模型是：冪指數硬化曲線n丫 B n 、剛塑性硬化曲線 丫s B1 m剛塑性硬化直線 丫 s B2 、理想剛塑性

18、水平直線 丫 s 。18. 冷塑性變形對金屬組織和性能有何影響？（ 5' ） 答：金屬組織的變化：晶粒的形狀沿變形方向被拉長；位錯密度增大，出現亞結構；形成變形織構。金屬性能的變化：物理化學性能的變化：金屬的密度降低，電阻增大，導熱性降低，磁性發生變化，化學穩定性能降低。力學性能的變化：產生加工硬化，性能出現方向性。19. 試說明為什么同樣的材料在拉伸和壓縮時所表現的變形抗力不同？ 答：其原因是拉伸和壓縮時其應力球張量大小不同所導致的變形抗力不同。20. 什么應力狀態下其變形為平面應變？ 答：純剪切加球張量為平面應變。五、計算題1. 有一試棒均勻連續拉伸三次，每拉一次斷面收縮20%，試

19、計算各次的對數應變值和總對數應變值。解：第一次拉伸：F。F11F0-100%0.2F1F22F1100%0.2即：1空100%0.2E 0.8即: 1空0.2空0.8F。F0F1F11 In屯F1In 1.250.223142 In旦In 1.250.22314F2同樣：30.22314總對數應變值：123 0.669422. 一塊長、寬、厚為 120mm x 36mm x 0.5mm 的平板，在長度方向均勻拉伸至144mm ,若此時允許寬度有相應的自然收縮，即：h t，試求對數應變和平板的最終尺寸。解：lhb0由于：h b則：i2 b而：144ln0.182320.18232I l°

20、;e;120e0h0.09116h0 09116亠0 09116h ln0.09116hh0e0.5e0.45644h00.091160.09116b b0e36e32.86343.求高為h、直徑為d的圓柱體平砧間自由鐓粗時接觸面上的壓應力by和單位變形力p,設t =mK。P19103000j300004.已知受力體內一點的應力張里為0090(Mpa),(1)畫出該點的應力單元體。(2)求出該點的應力張量不變量、主應力、主切應力、最大切應力、等效應力、應力偏張量和應力球張量。(10')解：應力張量不變量：J1 90 J2300 30090000 J381000

21、00主應力：1 30°MPa290MPa3300MPa最大切應力：13300MPa主切應力：12105MPa23195MPa13300MpaiL <300 90)2(90 300)2(300300)2527.352MPa等效應力：-2270應力偏張量：60Mpa30應力球張量：i耳30MPa30ij3305個兩端封閉的薄壁圓筒，半徑為r,壁厚為t,受內壓p的作用，試求此時產生塑性變形時的內壓p以及周向、軸向和徑向應變增量之間的比值。(15')解：根據平衡條件可求得應力分量為：(T衛z=2td t)=靜水壓力:巴巴t2t1Ztt0P£由：Z t 得:2t5由于：

22、d z'= 0故：£&：£ r :£ t=1 : -1:0(T1m= 3(T z+ de +Pf2t根據屈雷斯加屈服準則：d1- d 3=d s得：內表面開始屈服的 P值為： P= - d sr6、一個兩端敞開的薄壁圓筒，筒長I,半徑r，壁厚t,受內壓p的作用開始脹形，試求此時產生塑性變形時的內壓 p以及周向、軸向和徑向應變增量之間的比值。(15')解：根據平衡條件可求得應力分量為：prd z=0 ;d e= t;d t=013 ( d z+ d e+ d t)=pr靜水壓力：d m=3t由：1 tIt得：即：(0即：(02:( 1):( 1)根據屈雷斯加屈服準則：d1- d 3=d S得：內表面開始屈服的p值為： p= f d s7. 在平砧上鐓粗矩形長毛坯，其寬度為a、高度為h、長度I>> a,試用主應力法推導出單位流動壓力p的表達式。(15')解：設：t= mk,對圖中基元板列出平衡方程式：Pnxlhd x)lh2mk ,dxh2 Idx 0由屈服條件:y x 2k;x代入上式得2mkyx Cy h利用應力邊界條件求積分常數當x=a時，0,貝V y 2KC