河北工程大学材料成型理论基础试题B

河北工程大学 2009~2010学年第 2 学期期 末 考试试卷 （B ）卷

一、填空题（每空1分，共30分）

1.通常，人们根据变形中金属流动的特点把塑性成形工艺分为两大类：体积成形和板料成形。

2.金属热塑性变形机理主要有： 晶内滑移， 晶内孪生 ，晶界滑移，扩散蠕变。

3. 塑性加工可以按照 加工温度 分成热加工和冷加工。

4.根据超塑性变形的特点，超塑性可分为 细晶超塑性 和相变超塑性两大类。

5.应变张量存在三个应变张量不变量I 1、I 2、I 3，且对于塑性变形，由体积不变条件， I 1 = 0

6.附加应力分为三类：第一类残余应力存在于变形体各区域之间；第二类残余应力存在于各晶粒之间； 第三类残余应力存在于 晶粒内部 。

7.根据塑性成形中坯料与工具表面之间的润滑状态的不同，摩擦可分为三类，即干摩擦、边界摩擦 和流体摩擦 ，由此还可以派生出混合型摩擦。

10. 在主应力空间中，通过坐标原点，并垂直于等倾线ON 的平面称为π 平面。其方程为σ1 +σ2 +σ3 =0

11. 塑性成形过程中的摩擦是非常复杂的，目前关于摩擦机理（即摩擦产生的原因）有三种学说。即：表面凹凸学说 、分子吸附学说 、粘附理论。

12. 金属粉末冶金的基本工艺过程的三大工序为：金属粉末的生产 、粉末的成形 、烧结。

二、判断题：（每题2分，共10分）

1. 由于物体变形后仍然是连续的，因此，在三维空间内，三个切应变分量一经确定，线

应变分量也就确定。（T ）

2. 应力球张量和应力偏张量都可以使物体产生形状变化。（F ）

三 问答题（每题6分，共42分）

1.写出固相无扩散、液相只有扩散情况下产身成分过冷的判据并说明成分过冷对结晶形貌的影响。

答：成分过冷判据：0

00)1(K D K C m R

G L L L -≤（2分）；随“成分过冷”程度的增大，固溶体生长方式依次发

展为：平面晶→胞状晶→柱状树枝晶→内部等轴晶（4分）。

1. 与一般的变形情况相比，超塑性效应表现有哪些特点

答：与一般的变形情况相比，超塑性效应表现为以下几个特点：大伸长率、无缩颈、低流动应力、对应变速率的敏感性、易成形。 2.已知应力状态

试求：5000

13606

3ij σ⎡⎤

⎢⎥⎢

⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣

⎦

1) 若已满足Mises 屈服准则，此材料的屈服应力σs =

2) 主应变增量之比，即123::?d d d εεε=

1)解：由Mises 屈服准则，得σs = 2)解：

123123'''

12312315,25,375;15,5,5;(1)10,0,10;::1:0:1

(2)

I I I d d d σσσσσσεεε⎧⎫===-⎪⎪===-⎨⎬⎪⎪===-⎩⎭⇒=-

3.试根据Mises 屈服准则判别下面两个应力状态使材料处于弹性状态还是处于塑性状态。

-0.5 0 0 0 -5 0 0 0 -4S ija

S S σσσσ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ (MPa)，-0.8 0 0 3 -0.8 0 0 0 -0.2S ijb S S σσσσ⎡⎤⎢⎥

=⎢⎥⎢⎥⎣⎦

(MPa)。 答：根据Mises 屈服准则：()()()2

2

2

2

1223312S σσσσσσσ-+-+-= (1) ()

()()2

2

2

22222

0.555440.533.52S S S S S σσσσσ-++-++-+=>，该状态不存在； （2）()

()()2

2

2

22222

0.80.80.80.20.20.50.722S S S S S

σσσσσ-++-++-+=<，处于弹性状态。

四、计算题（2题，共18分）

1. 已知塑性状态下某质点的应力张量为-50 0 00 -150 05 0 -350ij σ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦

（MPa ），应变分量d εij = δ （δ 为一无限小）。试求应变增量的其余分量。（共10分）

解：由levy-mises 方程可知

()12x x y z d εd εσσσσ⎡⎤=

-+⎢⎥⎣⎦

，得 ()10.1501503502d εδσ

⎡⎤=

----⎢⎥⎣⎦

，由此可解得，0.1200d εδσ= 所以其余分量为：

()()10.11150503500.02522002y y x z d εd εσσσδδσ⎡⎤⎡⎤=

-+=----=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦

； ()()10.11350501500.12522002z z x y d εd εσσσδδσ

⎡⎤⎡⎤=

-+=----=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦

；302xy yx xy d εd γd γτσ===；330.135********zx xz zx d εd γd γτδδσ==

=⨯⨯=；302yz zy yz d ε

d γd γτσ

===；

2. 2.试判断下列应变场能否存在。（共8分）

εx =x 2+y 2,εy =y 2, εz =0,γxy =2xy , γyz =γzx =0.

解：∵εz =γyz =γzx = 0，∴此题设条件表示平面应变状态，在xoy 坐标平面内，必须满足应变协调方程

22

222

12xy

y x x y y x γεε⎛⎫

∂∂∂=+ ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭

………………① 将题设条件代入①式，可得左式＝()

2222xy

xy x y x y

γ∂∂==∂∂∂∂………………②

右式＝()()()222222

222

22111

201222y

x x y y y x

y x εε⎡⎤∂+∂⎛⎫∂∂⎢⎥+=+=+= ⎪ ⎪∂∂∂∂⎢⎥⎝⎭⎣⎦

………………③ ∵②≠③，∴应变场不存在。