金属塑性成形原理习题答案
智慧树答案金属塑性成形原理知到课后答案章节测试2022年
第一章1.塑性变形()。
答案:不可以恢复,是不可逆的2.塑性成形按照加工温度分为热成形、冷成形、温成形。
()答案:对3.金属塑性成形可以分成块料成型、板料成形两类。
()答案:对4.一次加工包括哪几种加工方式()。
答案:轧制、挤压、拉拔5.经过自由锻、模锻加工的产品可以直接使用。
()答案:错6.塑性是指()。
答案: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7.金属塑性成形的特点有哪些()。
答案:生产效率高 ;材料利用率高;组织、性能好;尺寸精度高8.弹性是指材料可恢复变形的能力。
()答案:对9.块料成形是在塑性成形过程中靠体积的转移和分配来实现的。
()答案:对10.块料成形基于冲压理论,板料成形基于锻压理论。
()答案:错第二章1.多晶体的塑性变形方式分为晶内变形和晶间变形。
()答案:对2.超塑性变形时,晶粒会发生变小,但等轴度基本不变。
()答案:错3.金属晶体究竟以哪种方式进行塑性变形,取决于发生哪种变形方式所需的切应力高。
()答案:错4.()。
答案:以其余选项都是5.晶粒的长大与变形程度、应变速率有关,和变形温度无关。
()答案:错6.塑性变形的特点有同时性、相互协调性、均匀性。
()答案:错7.晶内变形的两种主要方式是滑移和孪生。
()答案:对8.合金的相结构分为固溶体和化合物。
()答案:对9.晶粒越大,变形抗力越大。
()答案:错10.晶粒越小,塑性越好。
()答案:对第三章1.点的应力状态是一个张量,称为应力张量。
()答案:对2.如果选取三个相互垂直的主方向作为坐标轴,那么应力张量的六个切应力分量都将为零。
()答案:对3.主切平面上作用的切应力()。
答案:不能为零4.等效应力等于八面体的切应力。
()答案:错5.工程应变就是真实应变。
()答案:错6.对数应变具有可加性。
()答案:对7.对于屈服准则,拉应力与压应力的作用是()。
答案:一样的8.普朗特-路埃斯方程()。
答案:可求塑性变形,无法求弹性回弹9.等效应力_____用某一特定平面表示出来()。
塑性成形原理课后习题答案
塑性成形原理课后习题答案1. 简要说明塑性成形的原理是什么?塑性成形是指将金属材料加热到一定温度后,通过外力使其发生塑性变形,从而得到所需形状的工艺过程。
其原理是在加热的条件下,金属材料的晶粒发生再结晶,使得金属具有一定的塑性。
通过施加外力,可以使金属材料产生塑性变形,最终得到所需的形状。
2. 塑性成形的主要分类有哪些?塑性成形主要分为压力成形和非压力成形两大类。
- 压力成形包括锻造、冲压、深拉、挤压等。
通过施加压力使金属材料产生塑性变形,得到所需形状。
- 非压力成形包括拉伸、旋压等。
通过施加非压力变形,利用金属的塑性变形性质得到所需形状。
3. 什么是锻造?简要描述锻造的工艺过程。
锻造是一种通过对金属材料施加压力,使其在固态下发生塑性变形,从而得到所需形状的塑性成形过程。
其工艺过程包括以下几个步骤:- 原料准备:选取适当的金属材料,并将其剪切、加热等处理,以便于后续成形。
- 加热:将金属材料加热到适当温度,以提高金属的塑性。
- 锻造变形:将加热好的金属材料放置在锻压机等设备上,通过施加压力使其产生塑性变形。
可以通过冷锻、热锻等方式进行。
- 后处理:对锻造好的金属材料进行去毛刺、修整、热处理等后续工序,以得到最终所需形状的产品。
4. 什么是冲压?简要描述冲压的工艺过程。
冲压是一种利用模具在冲床上对金属材料进行形状变化的塑性成形方法。
其工艺过程包括以下几个步骤:- 材料准备:选取适当的金属材料,并将其剪切成符合模具尺寸的工件。
- 模具装配:将冲床上的模具装配好,包括上模、下模、导向装置等。
- 冲压过程:将金属工件放置在上模上,通过冲床上的推力,使上模下压,使金属材料产生塑性变形,根据模具的设计形成所需形状。
- 后处理:对冲压好的金属材料进行去毛刺、抛光等后续处理,以得到最终所需形状的产品。
5. 什么是挤压?简要描述挤压的工艺过程。
挤压是利用挤压机将金属材料推进模具中进行变形的一种塑性成形方法。
其工艺过程包括以下几个步骤:- 材料准备:选取适当的金属材料,并将其按照挤压所需的截面形状加工成柱状工件,称为坯料。
塑性成形原理重点问题解答
一、加工硬化加工硬化指经过塑性变形后,金属内部的组织结构和物理力学性能发生改变,其塑性、韧性下降,强度、硬度增加,继续变形的力提高的现象。
微观上,加工硬化与金属内部的位错滑移、位错交割、位错塞积、交滑移以及晶粒的破碎与变化等有关。
加工硬化的后果: 强度提高,增加设备吨位;塑性下降,降低变形程度,增加变形工序和中间退火工序;强化金属材料(不能热处理的),提高金属零件的强度,改善冷塑性加工的工艺性能。
附:金属的结构:单晶体结构(体心立方、面心立方、密排六方) 实际多晶体结构(点缺陷、线缺陷、面缺陷) 单晶体的塑性变形机构:滑移,挛生 位错理论的基本概念:位错、刃型位错、螺型位错、柏氏矢量、位错运动与增值 多晶体冷塑性变形的微观机理:晶界、晶粒位向、晶内变形、晶间变形、变形不均匀性、 变形后组织与性能的改变 有关基本内容参阅金属学及热处理 二、金属的塑性与塑性指标金属的塑性:指固体金属在外力的作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。
注:塑性是一种状态、而不是一种性质 塑性的影响因素:(各因素具体的影响没详细) 内部因素:晶格类型、化学成分、晶相组织; 外部因素:变形温度、变形速度、受力状态 附:塑性指标三、金属受外力而变形,抵抗变形的力—变形抗力 变形的难易程度 单位流动应力 变形抗力的影响因素: 化学成分、组织结构、变形温度 变形速度、变形程度、应力状态四、金属的超塑性—金属材料在一定的内部条件(金属的组织状态)和外部条件(变形温度、变形速度)下变形体现出的极高的塑性,延伸率达δ=100%~2000%。
, m =0.3~1.0超塑性结构超塑性(微细晶粒超塑性) 动态超塑性(相变超塑性)超塑性的影响因素:组织结构(晶粒度5 ~ 10μm ) 变形温度(0.5 ~ 0.7T m )、变形速度(10-4 ~ 10-1 min-1) 五、塑性力学的基本假设:1.变形体连续2.变形体均质和各向同性3.变形体静力平衡4.体积力和体积变形不计 六、主应力、应力状态特征方程(在课本上) 1、应力特征方程的解是唯一的;2、对于给定的应力状态,应力不变量也具有唯一性;3、应力第一不变量J1反映变形体体积变形的大小,与塑性变形无关;J3也与塑性变形无关;J2与塑性变00100%h l l l δ-=⨯ 延伸率−00100%hA A A φ-−=⨯断缩面收率 00100%h C H H H ε-−=⨯压缩变形程度()()()()()()()()22222222222212322311616x y y z z x xy yz zx x y y z z x xy yz zx J σσσσσστττσσσσσστττσσσσσσ⎡⎤''''''=-++-++⎣⎦⎡⎤=-+-+-+++⎢⎥⎣⎦⎡⎤=-+-+-⎣'⎦10x y z J σσσ'''+'=+=形有关;4、应力不变量不随坐标而改变,是确定点的应力状态异同的判据。
塑性成形原理习题及答案
一、名词解释(每题3分,共15分)1.非均质形核答:液态金属中新相以外来质点为基底进行形核的方式。
2.粗糙界面与光滑界面答:粗糙界面:a≤2,固液界面上有一半点阵位置被原子占据,另一半位置则空着,微观上是粗糙的;光滑界面:a>2,界面上的位置几乎被原子占据,微观上是光滑的。
3.内生生长与外生长答:内生生长:晶体自型壁生核,然后由外向内单向延伸的生长方式外生生长:在液体内部生核自由生长的生长方式。
4.沉淀脱氧答:沉淀脱氧是指将脱氧元素(脱氧剂)溶解到金属液中与FeO直接进行反应而脱氧,把铁还原的方法。
5.缩孔缩松答:缩孔:纯金属或共晶合金铸件中最后凝固部位形成的大而集中的孔洞;缩松:具有宽结晶温度范围的合金铸件凝固中形成的细小而分散的缩孔。
二、填空(每空1分,共15分)1.液体原子的分布特征为长程无序、短程有序,即液态金属原子团的结构更类似于固态金属。
2.界面张力的大小与界面两侧质点结合力大小成反比。
衡量界面张力大小的标志是润湿角θ的大小。
润湿角越小,说明界面能越小.3.金属结晶形核时,系统自由能变化△G由两部分组成,其中相变驱动力为体积自由能的降低,相变阻力为表面能的升高。
4.一般铸件的宏观组织由表面细晶区、柱状晶区和内部等轴晶区三个晶区组成。
5.根据熔渣随温度变化的速率可将焊接熔渣分为“长渣”与“短渣”。
“长渣”是指随温命题教师注意事项:1、主考教师必须于考试一周前将试卷经教研室主任审批签字后送教务科印刷。
2、请命题教师用黑色水笔工整地书写题目或用 A4 纸横式打印贴在试卷版芯中。
6.金属中的气孔按气体来源不同可分为析出性气孔、反应性气孔和侵入性气孔。
三、间答(每题5分,共30分)1.铸件的凝固方式及影响因素。
答:铸件凝固方式:体积凝固,中间凝固和逐层凝固方式影响因素包括:金属的化学成分和结晶温度范围大小、铸件断面上的温度梯度。
2.用图形表示K0<1的合金铸件单向凝固时,在以下四种凝固条件下所形成的铸件中溶质元素的分布曲线:(1)平衡凝固;(2)固相中无扩散而液相中完全混合;(3)固相中无扩散而液相中只有扩散;(4)固相中无扩散而液相中部分混合。
材料成形原理--固态成形部分
机械学院--固态成形部分《材料成形原理》习题解(1)绪论1、什么是金属的塑性?什么是塑性成形?塑性成形有何特点?答:在外力的作用下使金属材料发生永久的塑性变形而不破坏其完整性的能力称为金属的塑性。
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称为塑性成形。
塑性成形的特点是(1)组织、性能好;(2)材料利用率高;(3)如在模具中成型,尺寸精度高,生产效率高。
第六章1、如何完整的表示受力物体内任一点的应力状态?原因何在?答:为了完整的表示受力物体内任一点的应力状态,围绕该点切取一平行于坐标轴的六面体作应力单元体,用三个微分面上的应力来完整的描述该点的应力状态。
在一般情况下表示一点的应力状态须用九个应力分量来描述,由切应力互等定理,只须用六个应力分量来描述,如果以主轴作坐标系,一点的应力状态只须用三个应力分量来描述。
应力单元体,应力张量,应力莫尔圆,应力椭球面都是点的应力状态的表达方法。
2、叙述下列术语的定义或含义:张量:张量是矢量的推广,可以定义由若干个当坐标系改变时满足转换关系的分量所组成的集合为张量应力张量:在一定的外力条件下,受力物体内任一点的应力状态已被确定,如果取不同的坐标系,表示该点的应力状态的九个应力分量将有不同的数值,而该点的应力状态并没有变化,因此,在不同坐标系中的应力分量之间应该存在一定的关系。
符合数学上张量之定义,表示该点的应力状态的九个应力分量构成一个二阶张量,称为应力张量。
应力张量不变量:应力状态特征方程式中的系数J1、、J2、J3、不随坐标而变,所以将J1、、J2、J3、称为应力张量的第一、第二、第三不变量。
主应力:切应力为零的微分面称为主平面,主平面上的正应力称为主应力。
主切应力:切应力达极大值的微分面称为主切应力平面,主切应力平面上的切应力称为主切应力。
最大切应力:三个主切应力中绝对值最大的一个。
主应力简图:只用主应力的个数及符号来描述一点应力状态的简图。
金属塑性成形原理复习题
一、名词解释1. 主应力:只有正应力没有切应力的平面为主平面,其面上的应力为主应力。
2. 主切应力:切应力最大的平面为主切平面,其上的切应力为主主切应力。
3. 对数应变 答:变形后的尺寸与变形前尺寸之比取对数4. 滑移线 答:最大切应力的方向轨迹。
5. 八面体应力:与主平面成等倾面上的应力6. 金属的塑性: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。
7. 等效应力:又称应力强度,表示一点应力状态中应力偏张量的综合大小。
8. 何谓冷变形、热变形和温变形:答冷变形:在再结晶温度以下,通常是指室温的变形。
热变形:在再结晶温度以上的变形。
温变形在再结晶温度以下,高于室温的变形。
9. 何谓最小阻力定律:答变形过程中,物体质点将向着阻力最小的方向移动,即做最少的功,走最短的路。
10.金属的再结晶 答:冷变形金属加热到一定的温度后,在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶,直至完全取代金属的冷变形组织的过程。
11. π平面 答:是指通过坐标原点并垂于等倾线的平面。
12.塑性失稳 答:在塑性加工中,当材料所受的载荷达到某一临界后,即使载荷下降,塑性变形还会继续,这种想象称为塑性失稳。
13.理想刚塑性材料:在研究塑性变形时,既不考虑弹性变形,又不考虑变形过程中的加工硬化的材料。
P13914.应力偏张量:应力偏张量就是应力张量减去静水压力,即:σij ′ =σ-δij σm二、填空题1. 冷塑性变形的主要机理:滑移和孪生2. 金属塑性变形的特点:不同时性、相互协调性和不均匀性。
3. 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 。
4. 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。
5. 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 。
6. 细晶超塑性变形力学特征方程式中的m 为:应变速率敏感性指数。
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 。
金属塑性成形原理习题集
《金属塑性成形原理》习题集运新兵编模具培训中心二OO九年四月第一章 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、应力偏张量和应力张量不变量?4.什么是主应力、主剪应力、八面体应力?5.什么是等效应力?有何物理意义?6.什么是平面应力状态、平面应变的应力状态?7.什么是点的应变状态?如何表示点的应变状态?8.什么是应变球张量、应变偏张量和应变张量不变量?9.什么是主应变、主剪应变、八面体应变和等效应变?10. 说明应变偏张量和应变球张量的物理意义?11. 塑性变形时应变张量和应变偏张量有和关系?其原因何在?12. 平面应变状态和轴对称状态各有什么特点?13. 已知物体中一点的应力分量为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=30758075050805050ij σ,试求方向余弦为21==m l ,21=n 的斜面上的全应力、正应力和剪应力。
(完整版)《金属塑性成形原理》习题答案
《金属塑性成形原理》习题答案一、填空题1•衡量金属或合金的塑性变形能力的数量指标有伸长率和断面收缩率。
2. 所谓金属的再结晶是指冷变形金属加热到更高的温度后,在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶,直至完全取代金属的冷变形组织的过程。
3. 金属热塑性变形机理主要有:晶内滑移、晶内孪生、晶界滑移和扩散蠕变等。
4•请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量5.对应变张量L: b ^」,请写出其八面体线变盹与八面体切应变兀的表达式。
旳土£ 厂勺『+ (勺一珀徒一%『十6(总+凡+怎)6.1864年法国工程师屈雷斯加(H.Tresca )根据库伦在土力学中研究成果, 并从他自已所做的金属挤压试验,提出材料的屈服与最大切应力有关,如果T =盂呼-益=C采用数学的方式,屈雷斯加屈服条件可表述为^ 2。
7. 金属塑性成形过程中影响摩擦系数的因素有很多,归结起来主要有金属的种类和化学成分、工具的表面状态、接触面上的单位压力、变形温度、变形速度等几方面的因素。
8. 变形体处于塑性平面应变状态时,在塑性流动平面上滑移线上任一点的切线方向即为该点的最大切应力方向。
对于理想刚塑性材料处于平面应变状态下,塑性区内各点的应力状态不同其实质只是平均应力不同,而各点处9. 在众多的静可容应力场和动可容速度场中,必然有一个应力场和与之对应的速度场,它们满足全部的静可容和动可容条件,此唯一的应力场和速度场,称之为真实应力场和真实速度场,由此导出的载荷,即为真实载荷,它是唯一的。
10. 设平面二角形单兀内部任意点的位移米用如下的线性多项式来表示:良〔工”卩)二位]+<3》工+说劉认&小令+吋+口訝,则单元内任一点外的应变可表示为11、金属塑性成形有如下特点:_____ 、________ 、_____ 、___________12、按照成形的特点,一般将塑性成形分为_______ 和________ 两大类,按照成形时工件的温度还可以分为___________ 、________ 和_________ 三类。
金属塑性成形力学课后答案
金属塑性成形力学课后答案【篇一:金属塑性成形原理习题】述提高金属塑性变形的主要途径有哪些?(1)提高材料成分和组织的均匀性(2)合理选择变形温度和应变速率(3)合理选择变形方式(4)减小变形的不均匀性2. 简答滑移和孪生变形的区别相同点:都是通过位错运动来实现, 都是切应变不同点:孪生使一部分晶体发生了均匀切变,而滑移只集中在一些滑移面上进行;孪生的晶体变形部分的位向发生了改变,而滑移后晶体各部分位向未改变。
3. 塑性成型时的润滑方法有哪些?(1) 特种流体润滑法。
(2) 表面磷化-皂化处理。
(3) 表面镀软金属。
4. 塑性变形时应力应变关系的特点?在塑性变形时,应力与应变之间的关系有如下特点(1)应力与应变之间的关系是非线性的,因此,全量应变主轴和应力主轴不一定重合。
(2)塑性变形时,可以认为体积不变,即应变球张量为零,泊松比??0.5。
、(3)对于应变硬化材料,卸载后再重新加载时的屈服应力就是卸载时的屈服应力,比初始屈服应力要高。
(4)塑性变形是不可逆的,与应变历史有关,即应力-应变关系不再保持单值关系。
5. levy-mises理论的基本假设是什么?(1)材料是刚塑性材料,级弹性应变增量为零,塑性应变增量就是总的应变增量。
(2)材料符合米塞斯屈服准则。
(3)每一加载瞬时,应力主轴和应变增量主轴重合。
(4)塑性变形上体积不变。
6. 细化晶粒的主要途径有哪些?(1)在原材料冶炼时加入一些合金元素及最终采用铝、钛等作脱氧剂。
(2)采用适当的变形程度和变形温度。
(3)采用锻后正火等相变重结晶的方法。
7. 试从变形机理上解释冷加工和超塑性变形的特点。
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。
超塑性变形机理主要是晶界滑移和原子扩散(扩散蠕变)。
塑性成形原理课后答案
第一章(第一本书)1、可以通过哪些途径究液态的金属的结构答,间接,通过固液,固气转变后一些物理性能变化判断液态金属原子间结合状况,直接,通过液态金属的X射线或中子线结构分析研究。
2、P73、怎样理解液态金属“进程有序远程无序”答。
液态金属中的原子排列在几个原子间距内,与固态原子排列基本一致,有规律,而距离远的原子排列不同与固态,无序。
这称为……4、阐述实际液态金属结构,能量,结构及浓度三种起伏。
答。
实际金属含有大量的杂质,他们存在方式是不同。
能量起伏,表现为各个原子间的能量不同各个原子的尺寸不同,浓度起伏,表现为各个原子团成分不同,游动的原子团时聚时散此起彼伏形成结构起伏。
5、液态金属粘滞性本质,及影响因素答。
本质,是质点间(原子间)结合力的大小,影响因素:温度,熔点,杂质。
共晶合金粘度低。
8、P139、P13,P1510、P16-1711、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施。
答:1、金属性能方面,合金的成分,结晶潜热,金属的热物理性能,粘度,表面张力2、铸型性能方面,铸型的蓄热系数,铸型的温度,铸型中的气体3、浇筑方面、浇注温度,充型压头,浇筑系统的结构4、铸件结构方面。
措施:1正确选择合金成分多少2、合理的熔炼工艺3、适当降低砂型中的水量和发起物质含量,增加砂型通气性。
12、某工厂的生产铝镁合金机翼(壁厚3mm,长1500mm)采用粘土砂型,常压下浇筑,常因浇筑不足而报废,怎样提高铸件的成品率。
答:可以采用小蓄热系数的铸型,采用预热,提高浇筑温度,加大充型压力,改变浇筑系统,提高金属液充型能力。
13、P20 14、P24-2515、如何得到动态凝固曲线及如何利用动态凝固曲线分析铸件的性质答、先绘制出铸件的温度场,然后给出合金液相线跟固相线温度,...16、如何理解凝固区域的结构中的“补缩边界”、傾出边界答: 铸件在凝固的过程中除纯金属和共晶成分的合金外,在断面上一般分为3个区域,即固相区,凝固区,液相区。
金属塑性成型原理部分课后习题答案
第一章1.什么是金属的塑性什么是塑性成形塑性成形有何特点塑性----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----当作用在物体上的外力取消后;物体的变形不能完全恢复而产生的残余变形;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型并获得一定力学性能的加工方法;也称塑性加工或压力加工;塑性成形的特点:①组织、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生产效率高2.试述塑性成形的一般分类..Ⅰ.按成型特点可分为块料成形也称体积成形和板料成型两大类1块料成型是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的..可分为一次成型和二次加工..一次加工:①轧制----是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间使其产生塑性变形;以获得一定截面形状材料的塑性成形方法..分纵轧、横轧、斜轧;用于生产型材、板材和管材..②挤压----是在大截面坯料的后端施加一定的压力;将金属坯料通过一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形;以获得符合模孔截面形状的小截面坯料或零件的塑性成形方法..分正挤压、反挤压和复合挤压;适于低塑性的型材、管材和零件..③拉拔----是在金属坯料的前端施加一定的拉力;将金属坯料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形;以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面坯料的塑性成形方法..生产棒材、管材和线材..二次加工:①自由锻----是在锻锤或水压机上;利用简单的工具将金属锭料或坯料锻成所需的形状和尺寸的加工方法..精度低;生产率不高;用于单件小批量或大锻件..②模锻----是将金属坯料放在与成平形状、尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形;从而获得与模腔形状、尺寸相同的坯料或零件的加工方法..分开式模锻和闭式模锻..2板料成型一般称为冲压..分为分离工序和成形工序..分离工序:用于使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离;如冲裁、剪切等工序;成型工序:用来使坯料在不破坏的条件下发生塑性变形;成为具有要求形状和尺寸的零件;如弯曲、拉深等工序..Ⅱ.按成型时工件的温度可分为热成形、冷成形和温成形..第二章3.试分析多晶体塑性变形的特点..1各晶粒变形的不同时性..不同时性是由多晶体的各个晶粒位向不同引起的..2各晶粒变形的相互协调性..晶粒之间的连续性决定;还要求每个晶粒进行多系滑移;每个晶粒至少要求有 5个独立的滑移系启动才能保证..3晶粒与晶粒之间和晶粒内部与晶界附近区域之间的变形的不均匀性.. Add:4滑移的传递;必须激发相邻晶粒的位错源..5多晶体的变形抗力比单晶体大;变形更不均匀..6塑性变形时;导致一些物理;化学性能的变化..7时间性..hcp系的多晶体金属与单晶体比较;前者具有明显的晶界阻滞效应和极高的加工硬化率;而在立方晶系金属中;多晶和单晶试样的应力—应变曲线就没有那么大的差别..4.试分析晶粒大小对金属塑性和变形抗力的影响..①晶粒越细;变形抗力越大..晶粒的大小决定位错塞积群应力场到晶内位错源的距离;而这个距离又影响位错的数目n..晶粒越大;这个距离就越大;位错开动的时间就越长;n也就越大..n越大;应力场就越强;滑移就越容易从一个晶粒转移到另一个晶粒..②晶粒越细小;金属的塑性就越好..a.一定体积;晶粒越细;晶粒数目越多;塑性变形时位向有利的晶粒也越多;变形能较均匀的分散到各个晶粒上;b.从每个晶粒的应力分布来看;细晶粒是晶界的影响区域相对加大;使得晶粒心部的应变与晶界处的应变差异减小..这种不均匀性减小了;内应力的分布较均匀;因而金属断裂前能承受的塑性变形量就更大..5.什么叫加工硬化产生加工硬化的原因是什么加工硬化对塑性加工生产有何利弊加工硬化----随着金属变形程度的增加;其强度、硬度增加;而塑性、韧性降低的现象..加工硬化的成因与位错的交互作用有关..随着塑性变形的进行;位错密度不断增加;位错反应和相互交割加剧;结果产生固定割阶、位错缠结等障碍;以致形成胞状亚结构;使位错难以越过这些障碍而被限制在一定范围内运动..这样;要是金属继续变形;就需要不断增加外力;才能克服位错间强大的交互作用力..加工硬化对塑性加工生产的利弊:有利的一面:可作为一种强化金属的手段;一些不能用热处理方法强化的金属材料;可应用加工硬化的方法来强化;以提高金属的承载能力..如大型发电机上的护环零件多用高锰奥氏体无磁钢锻制..不利的一面:①由于加工硬化后;金属的屈服强度提高;要求进行塑性加工的设备能力增加;②由于塑性的下降;使得金属继续塑性变形困难;所以不得不增加中间退火工艺;从而降低了生产率;提高了生产成本..6.什么是动态回复为什么说动态回复是热塑性变形的主要软化机制动态回复是在热塑性变形过程中发生的回复自发地向自由能低的方向转变的过程..动态回复是热塑性变形的主要软化机制;是因为:①动态回复是高层错能金属热变形过程中唯一的软化机制..动态回复是主要是通过位错的攀移、交滑移等实现的..对于层错能高的金属;变形时扩展位错的宽度窄;集束容易;位错的交滑移和攀移容易进行;位错容易在滑移面间转移;而使异号位错相互抵消;结果使位错密度下降;畸变能降低;不足以达到动态结晶所需的能量水平..因为这类金属在热塑性变形过程中;即使变形程度很大;变形温度远高于静态再结晶温度;也只发生动态回复;而不发生动态再结晶..②在低层错能的金属热变形过程中;动态回复虽然不充分;但也随时在进行;畸变能也随时在释放;因而只有当变形程度远远高于静态回复所需要的临界变形程度时;畸变能差才能积累到再结晶所需的水平;动态再结晶才能启动;否则也只能发生动态回复..Add:动态再结晶容易发生在层错能较低的金属;且当热加工变形量很大时..这是因为层错能低;其扩展位错宽度就大;集束成特征位错困难;不易进行位错的交滑移和攀移;而已知动态回复主要是通过位错的交滑移和攀移来完成的;这就意味着这类材料动态回复的速率和程度都很低应该说不足;材料中的一些局部区域会积累足够高的位错密度差畸变能差;且由于动态回复的不充分;所形成的胞状亚组织的尺寸小、边界不规整;胞壁还有较多的位错缠结;这种不完整的亚组织正好有利于再结晶形核;所有这些都有利于动态再结晶的发生..需要更大的变形量上面已经提到了..7.什么是动态再结晶影响动态再结晶的主要因素有哪些动态再结晶是在热塑性变形过程中发生的再结晶..动态再结晶和静态再结晶基本一样;也会是通过形核与长大来完成;其机理也是大角度晶界或亚晶界想高位错密度区域的迁移..动态再结晶的能力除了与金属的层错能高低层错能越低;热加工变形量很大时;容易出现动态再结晶有关外;还与晶界的迁移难易有关..金属越存;发生动态再结晶的能力越强..当溶质原子固溶于金属基体中时;会严重阻碍晶界的迁移、从而减慢动态再结晶的德速率..弥散的第二相粒子能阻碍晶界的移动;所以会遏制动态再结晶的进行..9.钢锭经过热加工变形后其组织和性能发生了什么变化参见 P27-31①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形成纤维组织⑤改善偏析10.冷变形金属和热变形金属的纤维组织有何不同冷变形中的纤维组织:轧制变形时;原来等轴的晶粒沿延伸方向伸长..若变形程度很大;则晶粒呈现为一片纤维状的条纹;称为纤维组织..当金属中有夹杂或第二相是;则它们会沿变形方向拉成细带状对塑性杂质而言或粉碎成链状对脆性杂质而言;这时在光学显微镜下会很难分辨出晶粒和杂质..在热塑性变形过程中;随着变形程度的增大;钢锭内部粗大的树枝状晶逐渐沿主变形方向伸长;与此同时;晶间富集的杂质和非金属夹杂物的走向也逐渐与主变形方向一致;其中脆性夹杂物如氧化物;氮化物和部分硅酸盐等被破碎呈链状分布;而苏醒夹杂物如硫化物和多数硅酸盐等则被拉长呈条状、线状或薄片状..于是在磨面腐蚀的试样上便可以看到顺主变形方向上一条条断断续续的细线;称为“流线”;具有流线的组织就称为“纤维组织”..在热塑性加工中;由于再结晶的结果;被拉长的晶粒变成细小的等轴晶;而纤维组织却被很稳定的保留下来直至室温..所以与冷变形时由于晶粒被拉长而形成的纤维组织是不同的..12.什么是细晶超塑性什么是相变超塑性①细晶超塑性它是在一定的恒温下;在应变速率和晶粒度都满足要求的条件下所呈现的超塑性..具体地说;材料的晶粒必须超细化和等轴化;并在在成形期间保持稳定..②相变超塑性要求具有相变或同素异构转变..在一定的外力作用下;使金属或合金在相变温度附近反复加热和冷却;经过一定的循环次数后;就可以获得很大的伸长率..相变超塑性的主要控制因素是温度幅度和温度循环率..15.什么是塑性什么是塑性指标为什么说塑性指标只具有相对意义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;它是金属的一种重要的加工性能..塑性指标;是为了衡量金属材料塑性的好坏而采用的某些试验测得的数量上的指标..常用的试验方法有拉伸试验、压缩试验和扭转试验..由于各种试验方法都是相对于其特定的受力状态和变形条件的;由此所测定的塑性指标或成形性能指标;仅具有相对的和比较的意义..它们说明;在某种受力状况和变形条件下;哪种金属的塑性高;哪种金属的塑性低;或者对于同一种金属;在那种变形条件下塑性高;而在哪种变形条件下塑性低..16.举例说明杂质元素和合金元素对钢的塑性的影响..P41-44①碳:固溶于铁时形成铁素体和奥氏体;具有良好的塑性..多余的碳与铁形成渗碳体Fe 3C;大大降低塑性;②磷:一般来说;磷是钢中的有害杂质;它在铁中有相当大的溶解度;使钢的强度、硬度提高;而塑性、韧性降低;在冷变形时影响更为严重;此称为冷脆性..③硫:形成共晶体时熔点降得很低例如 FeS的熔点为 1190℃;而 Fe-FeS 的熔点为 985℃..这些硫化物和共晶体;通常分布在晶界上;会引起热脆性..④氮:当其质量分数较小0.002%~0.015%时;对钢的塑性无明显的影响;但随着氮化物的质量分数的增加;钢的塑性降降低;导致钢变脆..如氮在α铁中的溶解度在高温和低温时相差很大;当含氮量较高的钢从高温快速冷却到低温时;α铁被过饱和;随后在室温或稍高温度下;氮逐渐以 Fe 4N形式析出;使钢的塑性、韧性大为降低;这种现象称为时效脆性..若在 300℃左右加工时;则会出现所谓“兰脆”现象..⑤氢:氢脆和白点..⑥氧:形成氧化物;还会和其他夹杂物如 FeS易熔共晶体FeS-FeO;熔点为910℃分布于晶界处;造成钢的热脆性..合金元素的影响:①形成固溶体;②形成硬而脆的碳化物;……17.试分析单相与多相组织、细晶与粗晶组织、锻造组织与铸造组织对金属塑性的影响..①相组成的影响:单相组织纯金属或固溶体比多相组织塑性好..多相组织由于各相性能不同;变形难易程度不同;导致变形和内应力的不均匀分布;因而塑性降低..如碳钢在高温时为奥氏体单相组织;故塑性好;而在800℃左右时;转变为奥氏体和铁素体两相组织;塑性就明显下降..另外多相组织中的脆性相也会使其塑性大为降低..②晶粒度的影响:晶粒越细小;金属的塑性也越好..因为在一定的体积内;细晶粒金属的晶粒数目比粗晶粒金属的多;因而塑性变形时位向有利的晶粒也较多;变形能较均匀地分散到各个晶粒上;又从每个晶粒的应力分布来看;细晶粒时晶界的影响局域相对加大;使得晶粒心部的应变与晶界处的应变差异减小..由于细晶粒金属的变形不均匀性较小;由此引起的应力集中必然也较小;内应力分布较均匀;因而金属在断裂前可承受的塑性变形量就越大..③锻造组织要比铸造组织的塑性好..铸造组织由于具有粗大的柱状晶和偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷;故使金属塑性降低..而通过适当的锻造后;会打碎粗大的柱状晶粒获得细晶组织;使得金属的塑性提高..18.变形温度对金属塑性的影响的基本规律是什么就大多数金属而言;其总体趋势是:随着温度的升高;塑性增加;但是这种增加并不是简单的线性上升;在加热过程中的某些温度区间;往往由于相态或晶粒边界状态的变化而出现脆性区;使金属的塑性降低..在一般情况下;温度由绝对零度上升到熔点时;可能出现几个脆性区;包括低温的、中温的和高温的脆性区..下图是以碳钢为例:区域Ⅰ;塑性极低—可能是由与原子热振动能力极低所致;也可能与晶界组成物脆化有关;区域Ⅱ;称为蓝脆区断口呈蓝色;一般认为是氮化物、氧化物以沉淀形式在晶界、滑移面上析出所致;类似于时效硬化..区域Ⅲ;这和珠光体转变为奥氏体;形成铁素体和奥氏体两相共存有关;也可能还与晶界上出现FeS-FeO低熔共晶有关;为热脆区..19.什么是温度效应冷变形和热变形时变形速度对塑性的影响有何不同温度效应:由于塑性变形过程中产生的热量使变形体温度升高的现象..热效应:塑性变形时金属所吸收的能量;绝大部分都转化成热能的现象一般来说;冷变形时;随着应变速率的增加;开始时塑性略有下降;以后由于温度效应的增强;塑性会有较大的回升;而热变形时;随着应变速率的增加;开始时塑性通常会有较显着的降低;以后由于温度效应的增强;而使塑性有所回升;但若此时温度效应过大;已知实际变形温度有塑性区进入高温脆区;则金属的塑性又急速下降..第三章2.叙述下列术语的定义或含义:①张量:由若干个当坐标系改变时满足转换关系的分量所组成的集合称为张量;②应力张量:表示点应力状态的九个分量构成一个二阶张量;称为应力张量; .ζηη.x xy xz③应力张量不变量:已知一点的应力状态④主应力:在某一斜微分面上的全应力S和正应力ζ重合;而切应力η=0;这种切应力为零的微分面称为主平面;主平面上的正应力叫做主应力;⑤主切应力:切应力达到极值的平面称为主切应力平面;其面上作用的切应力称为主切应力⑥最大切应力:三个主切应力中绝对值最大的一个;也就是一点所有方位切面上切应力最大的;叫做最大切应力ηmax⑦主应力简图:只用主应力的个数及符号来描述一点应力状态的简图称为主应力图:⑧八面体应力:在主轴坐标系空间八个象限中的等倾微分面构成一个正八面体;正八面体的每个平面称为八面体平面;八面体平面上的应力称为八面体应力;⑨等效应力:取八面体切应力绝对值的3倍所得之参量称为等效应力⑩平面应力状态:变形体内与某方向垂直的平面上无应力存在;并所有应力分量与该方向轴无关;则这种应力状态即为平面应力状..实例:薄壁扭转、薄壁容器承受内压、板料成型的一些工序等;由于厚度方向应力相对很小而可以忽略;一般作平面应力状态来处理11平面应变状态:如果物体内所有质点在同一坐标平面内发生变形;而在该平面的法线方向没有变形;这种变形称为平面变形;对应的应力状态为平面应变状态..实例:轧制板、带材;平面变形挤压和拉拔等..12轴对称应力状态:当旋转体承受的外力为对称于旋转轴的分布力而且没有轴向力时;则物体内的质点就处于轴对称应力状态..实例:圆柱体平砧均匀镦粗、锥孔模均匀挤压和拉拔有径向正应力等于周向正应力..3.张量有哪些基本性质①存在张量不变量②张量可以叠加和分解③张量可分对称张量和非对称张量④二阶对称张量存在三个主轴和三个主值4.试说明应力偏张量和应力球张量的物理意义..应力偏张量只能产生形状变化;而不能使物体产生体积变化;材料的塑性变形是由应力偏张量引起的;应力球张量不能使物体产生形状变化塑性变形;而只能使物体产生体积变化..12.叙述下列术语的定义或含义1位移:变形体内任一点变形前后的直线距离称为位移;2位移分量:位移是一个矢量;在坐标系中;一点的位移矢量在三个坐标轴上的投影称为改点的位移分量;一般用 u、v、w或角标符号ui 来表示;3相对线应变:单位长度上的线变形;只考虑最终变形;4工程切应变:将单位长度上的偏移量或两棱边所夹直角的变化量称为相对切应变;也称工程切应变;即δrt = tanθxy =θxy =αyx +αxy 直角∠CPA减小时;θxy取正号;增大时取负号;5切应变:定义γ yx =γ xy= 1θyx 为切应变; 26对数应变:塑性变形过程中;在应变主轴方向保持不变的情况下应变增量的总和;记为它反映了物体变形的实际情况;故称为自然应变或对数应变;7主应变:过变形体内一点存在有三个相互垂直的应变方向称为应变主轴;该方向上线元没有切应变;只有线应变;称为主应变;用ε1、ε2、ε3 表示..对于各向同性材料;可以认为小应变主方向与应力方向重合;8主切应变:在与应变主方向成± 45°角的方向上存在三对各自相互垂直的线元;它们的切应变有极值;称为主切应变;9最大切应变:三对主切应变中;绝对值最大的成为最大切应变;10应变张量不变量:11主应变简图:用主应变的个数和符号来表示应变状态的简图;12八面体应变:如以三个应变主轴为坐标系的主应变空间中;同样可作出正八面体;八面体平面的法线方向线元的应变称为八面体应变13应变增量:产生位移增量后;变形体内质点就有相应无限小的应变增量;用dεij 来表示;14应变速率:单位时间内的应变称为应变速率;俗称变形速度;用ε& 表示;其单位为 s -1;15位移速度:14.试说明应变偏张量和应变球张量的物理意义..应变偏张量εij / ----表示变形单元体形状的变化;应变球张量δijεm ----表示变单元体体积的变化;塑性变形时;根据体积不变假设;即εm = 0;故此时应变偏张量即为应变张量15.塑性变形时应变张量和应变偏张量有何关系其原因何在塑性变形时应变偏张量就是应变张量;这是根据体积不变假设得到的;即εm = 0;应变球张量不存在了..16.用主应变简图表示塑性变形的类型有哪些三个主应变中绝对值最大的主应变;反映了该工序变形的特征;称为特征应变..如用主应变简图来表示应变状态;根据体积不变条件和特征应变;则塑性变形只能有三种变形类型①压缩类变形;特征应变为负应变即ε1<0 另两个应变为正应变;ε2 +ε3 = .ε1 ;②剪切类变形平面变形;一个应变为零;其他两个应变大小相等;方向相反;ε2 =0;ε1= .ε3 ;③伸长类变形;特征应变为正应变;另两个应变为负应变;ε1 = .ε2 .ε3 ..17.对数应变有何特点它与相对线应变有何关系对数应变能真实地反映变形的积累过程;所以也称真实应变;简称真应变..它具有如下特点:①对数应变有可加性;而相对应变为不可加应变;②对数应变为可比应变;相对应变为不可比应变;③相对应变不能表示变形的实际情况;而且变形程度愈大;误差也愈大..对数应变可以看做是由相对线应变取对数得到的..21.叙述下列术语的定义或含义:Ⅰ屈服准则:在一定的变形条件变形温度、变形速度等下;只有当各应力分量之间符合一定关系时;质点才开始进入塑性状态;这种关系称为屈服准则;也称塑性条件;它是描述受力物体中不同应力状态下的质点进入塑性状态并使塑性变形继续进行所必须遵守的力学条件;Ⅱ屈服表面:屈服准则的数学表达式在主应力空间中的几何图形是一个封闭的空间曲面称为屈服表面..假如描述应力状态的点在屈表面上;此点开始屈服..对各向同性的理想塑性材料;则屈服表面是连续的;屈服表面不随塑性流动而变化..Ⅲ屈服轨迹:两向应力状态下屈服准则的表达式在主应力坐标平面上的集合图形是封闭的曲线;称为屈服轨迹;也即屈服表面与主应力坐标平面的交线..22.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..常用的两个屈服准则是 Tresca屈服准则和 Mises屈服准则;数学表达式分别为max minTresca屈服准则:ηmax =ζ .ζ = C2 式中;ζmax 、ζ min ----带数值最大、最小的主应力; C----与变形条件下的材料性质有关而与应力状态无关的常数;它可通过单向均匀拉伸试验求的..Tresca屈服准则可以表述为:在一定的变形条件下;当受力体内的一点的最大切应力ηmax 达到某一值时;该点就进入塑性状体..Mises屈服准则:ζ= 1 ζ1 .ζ 2 2 + ζ 2 .ζ3 2 + ζ3 .ζ12 =ζs2 = 1ζ 2s2zx2yz2xy2xz2zy2yx6ζηηηζζζζζ=+++.+.+.所以 Mises屈服准则可以表述为:在一定的变形条件下;当受力体内一点的等效应力ζ达到某一定值时;该点就进入塑性状态..23.两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Ⅰ共同点:①屈服准则的表达式都和坐标的选择无关;等式左边都是不变量的函数;②三个主应力可以任意置换而不影响屈服;同时;认为拉应力和压应力的作用是一样的;③各表达式都和应力球张量无关..不同点:①Tresca屈服准则没有考虑中间应力的影响;三个主应力的大小顺序不知道时;使用不方便;而 Mises屈服准则则考虑了中间应力的影响;使用方便..Ⅱ两个屈服准则相同的情况在屈服轨迹上两个屈服准则相交的点表示此。
金属塑性成形原理课后答案
金属塑性成形原理课后答案金属塑性成形是指金属在一定条件下,通过外力作用,使其形状发生改变而不破坏其内部结构的一种加工方法。
金属材料在塑性变形过程中,其晶粒会发生滑移、再结晶等变化,从而使金属材料产生塑性变形。
金属塑性成形原理是金属材料在外力作用下的变形规律,了解金属塑性成形原理对于加工工程师来说是非常重要的。
首先,金属塑性成形的原理是基于金属材料的晶体结构和变形机理。
金属材料的晶体结构决定了其塑性变形的特性,比如晶粒的大小、形状、排列方式等。
而金属材料的变形机理则是指金属材料在外力作用下,晶粒发生滑移、再结晶等变化的规律。
通过了解金属材料的晶体结构和变形机理,我们可以更好地掌握金属塑性成形的原理。
其次,金属塑性成形的原理还与金属材料的力学性能密切相关。
金属材料的力学性能包括强度、硬度、韧性、塑性等指标,这些指标决定了金属材料在外力作用下的变形能力。
不同的金属材料具有不同的力学性能,因此在进行金属塑性成形时,需要根据金属材料的力学性能选择合适的加工方法和工艺参数。
另外,金属塑性成形的原理还与加工工艺和设备密切相关。
不同的金属材料和不同的零件形状需要采用不同的加工工艺和设备来实现塑性成形。
比如锻造、拉伸、压铸、滚压等加工工艺都是金属塑性成形的常见方法,而锻造机、拉伸机、压铸机、滚压机等设备则是实现金属塑性成形的工具。
最后,金属塑性成形的原理还与加工工程师的经验和技能密切相关。
加工工程师需要具备丰富的金属材料知识、加工工艺知识和设备操作技能,才能够准确地把握金属塑性成形的原理,并且根据实际情况进行加工操作。
总之,金属塑性成形原理是一个复杂而又深刻的学科,它涉及到金属材料的晶体结构、力学性能、加工工艺和设备以及加工工程师的经验和技能等多个方面。
只有深入理解金属塑性成形的原理,才能够在实际生产中取得良好的加工效果。
希望通过学习金属塑性成形原理,大家能够对金属加工有更深入的了解,提高加工技术水平,为相关行业的发展做出更大的贡献。
金属塑性成形原理习题及答案07-03
解:
Hale Waihona Puke (1) aii = a11 + a22 + a33 = 1+ 2 + 3 = 6 (2) aijaij = 12 +12 + 0 +12 + 22 + 22 + 0 + 22 + 32 = 24
(3) a1 ja j2 = 1×1+1× 2 + 0× 2 = 3
2. 将下列各式按照求和约定写成展开形式 i 、 j 取值范围均为 1、2、3。
⎡0 1 2⎤ σ ij = ⎢⎢1 2 0⎥⎥
⎢⎣2 0 1⎥⎦
求作用在过该点法线方向为 n =
1 11
e1
+
3 11
e1
+
1 11
e1
的斜面上的应力矢
量及正应
力和
剪应力。
已知斜面应力公式为
7
S x = σ xl + τ yxm +τ zxn S y = τ xyl + σ y m +τ zyn S z = τ xzl + τ yz m +σ zn
Tx = σ xl +τ yxm +τ zx n Ty = τ xyl + σ ym +τ zy n Tz = τ xzl +τ yzm + σ z n 即应力边界条件表达式。
3. 写出应力平衡方程。 直接坐标系中质点的应力平衡微分方程式为
5
⎧ ⎪ ⎪
∂σ x ∂x
+ ∂τ yx ∂y
+ ∂τ zx ∂z
来描述一点应力状态的简图称为主应力图。为定性的说明变形体某点的应力状态,常采用主 应力图。主应力图能够用来衡量某一种材料在特定工艺条件下塑性的优劣和变形抗力的大小。 主应力图共有九种,如图所示,其中三向应力状态有四种,两向应力状态有三种,单向应力 状态有两种。
金属塑性成形原理俞汉清答案
金属塑性成形原理俞汉清答案金属塑性成形原理——俞汉清解析金属塑性成形是制造工业中不可或缺的一部分,其涉及到制造和加工不同类型的物品,例如机器零件、汽车零件、航空、建筑结构等。
在金属塑性成形过程中,金属材料会被加工成所需形状。
这一过程可以通过多种方法实现,但所有这些方法都取决于金属的塑性成形原理。
本文将为您介绍金属塑性成形的原理,以及知名的材料科学家、加拿大工程院院士俞汉清的见解。
什么是金属塑性成形?金属塑性成形是指在施加压力或其他形式的外力作用下,金属材料发生形变以适应所需的形状或尺寸的制造过程。
塑性变形通常在金属的晶体内发生,晶体的分子间空间增大并实现离散。
这种分子间空间的变化加剧了金属的抗拉强度,降低了其硬度。
在塑性变形的过程中,金属的内部结构发生了改变,但其分子至基本保持原状。
俞汉清对塑性变形的看法——周期塑性变形俞汉清是加拿大工程院院士,也是加拿大卡尔加里大学教授,他在研究中发现了金属塑性成形的一项新原理:周期塑性变形。
这项成果正在应用于美国国家研究委员会的项目中,可以解决机器零件寿命短的问题。
在周期塑性变形的框架下,俞汉清采用与其他研究不同的控制方法,通过施加周期性的电压脉冲来控制单晶的变形。
针对单晶,他引入了一种新的力学模型来模拟其行为,使金属材料在短时间内受到仅有几微秒的电脉冲,不断进行周期性变形。
周期性的变形能使金属产生微观位错结构,在机器零件寿命中消除位错结构可以延长器件的使用寿命。
俞汉清还开发了一种视觉层次分析方法,通过对不同位错结构的渲染来区分其类型。
这个新的测量方法可以定量评估材料的位错结构,并可作为进一步选择制造零件材料的标准。
金属的塑性成形方式金属塑性成形有几种常用的方式,每种方式都是为了满足特定的加工需求。
1. 拉伸成形拉伸成形是金属制品生产中最常用的一种方式。
在拉伸成形中,金属钢板、棒材等会被用力拉伸,使其产生塑性变形。
这种方法可以用于生产带有圆形截面的管、棍材;扁铁、方管等扁平零件。
金属塑性成形原理课后答案
金属塑性成形原理课后答案金属塑性成形原理是金属加工领域中的重要理论,对于理解金属加工过程和提高生产效率具有重要意义。
在学习了金属塑性成形原理课程后,我们需要对所学知识进行巩固和深化,以便更好地应用于实际生产中。
下面是一些金属塑性成形原理课后答案,希望能够帮助大家更好地理解和掌握这一重要知识。
1. 金属塑性成形的基本原理是什么?金属塑性成形是利用金属材料在一定温度和应力条件下的塑性变形特性,通过施加外力使金属材料产生塑性变形,从而获得所需形状和尺寸的加工方法。
其基本原理是利用金属材料的塑性变形特性,通过施加外力使金属材料发生塑性变形,从而实现加工目的。
2. 金属材料的塑性变形特性有哪些?金属材料的塑性变形特性包括屈服点、流动应变、硬化指数等。
其中,屈服点是金属材料在受到一定应力作用下开始产生塑性变形的临界点,流动应变是金属材料在屈服点之后产生塑性变形的应变量,硬化指数则是描述金属材料在塑性变形过程中硬化速率的参数。
3. 金属塑性成形的主要方法有哪些?金属塑性成形的主要方法包括锻造、拉伸、挤压、冲压等。
其中,锻造是利用冲击力或压力使金属材料产生塑性变形,拉伸是利用拉力使金属材料产生塑性变形,挤压是利用挤压力使金属材料产生塑性变形,冲压则是利用冲击力使金属材料产生塑性变形。
4. 金属塑性成形的影响因素有哪些?金属塑性成形的影响因素包括温度、应力、变形速率等。
其中,温度是影响金属材料塑性变形特性的重要因素,应力是施加在金属材料上的力,变形速率则是金属材料在塑性变形过程中的变形速度。
5. 金属塑性成形的应用范围有哪些?金属塑性成形广泛应用于汽车制造、航空航天、机械制造等领域。
通过金属塑性成形,可以获得各种形状和尺寸的零部件,满足不同行业的需求,提高生产效率,降低生产成本。
通过对金属塑性成形原理的学习和理解,我们可以更好地掌握金属加工的基本原理和方法,为实际生产提供理论支持和指导。
希望大家在学习金属塑性成形原理的过程中能够加深对相关知识的理解,提高金属加工的技术水平,为行业发展做出贡献。
《金属塑性成形原理》习题库(附答案及解析)
《金属塑性成形原理》试题库一、填空题:1、在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整的能力称为塑性。
2、晶内变形的主要方式是滑移和孪生,其中滑移变形是主要的。
3、一般来说,滑移总是沿着原子密度最大的晶面和晶向发生。
4、体心立方金属滑移系为12 个;面心立方滑移系为12 个;密排六方滑移系为3 个。
5、孪生是晶体在切应力作用下,晶体的一部分沿着一定的晶面和一定的晶向发生均匀切变,变形部分与未变形部分构成了镜面对称关系。
6、在多晶体材料中,晶间变形的主要方式是晶体之间的相互滑动和转动。
7、多晶体塑性变形的特点:一是晶粒变形的不同时性;二是各晶粒变形的相互协调性;三是晶粒与晶粒之间以及晶粒内部与晶界附近区域之间变形的不均匀性。
8、晶体滑移时,滑移方向的应力分量为τ=σμ,μ=cosθcosλ,μ称为取向因子。
9、通常把取向因子μ=0的取向称为硬取向;把μ=0.5的取向称为软取向。
10、固溶体塑性变形时,由于位错应变能的作用,溶质原子会偏聚在位错附近形成特定的分布,这种分布现象称为“柯氏气团”或“溶质气团”。
11、随着变形程度的增加,金属的强度和硬度增加,而塑性韧性降低,这种现象称为加工硬化(或形变强化)。
12、去应力退火是回复在金属中的应用之一,既可保持金属的加工硬化(或形变强化),又可消除残余应力。
13、实验研究表明,晶粒平均直径d与屈服强度σs的关系(Hall-Petch关系)可表达为:σs=σ0+Kd-1/2。
14、由于塑性变形使得金属形成晶粒具有择优取向的组织,称为形变织构。
15、增大静水压力能抵消由于不均匀变形引起的附加拉应力,从而减轻其所造成的拉裂作用。
16、材料在一定的条件下,其拉伸变形的延伸率超过100% 的现象叫超塑性。
17、金属的超塑性分为细晶超塑性和相变超塑性两大类。
18、冷变形金属加热到更高的温度后,在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶,直至完全取代冷变形组织,这个过程称为金属的再结晶。
金属塑性加工原理课后答案
金属塑性加工原理课后答案【篇一:金属塑性加工原理试题及答案中南大学考试试卷(试题四)】004 —— 2005 学年第二学期时间 110 分钟金属塑性加工原理课程 64 学时 4 学分考试形式:闭卷专业年级材料 2002 级总分 100 分,占总评成绩 70%一、名词解释:(本题10分,每小题2分)1.热效应2.动态再结晶3.外端4.附加应力5.塑性—脆性转变二、填空题(本题16分,每小题2分)1.一点的应力状态是指_____________________________________________________ 可以用______________________________________________________ ____来表示。
2.应力不变量的物理意义是_______________________________________________,应力偏量的物理意义是_________________________________________________。
3.应变增量是指______________________________________________________ _______,其度量基准是______________________________________________________ _______。
4.应变速度是指______________________________________________________ ________,其量纲是______________________________________________________ ___________。
5.tresca塑性条件的物理意义是________________________________________________,mises塑性条件的物理意义是_________________________________________________。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
《金属塑性成形原理》习题答案一、填空题1. 衡量金属或合金的塑性变形能力的数量指标有伸长率和断面收缩率。
2. 所谓金属的再结晶是指冷变形金属加热到更高的温度后,在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶,直至完全取代金属的冷变形组织的过程。
3. 金属热塑性变形机理主要有:晶内滑移、晶内孪生、晶界滑移和扩散蠕变等。
4. 请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量=+5. 对应变张量,请写出其八面体线变与八面体切应变的表达式。
=;=。
6.1864 年法国工程师屈雷斯加( H.Tresca )根据库伦在土力学中研究成果,并从他自已所做的金属挤压试验,提出材料的屈服与最大切应力有关,如果采用数学的方式,屈雷斯加屈服条件可表述为。
7. 金属塑性成形过程中影响摩擦系数的因素有很多,归结起来主要有金属的种类和化学成分、工具的表面状态、接触面上的单位压力、变形温度、变形速度等几方面的因素。
8. 变形体处于塑性平面应变状态时,在塑性流动平面上滑移线上任一点的切线方向即为该点的最大切应力方向。
对于理想刚塑性材料处于平面应变状态下,塑性区内各点的应力状态不同其实质只是平均应力不同,而各点处的最大切应力为材料常数。
9. 在众多的静可容应力场和动可容速度场中,必然有一个应力场和与之对应的速度场,它们满足全部的静可容和动可容条件,此唯一的应力场和速度场,称之为真实应力场和真实速度场,由此导出的载荷,即为真实载荷,它是唯一的。
10. 设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示:,则单元内任一点外的应变可表示为=。
11、金属塑性成形有如下特点:、、、。
12、按照成形的特点,一般将塑性成形分为和两大类,按照成形时工件的温度还可以分为、和三类。
13、金属的超塑性分为和两大类。
14、晶内变形的主要方式和单晶体一样分为和。
其中变形是主要的,而变形是次要的,一般仅起调节作用。
15、冷变形金属加热到更高的温度后,在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶,直至完全取代金属的冷变形组织,这个过程称为金属的。
16、常用的摩擦条件及其数学表达式。
17、研究塑性力学时,通常采用的基本假设有、、、体积力为零、初应力为零、。
18、在有限元法中,应力矩阵 [S]= 、单元内部各点位移{U}=[ ] { }19. 塑性是指: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。
20. 金属单晶体变形的两种主要方式有:滑移和孪生。
21.影响金属塑性的主要因素有:化学成分、组织、变形温度、变形速度、应力状态。
22. 等效应力表达式:。
23.一点的代数值最大的 __ 主应力 __ 的指向称为第一主方向,由第一主方向顺时针转所得滑移线即为线。
24. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σ z = 。
25.塑性成形中的三种摩擦状态分别是:干摩擦、边界摩擦、流体摩擦。
26.对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加。
27.就大多数金属而言,其总的趋势是,随着温度的升高,塑性提高。
28.钢冷挤压前,需要对坯料表面进行磷化皂化润滑处理。
29.为了提高润滑剂的润滑、耐磨、防腐等性能常在润滑油中加入的少量活性物质的总称叫添加剂。
30.材料在一定的条件下,其拉伸变形的延伸率超过100%的现象叫超塑性。
31.韧性金属材料屈服时,密席斯(Mises)准则较符合实际的。
32.硫元素的存在使得碳钢易于产生热脆。
33.塑性变形时不产生硬化的材料叫做理想塑性材料。
34.应力状态中的压应力,能充分发挥材料的塑性。
35.平面应变时,其平均正应力m等于中间主应力2。
36.钢材中磷使钢的强度、硬度提高,塑性、韧性降低。
37.材料经过连续两次拉伸变形,第一次的真实应变为1=0.1,第二次的真实应变为2=0.25,则总的真实应变=0.35 。
38.塑性指标的常用测量方法拉伸试验法与压缩试验法。
39.弹性变形机理原子间距的变化;塑性变形机理位错运动为主。
二、下列各小题均有多个答案,选择最适合的一个填于横线上1.塑性变形时,工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响 A 工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。
A、大于;B、等于;C、小于;2.塑性变形时不产生硬化的材料叫做 A 。
A、理想塑性材料;B、理想弹性材料;C、硬化材料;3.用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为B 。
A、解析法;B、主应力法;C、滑移线法;4.韧性金属材料屈服时, A 准则较符合实际的。
A、密席斯;B、屈雷斯加;C密席斯与屈雷斯加;5.由于屈服原则的限制,物体在塑性变形时,总是要导致最大的 A 散逸,这叫最大散逸功原理。
A、能量;B、力;C、应变;6.硫元素的存在使得碳钢易于产生 A 。
A、热脆性;B、冷脆性;C、兰脆性;7.应力状态中的 B 应力,能充分发挥材料的塑性。
A、拉应力;B、压应力;C、拉应力与压应力;8.平面应变时,其平均正应力m B 中间主应力2。
A、大于;B、等于;C、小于;9.钢材中磷使钢的强度、硬度提高,塑性、韧性 B 。
A、提高;B、降低;C、没有变化;10.多晶体经过塑性变形后各晶粒沿变形方向显著伸长的现象称为A 。
A、纤维组织;B、变形织构;C、流线;三、判断题1.按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=0.5。
(×)2.塑性变形时,工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响小于工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。
(×)3.静水压力的增加,对提高材料的塑性没有影响。
(×)4.在塑料变形时要产生硬化的材料叫理想刚塑性材料。
(×)5.塑性变形体内各点的最大剪应力的轨迹线叫滑移线。
(√)6.塑性是材料所具有的一种本质属性。
(√)7.塑性就是柔软性。
(×)8.合金元素使钢的塑性增加,变形拉力下降。
(×)9.合金钢中的白点现象是由于夹杂引起的。
(×)10.结构超塑性的力学特性为m=,对于超塑性金属m =0.02-0.2。
(×)S'εk11.影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构。
(√)12.屈雷斯加准则与密席斯准则在平面应变上,两个准则是一致的。
(×)13.变形速度对摩擦系数没有影响。
(×)14.静水压力的增加,有助于提高材料的塑性。
(√ )15.碳钢中冷脆性的产生主要是由于硫元素的存在所致。
(×)16.如果已知位移分量,则按几何方程求得的应变分量自然满足协调方程;若是按其它方法求得的应变分量,也自然满足协调方程,则不必校验其是否满足连续性条件。
(×)17.在塑料变形时金属材料塑性好,变形抗力就低,例如:不锈钢(×)四、简答题1. 纯剪切应力状态有何特点?答:纯剪切应力状态下物体只发生形状变化而不发生体积变化。
纯剪应力状态下单元体应力偏量的主方向与单元体应力张量的主方向一致,平均应力。
其第一应力不变量也为零。
2、简述最大逸散功原理?并写出其数学表达式。
3. 塑性变形时应力应变关系的特点?答:在塑性变形时,应力与应变之间的关系有如下特点:(1) 应力与应变之间的关系是非线性的,因此,全量应变主轴与应力主轴不一定重合。
(2) 塑性变形时,可以认为体积不变,即应变球张量为零,泊松比。
(3) 对于应变硬化材料,卸载后再重新加载时的屈服应力就是报载时的屈服应力,比初始屈服应力要高。
(4) 塑性变形是不可逆的,与应变历史有关,即应力-应变关系不再保持单值关系。
1.试简述提高金属塑性的主要途径。
答:可通过以下几个途径来提高金属塑性:(1) 提高材料的成分和组织的均匀性;(2) 合理选择变形温度和变形速度;(3) 选择三向受压较强的变形方式;(4) 减少变形的不均匀性。
2.请简述应变速率对金属塑性的影响机理。
答:应变速度通过以下几种方式对塑性发生影响:(1) 增加应变速率会使金属的真实应力升高,这是由于塑性变形的过程比较复杂,需要有一定的时间来进行。
(2) 增加应变速率,由于没有足够的时间进行回复或再结晶,因而软化过程不充分而使金属的塑性降低。
(3) 增加应变速率,会使温度效应增大和金属的温度升高,这有利于金属塑性的提高。
综上所述,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。
3.请简述弹性变形时应力 - 应变关系的特点。
答:弹性变形时应力 - 应变关系有如下特点:(1) 应力与应变完全成线性关系,即应力主轴与全量应变主轴重合。
(2) 弹性变形是可逆的,与应变历史(加载过程)无关,即某瞬时的物体形状、尺寸只与该瞬时的外载有关,而与瞬时之前各瞬间的载荷情况无关。
(3) 弹性变形时,应力球张量使物体产生体积的变化,泊松比。
三、计算题1.对于直角坐标系 Oxyz 内,已知受力物体内一点的应力张量为,应力单位为 Mpa ,(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、最大切应力、八面体应力、应力偏张量及应力球张量。
解:(1) 该点的应力单元体如下图所示(2) 应力张量不变量如下故得应力状态方程为解之得该应力状态的三个主应力为( Mpa )设主方向为,则主应力与主方向满足如下方程即,,解之则得,,解之则得,,解之则得最大剪应力为:八面体正应力为:Mpa八面体切应力为:应力偏张量为:,应力球张量为:2.已知金属变形体内一点的应力张量为 Mpa ,求:(1) 计算方向余弦为 l=1/2 , m=1/2 , n= 的斜截面上的正应力大小。
(2) 应力偏张量和应力球张量;(3) 主应力和最大剪应力;解:(1) 可首先求出方向余弦为( l,m,n )的斜截面上的应力()进一步可求得斜截面上的正应力:(2) 该应力张量的静水应力为其应力偏张量应力球张量(3) 在主应力面上可达到如下应力平衡其中欲使上述方程有解,则即解之则得应力张量的三个主应力:对应地,可得最大剪应力 。
3.若变形体屈服时的应力状态为:MPa试分别按Mises 和Tresca 塑性条件计算该材料的屈服应力s σ及β值,并分析差异大小。
解:,2301=σ 1502=σ, 3003-=σTresca 准则:13s σσσ-=530=s σMPa而sσσσβ31-==530300230+=1Mises 准则:()()()22221223312s σσσσσσσ-+-+-=9.494=s σMPa而sσσσβ31-==9.494300230+=1.07或者:10 -30 0 0 15 0 23 ⨯ ⎪ ⎪ ⎪⎭⎫ ⎝ ⎛ ⋅ ⋅ ⋅= ijσ231213()()0.698σσσσσμσσ---==-, 1.07β== 4.某理想塑性材料,其屈服应力为100 (单位:10MPa) ,某点的应力状态为:10153023030⨯⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅⋅-=ij σMPa将其各应力分量画在如图所示的应力单元图中,并判断该点处于什么状态(弹性/塑性)?答:x σ=-300MPa y σ=230MPa z σ=150MPa zy yz ττ==-30 MPaxy τ=yx τ=xz τ=zx τ=0根据应力张量第一、第二、第三不变量公式:1I =x σ+y σ+z σ-2I =y xy yx x σττσ+z yz zy y σττσ+xzx xz z σττσ3I =zyz xz zy y xy zxyx x στττστττσ将x σ、xy τ、xy τ、xz τ、zx τ、y σ、yz τ、zy τ、z σ代入上式得: 1I =8,2I =804,3I =-10080 (单位:10MPa)将1I 、2I 、3I 代入3σ-1I 2σ-2I б-3I =0,令1σ>2σ>3σ解得:1σ=24 2σ=14 3σ=-30 (单位:10MPa)根据Mises 屈服准则: 等效应力 σ=()()()21323222121σσσσσσ-+-+-Y=49.76 (单位:10MPa)10076.49=<=s σσ(单位:10MPa)因此,该点处于弹性状态。