金属塑性加工习题
14.金属的塑性变形习题
金属的塑性变形习题1.名词解释塑性是指固体材料在外力作用下发生永久变形，而不破坏其完整性的能力。
塑性指标为了衡量金属塑性的高低，需要有一种数量上的指标变形速率金属塑性加工时单位时间内工件的平均变形程度变形抗力塑性变形时，变形金属抵抗塑性变形的力超塑性材料在一定内部条件下和外部条件下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。
交滑移在晶体中，出现两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移孪生变形晶体特定晶面（孪晶面）的原子沿一定方向（孪生方向）协同位移（称为切变）的结果包辛格效应在金属塑性加工过程中正向加载引起的塑性应变强化导致金属材料在随后的反向加载过程中呈现塑性应变软化（屈服极限降低）的现象。
残余应力引起附加应力的外因去处后，在物体内仍残存的应力叫残余应力，残余应力是弹性应力，不超过材料的屈服应力，也是相互平衡成对出现的。
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。
2.影响金属塑性的内因和外因有哪些？答案：影响金属塑性高低的主要因素有两方面：内因，金属本身的化学成分、组织结构等；外因，变形温度、变形速度、变形程度、应力状态、变形状态、尺寸以苏、周围介质等。
3.改善金属材料的工艺塑性有哪些途径，怎样才能获得金属材料的超塑性？答案：（1）途径：①控制化学成分、改善组织结构，提高材料的成分和组织的均匀性；②采用合适的变形温度-速度制度；③选用三向压应力较强的变形过程，减小变形的不均匀性，尽量造成均匀的变形状态；④避免加热和加工时周围介质的不良影响。
（2）获得金属材料超塑性的方法：①超细等轴晶粒组织在一定温度区间和一定的变形速度条件可以获得恒温超塑性；②材料具有固态相变的特性，并在外加载荷作用下，在相变温度上下循环加热与冷却，诱发产生发福的组织结构变化时金属原子；发生剧烈运动而呈现出相变超塑性。
③有些材料在消除应力退火过程中，在应力作用下也可以得到超塑性。
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。
金属塑性加工学1初级试题库
金属塑性加工学Ι初级试题1、(初级工,判断题,较难,基础知识,核心要素)钢锭内部缺陷有钢质不良、偏析、缩孔、疏松、皮下气泡和非金属夹杂等。
( √ )2、咬入角是轧制时轧件与轧辊表面接触弧线所对的圆心角。
( √ )3、轧制时轧件与轧辊接触的弧线长度称为变形区长度。
( × )8、其他条件不变，轧件宽度增大，宽展减小。
( √ )9、压下率即为压下量除以轧前高度的百分数。
( √ )13、连铸坯与铸锭相比，具有缺陷少、尺寸精度高等优点。
( √ )14、轧制时轧件高度减少，被压下的金属除在长度方向上延伸外，还有一部分金属沿横向流动，使轧件的宽度发生变化，这种横向变形称为宽展。
( √ )15、轧制时，轧件沿宽度方向的变形，即横向尺寸的变化称为宽展率。
(× )16、压力加工就是对金属施加压力使之产生弹性变形，制成一定形状产品的加工方法。
( × )18、试题: 在进行压力加工时，所有的变形过程均遵循体积不变定律。
( × )19、轧件在冷轧带材生产过程中，一般认为是没有宽展的。
( √ )20、对某一机架而言，压下率是指压下量与入口轧件厚度之比。
( √ )22、压下量大，则轧件变形程度就大。
( ×)23、压力加工方法除轧制外还有锻造、冲压、挤压、冷拔、热扩及爆炸成型等。
( √ )27、在其它条件不变的情况下，随着轧辊直径的增加，宽展量相应加大。
( √ )28、轧钢是机械加工的方法之一。
( × )30、总延伸系数等于各道延伸系数的乘积。
( √ )37、轧制前轧件的断面积与轧制后轧件的断面积之比等于延伸系数。
( √ )38、其他条件不变，压下量增大宽展增加。
( √ )40、压下量和压下率是一个概念。
( × )41、压下率和绝对压下量是一回事，只是两种叫法。
(× )42、在轧制过程中，整个轧件长度上同时产生塑性变形。
金属塑性加工原理考试试卷
金属塑性加工原理考试试卷（箭头表考试试卷（一）一、名词解释（本题10分，每小题2分）1. 热效应2. 塑脆转变现象3. 动态再结晶4. 冷变形5. 附加应力二. 填空题（本题10分，每小题2分）1. ___________________ 主变形图取决于 ，与 无关。
2. 第二类再结晶图是 ______ ， ________ 与 ___________ 的关系图。
3. 第二类硬化曲线是金属变形过程中 ____________ 与 ___________ 之间的关系曲线4. 保证液体润滑剂良好润滑性能的条件是 ___________ ， ___________ 。
5. 岀现细晶超塑性的条件是 ________ ， __________ ， ___________ 。
三、判断题（本题10分，每小题2分）1. 金属材料冷变形的变形机构有滑移（ ），非晶机构（），孪生（），晶间滑动（）2. 塑性变形时，静水压力愈大，则金属的塑性愈高（），变形抗力愈低（）。
3. 金属的塑性是指金属变形的难易程度（ ）。
4. 为了获得平整的板材，冷轧时用凸辊型，热轧时用凹辊型（ ）。
5. 从金相照片上观察到的冷变形纤维组织，就是变形织构（）。
四、问答题（本题 40分，每小题10分）1. 分别画岀挤压、平辊轧制、模锻这三种加工方法的变形力学图，并说明在生产中对于低塑性材料的开 坯采用哪种方法为佳？为什么？o = -4?2. 已知材料的真实应变曲线】，A 为材料常数，n 为硬化指数。
试问简单拉伸时材料出现细 颈时的应变量为多少？ 3. 试比较金属材料在冷，热变形后所产生的纤维组织异同及消除措施？4. 以下两轧件在变形时轧件宽度方向哪一个均匀？随着加工的进行会岀现什么现象？为什么? 示轧制方向）<——T五、证明题（本题 10分）证明Mises塑性条件可表达成：六、综合推导题（本题 20分）试用工程法推导粗糙砧面压缩矩形块（Z向不变形）的变形力P表达式，这里接触摩擦W1. 铝棒的加热温度为即挤压时的变形温度为考试试卷（二）一、名词解释（本小题 10分，每小题2分）1. 热变形2. 弹塑性共存定律3. 动态再结晶4. 附加应力5. 热效应二、填空题（本题 22分，每小题2分）1. 金属塑性加工时，工件所受的外力分为_____________________ 和_________________2. ___________________________ 主变形图有_____________________________________________ 种，各主应变分量必须满足条件是：____3. 应变速度是指__________________________________________________4. 平面应变其应力状态的特点是 a z = _________________________________________________5. ___________________________________________________________ 材料模型简化为理想刚塑性材料是忽略了材料的__________________________________________________ 和_________________6. 压力加工中热力学条件是指_________ 、_________ 、 _______7. 第二类再结晶图是________ 、 _________ 与_________ 关系图。
金属塑性加工复习题
1、何为正向挤压，说明其特点? 金属流出方向与挤压轴运动方向相同优点：⑴设备简单操作方便⑵制品表面质量好⑶制品外形尺寸变化灵活,不受筒径限制。
2、何为反挤压，说明其特点？挤压时，金属流出方向与轴运动方向相反，由于筒运动所以筒与金属无摩擦⑴金属流动较均匀,变形也较均匀⑵所需挤压力小，挤压速度快⑶制品的组织性能均匀，残余废料少。
缺点：⑴空心轴受强度限制,挤压制品尺寸受到限制⑵制品表面欠佳⑶设备结构复杂,需采用长行程的挤压筒,挤压周期较长。
3、挤压法有何优点? 优点：⑴具有最佳的应力状态和变形状态,能充分发挥金属的塑性，有些热塑性低的金属如Qsn6.5-0.1、Hpb63-3只有挤压才能生产。
⑵制品用一台设备可生产多品种管棒型线坯，而且可以生产断面变化形状复杂的型材和管材,如阶段变断面型材、带异型筋条的壁板型材、空心型材等⑶生产灵活性大⑷挤压制品尺寸精确，表面质量好并可直接出成品；⑸生产过程易实现自动化和机械化；⑹能最大限度满足冷加工提出的各种胚料尺寸要求，大大的简化了冷加工生产流程，提高了生产效率4、挤压过程分为哪几个过程？1)开始挤压阶段（填充挤压阶段）2)基本挤压阶段（平流挤压阶段）3)挤压终了阶段（紊流挤压阶段）5、叙述金属正向挤压时金属流动和变形规律？金属流动：中心＞边部,这是产生附加应力的原因变形：边部＞中心，后端＞前端，这是造成制品组织性能不均匀的原因6、基本挤压阶段有哪几个特殊区域？各有何作用？在挤压筒内的金属存在着两个难变形区A. 前端难变形区（死区，前端弹性区）在基本挤压阶段死区金属一般不产生塑变,也不参与流动死区的作用：死区大可阻碍金属表面氧化物流到制品表面上,对产品表面质量有好处B.后端难变形区（1).形成原因：是由于垫片和金属间的摩擦力作用和冷却的结果。
作用：阻止锭表面的金属氧化物过早流入制品内部形成挤压缩尾7、挤压缩尾有哪几种？说明其形成原因及减少措施？(1)中心缩尾形成原因：由于横向流动加剧，金属硬化速度加快摩擦力↑即dtτ↑，破坏了与dτp的平衡，促使外层金属向中心流动，沿后端难变形区界面流入中心而形成。
金属加工中的金属塑性成形技术考核试卷
A.精密冲压
B.精密挤压
C.精密锻造
D.精密铸造
16.金属塑性成形过程中，以下哪些因素会影响成形力的分布？（）
A.模具设计
B.材料的屈服强度
C.成形工艺参数
D.润滑条件
17.以下哪些金属塑性成形方法适用于航空航天领域的零件生产？（）
A.锻造成形
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1.请简述金属塑性成形的基本原理，并列举三种常见的金属塑性成形方法。
2.在金属塑性成形过程中，如何通过控制工艺参数来减少产品的回弹现象？
3.描述金属塑性成形中模具磨损的原因，并提出至少三种减少模具磨损的措施。
4.论述在金属塑性成形中，如何提高材料的塑性和成形性能，同时降低加工硬化程度。
D.铜合金
4.在金属塑性成形过程中，提高材料的塑性有利于以下哪个方面？（）
A.提高模具寿命
B.减少加工硬化
C.降低成形力
D.提高产品精度
5.下列哪种金属塑性成形方法适用于轴对称零件的生产？（）
A.拉伸成形
B.冲压成形
C.挤压成形
D.锻造成形
6.金属塑性成形过程中，以下哪个因素会影响材料的屈服强度？（）
A.材料的屈服强度
B.成形工艺
C.模具设计
D.以上都对
19.下列哪种金属塑性成形方法可以获得更高的生产效率？（）
A.精密精密锻造
20.金属塑性成形过程中，以下哪个因素会影响产品的表面质量？（）
A.模具的制造精度
B.润滑条件
C.成形速度
D.以上都对
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
金属塑性期末考试试题
金属塑性期末考试试题
一、选择题（每题2分，共20分）
1. 金属塑性变形的基本原理是什么？
A. 弹性变形
B. 塑性变形
C. 断裂
D. 蠕变
2. 金属塑性加工中，哪个参数是影响材料变形能力的关键？
A. 温度
B. 应变率
C. 应力
D. 材料的化学成分
3. 金属在拉伸过程中，哪个阶段是塑性变形的主要阶段？
A. 弹性阶段
B. 屈服阶段
C. 强化阶段
D. 颈缩阶段
4. 在金属塑性变形过程中，什么是应力-应变曲线？
A. 描述材料强度的曲线
B. 描述材料硬度的曲线
C. 描述材料塑性变形的曲线
D. 描述材料弹性变形的曲线
5. 金属塑性加工中的“冷加工”和“热加工”的区别是什么？
A. 温度不同
B. 应变率不同
C. 材料类型不同
D. 变形机制不同
二、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述金属塑性变形的微观机制。
2. 什么是金属的屈服现象？它在工程应用中有何意义？
3. 描述金属塑性加工中的“加工硬化”现象，并解释其对材料性能的影响。
三、计算题（每题25分，共50分）
1. 已知某金属材料的应力-应变曲线，求在某一应变下的材料屈服强度和抗拉强度。
（给出具体数据和计算过程）
2. 某金属棒在拉伸过程中，其直径从20mm减小到18mm，求其塑性变形率。
（给出计算公式和结果）
四、论述题（共30分）
1. 论述金属塑性加工过程中的“应变率敏感性”现象及其对材料加工的影响。
五、实验题（共30分）
1. 设计一个实验来测量不同温度下金属材料的塑性变形能力，并说明实验步骤和预期结果。
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 。
金属塑性成形原理模拟题
⾦属塑性成形原理模拟题⼀、填空题：（每题 3 分，共计 30 分）1. 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。
2. ⾦属的超塑性可分为细晶超塑性和相变超塑性两⼤类。
3. ⾦属单晶体变形的两种主要⽅式有：滑移和孪⽣。
4. 影响⾦属塑性的主要因素有：化学成份，组织，变形温度，应变速率，变形⼒学条件。
5. 等效应⼒表达式：。
6. 常⽤的摩擦条件及其数学表达式：库伦摩擦条件，常摩擦条件。
7.π平⾯是指：通过坐标原点并垂于等倾线的平⾯，其⽅程为 __。
8.⼀点的代数值最⼤的 __ 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。
9. 平⾯变形问题中与变形平⾯垂直⽅向的应⼒σ z =10. 在有限元法中：应⼒矩阵 [S]= ，单元内部各点位移 {U}=⼆、简答题（共计 30 分）1. 提⾼⾦属塑性的主要途径有哪些？（ 8 分）答：提⾼⾦属塑性的途径有以下⼏个⽅⾯：(1) 提⾼材料成分和组织的均匀性；…… 2'(2) 合理选择变形温度和应变速率；…… 2'(3) 选择三向压缩性较强的变形⽅式；…… 2'(4) 减⼩变形的不均匀性。
…… 2'2. 纯剪切应⼒状态有何特点？（ 6 分）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。
…… 2'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。
…… 2'其第⼀应⼒不变量也为零。
…… 2'3. 塑性变形时应⼒应变关系的特点？（ 8 分）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'(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。
……2'(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。
金属塑性加工试卷及标准答案
中南大学考试试卷2001 —— 2002 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1999 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.塑脆转变现象3.动态再结晶4.冷变形5.附加应力二.填空题（本题10分，每小题2分）1.主变形图取决于______，与_______无关。
2.第二类再结晶图是_____，_______与__________的关系图。
3.第二类硬化曲线是金属变形过程中__________与__________之间的关系曲线。
4.保证液体润滑剂良好润滑性能的条件是_______，__________。
5.出现细晶超塑性的条件是_______，__________，__________。
三、判断题（本题10分，每小题2分）1.金属材料冷变形的变形机构有滑移（），非晶机构（），孪生（），晶间滑动（）。
2.塑性变形时，静水压力愈大，则金属的塑性愈高（），变形抗力愈低（）。
3.金属的塑性是指金属变形的难易程度（）。
4.为了获得平整的板材，冷轧时用凸辊型，热轧时用凹辊型（）。
5.从金相照片上观察到的冷变形纤维组织，就是变形织构（）。
四、问答题（本题40 分，每小题10 分）1.分别画出挤压、平辊轧制、模锻这三种加工方法的变形力学图，并说明在生产中对于低塑性材料的开坯采用哪种方法为佳？为什么？2.已知材料的真实应变曲线，A 为材料常数，n 为硬化指数。
试问简单拉伸时材料出现细颈时的应变量为多少？3.试比较金属材料在冷，热变形后所产生的纤维组织异同及消除措施？4.以下两轧件在变形时轧件宽度方向哪一个均匀？随着加工的进行会出现什么现象？为什么？（箭头表示轧制方向）五、证明题（本题10 分）证明Mises 塑性条件可表达成：六、综合推导题（本题20 分）试用工程法推导粗糙砧面压缩矩形块（Z 向不变形）的变形力P 表达式，这里接触摩擦中南大学考试试卷2002 —— 2003 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2000 级总分100 分，占总评成绩70%一、名词解释（本小题10分，每小题2分）1.热变形2.弹塑性共存定律3.动态再结晶4.附加应力5.热效应二、填空题（本题22 分，每小题 2 分）1.金属塑性加工时，工件所受的外力分为_______________ 和_______________2.主变形图有_______________ 种，各主应变分量必须满足条件是：_______________3.应变速度是指_________________________________________4.平面应变其应力状态的特点是σz ＝________________________________________5.材料模型简化为理想刚塑性材料是忽略了材料的_______________ 和______________6.压力加工中热力学条件是指________、_______、_______7.第二类再结晶图是_______、________与_________关系图。
塑性加工金属学复习题
注：第3、11、12、14、18、26、32、40题为课堂作业题型1.应力图示有几种？变形图示有几种？什么叫变形力学图示？它有什么作用？应力图示共有九种，变形图示只有三种。
变形力学图示：包括应力图示和变形图示，通过应力图示可以定性判断材料在变形过程中塑性高低以及变形过程中单位变形力的大小。
通过应变图示可以判断材料在变形过程中金属的流向。
3.绝对值相等的两向异号应力状态，试分析其应变状态。
解：由于σ1>σ2＞σ3故取｜σ1｜=｜σ3｜σ2＝0而σm＝1/3（σ1＋σ2＋σ3）=0∴σ1’＝σ1－σm＞0σ2’＝0σ3’＝σ3－σm＜0 所以其应变状态为一向伸长，一向缩短。
4．体心立方晶体和面心立方晶体，哪个塑性更好？为什么？面心更好。
因为面心立方的滑移系虽然与体心立方一样多，但其滑移方向更多，滑移方向对滑移的贡献比滑移面大，所以滑移方向越多，塑性越好。
故面心立方塑性更好。
5.滑移有哪些特点？①滑移是位错逐步移动的过程，并不是刚性的整体移动。
②滑移是沿滑移面和滑移方向进行的。
③滑移距离是原子间距的整数倍。
④滑移过程是位错不断增殖的过程。
⑤滑移是不均匀的，有先后的。
6．什么叫几何硬化？几何软化？几何硬化：由于晶体发生转动，使滑移系由有利方位转到无利方位的过程几何软化：由于晶体发生转动，使滑移系由无利方位转到有利方位的过程7．什么叫双滑移？交滑移？各有哪些特点？双滑移：滑移在二个不同的滑移面和二个不同的滑移方向上进行。
特点：(a)二个滑移系交替进行滑移。
滑移→晶体转动→不利方位→几何硬化(b)滑移阻力大，新旧滑移面互相切割，使变形阻力↑。
交滑移：滑移在二个不同的滑移面和一个相同的滑移方向上进行。
特点：(a)只有螺位错才能产生交滑移。
(b)交滑移能使受阻的位错重新开动，变形继续进行。
（注：体心立方晶体最易发生交滑移）。
8．什么叫孪生？孪生有哪些特点？孪生：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向与另一部分发生镜面对称的形态。
金属塑性成形原理习题及答案
《金属塑性成形原理》习题（2）答案一、填空题1. 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＝。
2. 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。
3. 金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。
4. 等效应力表达式：。
5.一点的代数值最大的 __ 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。
6. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σ z = 。
7．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。
8．对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性。
9．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。
10．钢冷挤压前，需要对坯料表面进行磷化皂化润滑处理。
11．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。
12．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。
13．韧性金属材料屈服时，密席斯（Mises）准则较符合实际的。
14．硫元素的存在使得碳钢易于产生热脆。
15．塑性变形时不产生硬化的材料叫做理想塑性材料。
16．应力状态中的压应力，能充分发挥材料的塑性。
17．平面应变时，其平均正应力m 等于中间主应力2。
18．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低。
19．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 。
20．塑性指标的常用测量方法拉伸试验法与压缩试验法。
21．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。
第3章 塑性成形习题.doc
第三章塑性成形一、思考题1. 常用的金属压力加工方法有哪些？各有何特点？2. 何为塑性变形？塑性变形的机理是什么？3. 碳钢在锻造范围内变形时，是否有加工硬化现象？4. 将直径150mm的圆钢，锻造成直径75mm的主轴。
试计算锻造比Y。
5. 铅的熔点327°C,鸨的熔点3380°Co铅在室温进行变形，鸨在900°C进行变形。
试判断它们属于何种塑性变形。
6. 用T12钢，锻造钳工用的刮刀，试用铁碳合金状态图，确定始锻温度及终锻温度，并简要说明理由。
7. 纤维组织是怎样形成的？它的存在有何利弊？8. 如何提高金属的塑性？最常有的措施是什么？9. “趁热打铁”的含意何在？10. 锻压工艺的成型特点是什么？锻件与铸件相比最显著的优点是什么？为什么？11. 为什么重要的巨型锻件必须采用自由锻造的方式制造？12. 重要的轴类锻件为什么在锻造过程中安排徹粗工序？13. 原始坯料长150mm若拔长450mm时，锻造比是？14. 试述自由锻、胎模锻和模锻的特点及适用范围。
15. 下列制品该选用那种锻造方法制作？活搬手（大批量）家用炉钩（单件）自行车大梁（大批量）铳床主轴（成批）大六角螺钉（成批）起重机吊钩（小批）万吨轮主传动轴（单件）16. 板料冲压生产有何特点？应用范围如何？17. 比较落料和拉深工序的凹凸模结构及间隙有什么不同？为什么？18. 冲模结构分为哪几类？各有何特点？19. 压力加工先进工艺有那些特点？20. 精密模锻需要那些措施才能保证产品的精度？21. 何谓超塑性？超塑性成形有何特点？22. 右图零件，用自由锻制坯，试修改零件结构设计不合理之处。
二、自测题判断题（正确的打"，错误的打X）1. 金属塑性变形时只产生形状的变化，而不发生体积的变化。
（）2. 可锻性是金属固有的一种属性，它不随压力加工方式的变化而变化。
（）3. 冷拔可以提高产品的强度和表面质量。
（）4. 金属经热锻并冷却后，锻件内部的晶粒沿变形方向拉长，并产生碎晶。
金属塑性加工原理考试总复习
金属塑性加工原理考试总复习一、 填空题1.韧性金属材料屈服时, 米塞斯 准则较符合实际的; 2. 描述变形大小可用线尺寸的变化与方位上的变化来表示,即线应变正应变和切应变剪应变3.弹性变形时应力球张量使物体产生体积变化,泊松比5.0<ν 4. 在塑形变形时,需要考虑塑形变形之前的弹性变形,而不考虑硬化的材料叫做理想刚塑性材料;5.塑形成形时的摩擦根据其性质可分为干摩擦,边界摩擦和流体摩擦; 6. 根据条件的不同,任何材料都有可能产生两种不同类型的断裂：脆性断裂和韧性断裂;7.硫元素的存在使得碳钢易于产生 热脆 ; 8.塑性变形时不产生硬化的材料叫做 理想塑性材料 ; 9. 应力状态中的 压 应力,能充分发挥材料的塑性;10. 平面应变时,其平均正应力ｍ等于 中间主应力２; 11. 钢材中磷使钢的强度、硬度提高,塑性、韧性 下降 ;12. 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 ;13. 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＝14. 固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力叫材料的 塑性 ;15.塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、流体摩擦、边界摩擦16.对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性;17.就大多数金属而言,其总的趋势是,随着温度的升高,塑性升高;18.钢冷挤压前,需要对坯料表面进行磷化、皂化处理;19.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;20.对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性;21.塑性指标的常用测量方法拉伸实验,扭转实验,压缩试验 ;22.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;23.物体受外力作用下发生变形,变形分为变形和变化;24.当物体变形时,向量的长短及方位发生变化,用线应变、切应变来描述变形大小25.当物体变形时,向量的长短及方位发生变化,用线应变、切应变来描述变形大小;26.在研究塑性变形时,即不考虑弹性变形,又不考虑变形过程中的加工硬化的材料称为理想刚塑性材料27.材料的塑性变形是由应力偏张量引起的,且只与应力张量的第二不变量有关;28.金属塑性加工时,工具与坯料接触面上的摩擦力采用库伦摩擦条件、最大摩擦条件、摩擦力不变条件三种假设;29.轴对称条件下,均匀变形时,径向的正应变等于周向的正应力;30.在单向拉伸时,常用延伸率、断面收缩率两个塑性指标来衡量塑性变形的能力;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；2.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；3.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；4.塑性变形之前不产生弹性变形或者忽略弹性变形的材料叫做A;Ａ、理想弹性材料；Ｂ、理想刚塑性材料；Ｃ、塑性材料；5.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；6.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；7.平面应变时,其平均正应力ｍB中间主应力２;Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于；8.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；9.多晶体经过塑性变形后各晶粒沿变形方向显着伸长的现象称为A;Ａ、纤维组织；Ｂ、变形织构；Ｃ、流线；10．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；11. 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；12. 轴对称条件下,均匀变形时,径向的正应变 C 周向的正应变,径向正应力力 C 周向正应力;A 、大于B 、小于C 、等于三、判断题对打√,错打×1. 合金元素使钢的塑性增加,变形拉力下降; ×2. 合金钢中的白点现象是由于夹杂引起的; ×3.结构超塑性的力学特性为m k S 'ε=,对于超塑性金属m =; × 4. 影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构; √5. 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; ×6. 变形速度对摩擦系数没有影响;× 7. 静水压力的增加,有助于提高材料的塑性; √8. 碳钢中冷脆性的产生主要是由于硫元素的存在所致; ×9. 塑性是材料所具有的一种本质属性; √10. 碳钢中碳含量越高,碳钢的塑性越差;×11.在塑料变形时要产生硬化的材料叫变形硬化材料;×12.塑性变形体内各点的最大正应力的轨迹线叫滑移线;√13.二硫化钼、石墨、矿物油都是液体润滑剂;;×14.按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=; ×15.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; 错16.静水压力的增加,对提高材料的塑性没有影响;×17.在塑料变形时要产生硬化的材料叫理想刚塑性材料;×18.塑性变形体内各点的最大剪应力的轨迹线叫滑移线;√19.塑性是材料所具有的一种本质属性;√20.塑性就是柔软性;×21.在塑料变形时金属材料塑性好,变形抗力就低,例如：不锈钢×22.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; ×23.当材料受单向应力时,β=1,两准则重合；在纯剪应力作用下,两准则差别最大；√24.球应力在所有方向都没有剪切力,故不能产生体积变化,只能使物体产生形状变化和塑性变形;×25.应力偏张量只能使物体产生形状变化,不能产生体积变化;√26.常摩擦力定律 =m·k ,式中摩擦因子m 要大于1; ×四、名词解释1.什么是刚塑性材料,刚塑性硬化材料不考虑塑性变形之前的弹性变形的材料; 不考虑塑性变形之前的弹性变形,但需要考虑变形过程中的加工硬化的材料;2.什么是塑形本构关系塑性变形时应力与应变之间的关系;3.什么是干摩擦、边界摩擦、流体摩擦金属与工具的接触表面之间不存在任何外来介质,即直接接触时产生的摩擦成为干摩擦；当金属与工具表面加入润滑层较厚,摩擦副在相互运动中不直接接触,完全由润滑油膜隔开,摩擦发生在流体内部分子之间成为流体摩擦；当金属与工具之间的接触表面上加润滑剂时,随着接触压力的增加,金属表面突起部分被压平,润滑剂被挤入凹坑中,压平部分与模具之间存在一层极薄的润滑膜,是一种单分子膜,这种单分子膜润滑的状态称为边界摩擦;4.塑性成形中摩擦机理是什么5.塑性加工中的摩擦与机械摩擦的区别,并从积极与消极两方面说明它的作用;区别：在高压下产生的摩擦；较高温度下的摩擦；伴随着塑性变形而产生的摩擦；摩擦副的性质相差大;消极：改变物体应力状态,使变形力和能耗增加引起工件变形与应力分布不均匀恶化工件表面质量,加速模具磨损,降低工具寿命摩擦的利用例如,用增大摩擦改善咬入条件,强化轧制过程；增大冲头与板片间的摩擦,强化工艺,减少起皱和撕裂等造成的废品;6.什么是滑移线、滑移线场滑移线是塑形变形体内个点的最大剪应力的轨迹,最大剪应力成对出现并正交,因此滑移线在变形体区组成两族相互正交的网络为滑移线场;7.什么是均匀场、简单场一族滑移线为直线,另一族则与滑移线正交的滑移线为曲线,称为简单场；滑移线场由两组正交的平行的直线构成称为均匀场;8.什么是速度间断若塑性区与刚性区之间或塑性区内相邻两区域之间可能有相对滑动,即速度发生跳跃,此现象称为速度不连续,或速度间断;9.什么是虚功原理、什么是最大逸散功原理虚功原理：对稳定平稳状态的变形体给予符合几何约束条件的微小虚位移,则外力在此虚位移上所作的虚功,必然等于变形体内的应力在虚应变上所作的虚应变功; 最大逸散功原理：对刚塑性体一定的应变增量场而言在所有屈服准则的应力场中,与该应变增量场符合的应力应变关系的应力场所做塑性功最大; 10.什么是冷脆、红脆、蓝脆、热脆、白点当磷含量大于%时,钢完全变脆,冲击韧性接近于零,成为冷脆；当钢在800~1200°C 范围内热加工时没由于晶界处的硫化铁共晶体熔化,导致锻件开裂称为红脆；在室温或稍高温度下,氮将以N Fe 4形式析出,使钢的强度,硬度提高,塑性韧性大为降低,这种现象成为时效脆性或蓝脆；当含氢量较高的钢锭经锻轧后较快冷却,从固溶体析出的氢原子来不及向表面扩散,而集中在缸内缺陷处形成氢分子,产生相当大的压力,在压力、应力等作用下,会出现小裂纹即白点；FeO 和FeS 在铁素体中形成低熔点的共晶组织,分布于晶界处,造成钢的热脆;11. 什么是超塑性材料的伸长率超过100%的现象;12. 什么是静态回复和静态再结晶是依靠变形金属所具有的热量,使其原子运动的动能增加而恢复到稳定位置上： 金属经塑性变形后,在较高的温度下出现新的晶核,这些晶核逐渐长大代替 了原来的晶体,此过程成为动态再结晶;13. 最小阻力定律答案：塑性成形的最小阻力定律：在塑性变形过程中,如果金属质点有向几个方向移动的可能时,则金属各质点将向阻力最小的方向移动,即做最少的功,走最短的路;14. 在结构超塑性的力学特性mk S •=ε中,m 值的物理意义是什么 答案：εσ=ln d ln d m 为应变速率敏感性系数,是表示超塑性特征的一个极重要的指标,当m 值越大,塑性越好;15. 何谓冷变形、热变形和温变形,他们各自的优缺点是什么答案：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;冷变形的产品精度高,但材料的变形抗力大,产品表面质量非常好;热变形的产品精度不高,材料的变形抗力小,产品有氧化,表面质量非常不好;; 温变形的产品精度高,材料的变形抗力也不大,产品表面质量比较好;16. 最大散逸功答案：是由于屈服原则的限制,物体在塑性变形时,总是要导致最大的能量散逸或能量消耗,这叫最大散逸功原理;17. 上限法的基本原理是什么按运动学许可速度场来确定变形载荷的近似解,这一变形载荷它总是大于真实载荷,即高估的近似值,故称上限解;五、简答题1. 什么是应力张量不变量,应力特征方程式什么321J J J 应力特征方程：032213=---J J J σσσ2. 什么是应力偏张量和球应力张量,他们的物理意义是什么球应力在所有方向都没有剪应力,故不能使物体产生形状变化和塑性变形,而只能产生体积变化;应力偏张量只能使物体产生形状变化,不能产生体积变化;3. 平面应力状态和轴对称应力状态的特点及其对应的应力张量平面应力状态：（1） 变形体内所有的质点在某一方向垂直的平面上没有应力作用；（2） 各应力分量与Z 轴无关,整个物体的应力分布可以在xy 坐标平面上表示出来;轴对称应力状态：（1） 由于通过旋转体轴线的平面,即ϕ面在变形过程中始终不会扭曲,所以在ϕ面上没有剪应力,而且ϕσ是主应力;（2） 各应力分量与ϕ坐标无关;4. 两个屈服准则有何区别,在什么状态下两个屈服准则相同,什么状态下差别最大 两个屈服准则相比,数学表达式右边相差系数β,当中间应力1=β时,时两个屈服准则的数学表达式相同,当155.1=β时,两个屈服准则差别最大;5. 弹性变形时应力-应变关系有哪些特点,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答案：塑性应力与应变关系有如下特点：1塑性变形不可恢复,是不可逆的关系,与应变历史有关,即应力与应变关系不再保持单值关系;2塑性变形时,认为体积不变,即应变球张量为零,泊松比 =;3应力应变之间关系是非线性关系,因此,全量应变主轴与应力主轴不一定重合; 4对于硬化材料,卸载后再重新加载,其屈服应力就是卸载后的屈服应力,比初始屈服应力要高;正因为塑性变形是不可逆的,应力与应变关系不是单值对应的,与应变历史有关,而且全量应变主轴与应力主轴不一定重合,因此说应力与应变之间的关系与加载历史有关,离开加载路线来建立应力与全量应变之间的关系是不可能的;6. 塑性加工时接触表面的摩擦条件有哪几种,其数学表达式有什么不同 库伦摩擦条件：)577.0~5.0(==μμστn最大摩擦条件：k =τ,根据塑性条件,在轴对称情况下,T k σ5.0=,在平面变形条件下,T k σ577.0=摩擦力不表条件：)0.1~0(=•=m k m τ 7. 影响摩擦的主要因素有哪些金属的种类和化学成分； 工具材料及其表面状态； 接触面上的单位压力； 变形温度； 变形速度； 润滑剂; 8. 什么是上限法,其优点有哪些按运动学许可速度场来确定变形载荷的近似解,这一变形载荷它总是大于真实载荷,即高估的近似值,故称上限解;优点：（1） 不仅适用于平面问题,也适用于轴对称问题和三维问题 （2） 上限法虽是一种高估的近似解,可使之尽可能接近真实解（3） 便于与计算机结合,用以模拟工件与工具的接触面上单位压力分布及进行模具设计;（4） 上限法已成功地用于分析裂纹的产生,计算最佳工艺参数,并开始处理加工硬化材料,疏松材料,以及考虑高速成形时惯性的影响;9. 影响塑性的主要因素及提高塑性的途径有哪些 影响塑性的内部因素:化学成分； 合金元素； 组织结构； 外部因素：变形温度； 变形速度； 变形程度； 应力状态； 变形状态； 尺寸因素； 周围介质；提高尽速塑性的因素：控制化学成分,改善组织结构,提高材料的成分和组织的均匀性；采用合适的变形温度,速度制度；选用三向压应力较强的变形过程,减小变形的不均匀性,尽量造成均匀的并行状态；避免加热和加工时周围介质的不良影响等;10.为什么静水压力能提高金属的塑形（1）塑性加工若没有再结晶和溶解沉淀等修复机构时,晶见变形会使晶间显微破坏得到积累,进而迅速地引起多晶体的破坏,而三向压缩能遏止晶粒边界相对移动,使晶间变形困难;（2）三向压缩使金属变得更为致密,其各种显微破坏得到修复,甚至其宏观破坏也得到修复,而三向拉伸则加速各种破坏的发展;（3）三向压缩能完全或局部地消除变形物体内数量很小的某些夹杂物甚至液相对塑性的不良影响;而三向拉应力会使这些地方形成应力集中,加速金属破坏出现;（4）三向压缩能完全抵偿或大大降低由于不均匀变形所引起的附加拉伸应力,减轻拉应力的不良影响;11.影响动态回复的因素有哪些金属的点阵类型；应变速率和温度；溶质元素的影响；第二相的影响；原始亚结构的影响;12.热加工过程中金属组织有哪些变化1铸态组织中的缩孔、疏松、空隙、气泡等缺陷得到压密或焊合;金属在变形中由于加工硬化所造成的不致密现象,也随着再结晶的进行而恢复;2在热加工变形中可使晶粒细化和夹杂物破碎;3形成纤维组织;4产生带状组织;13.影响断裂类型的因素有哪些变形温度；变形速度；应力状态14.可谓脆性断裂,何为韧性断裂脆性断裂：断面外观上没有明显的塑性变形迹象,直接由弹性变形状态过渡到断裂,断裂面和拉伸轴接近正交,断口平齐; 韧性断裂：在断裂前金属经受了较大的塑性变形,其断口成纤维状,灰暗无光;15.等效应力有何特点写出其数学表达式;答案：等效应力的特点：等效应力不能在特定微分平面上表示出来,但它可以在一定意义上“代表”整个应力状态中的偏张量部分,因而与材料的塑性变形密切有关;人们把它称为广义应力或应力强度;等效应力也是一个不变量;其数学表达式如下：等效应力在主轴坐标系中定义为:在任意坐标系中定义为20. 何谓屈服准则常用屈服准则有哪两种试比较它们的同异点答案：屈服准则：只有当各应力分量之间符合一定的关系时,质点才进入塑性状态,这种关系就叫屈服准则;常用屈服准则：密席斯屈服准则与屈雷斯加屈服准则同异点：在有两个主应力相等的应力状态下,两者是一致的;对于塑性金属材料,密席斯准则更接近于实验数据;在平面应变状态时,两个准则的差别最大为%;21. 什么是塑性简述提高金属塑性的主要途径答案：提高金属塑性的主要途径：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22. 在塑性加工中润滑的目的是什么影响摩擦系数的主要因素有哪些答案：润滑的目的是:1减少工模具磨损； 2延长工具使用寿命；3提高制品质量； 4降低金属； 5变形时的能耗; 影响摩擦系数的主要因素：1金属种类和化学成分； 2工具材料及其表面状态；3接触面上的单位压力； 4变形温度；5变形速度； 6润滑剂23. 简述在塑性加工中影响金属材料变形抗力的主要因素有哪些答案：金属材料变形抗力影响因素有：1材料化学成分、组织结构； 2变形程度；3变形温度；4变形速度；5应力状态；6接触界面接触摩擦24. 什么是速度间断为什么说只有切向速度间断,而法向速度必须连续答案：若塑性区与刚性区之间或塑性区内相邻两区域之间可能有相对滑动,即速度发生跳跃,此现象称为速度不连续,或速度间断;现设变形体被速度间断面SD分成①和②两个区域；在微段dSD上的速度间断情况如下图所示;根据塑性变形体积不变条件,以及变形体在变形时保持连续形,不发生重叠和开裂可知,垂直于dSD 上的速度分量必须相等,即••-21nnuu,而切向速度分量可以不等,造成②区的相对滑动;其速度间断值为••-=21][ttuuVt25. 简述塑性成形中对润滑剂的要求1润滑剂应有良好的耐压性能,在高压作用下,润滑膜仍能吸附在接触表面上,保持良好的润滑状态；2润滑剂应有良好耐高温性能,在热加工时,润滑剂应不分解,不变质；3润滑剂有冷却模具的作用；4润滑剂不应对金属和模具有腐蚀作用；5润滑剂应对人体无毒,不污染环境；6润滑剂要求使用、清理方便、来源丰富、价格便宜等;26. 简述金属塑性加工的主要优点：结构致密,组织改善,性能提高;材料利用率高,流线分布合理;精度高,可以实现少无切削的要求;生产效率高;27.简述金属塑性加工时摩擦的特点及作用摩擦的不利方面：改变物体应力状态,使变形力和能耗增加引起工件变形与应力分布不均匀恶化工件表面质量,加速模具磨损,降低工具寿命摩擦的利用例如,用增大摩擦改善咬入条件,强化轧制过程；增大冲头与板片间的摩擦,强化工艺,减少起皱和撕裂等造成的废品;28.压力加工中所使用的润滑剂有哪几类液体润滑剂中的乳液为什么具有良好的润滑作用29.在塑性加工中润滑的目的是什么影响摩擦系数的主要因素有哪些润滑的目的是:减少工模具磨损；延长工具使用寿命；提高制品质量；降低金属变形时的能耗;影响摩擦系数的主要因素：错误!金属种类和化学成分；错误!工具材料及其表面状态；错误!接触面上的单位压力；错误!变形温度；错误!变形速度；错误!润滑剂30.材料产生塑性变形时,应力与应变关系有何特点,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答案：塑性应力与应变关系有如下特点：1塑性变形不可恢复,是不可逆的关系,与应变历史有关,即应力与应变关系不再保持单值关系;2塑性变形时,认为体积不变,即应变球张量为零,泊松比 =;3应力应变之间关系是非线性关系,因此,全量应变主轴与应力主轴不一定重合;4对于硬化材料,卸载后再重新加载,其屈服应力就是卸载后的屈服应力,比初始屈服应力要高;正因为塑性变形是不可逆的,应力与应变关系不是单值对应的,与应变历史有关,而且全量应变主轴与应力主轴不一定重合,因此说应力与应变之间的关系与加载历史有关,离开加载路线来建立应力与全量应变之间的关系是不可能的;31. 塑性成形时常用的流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32. 主应力法的基本原理是什么（1） 把问题简化成平面问题或轴对称问题（2） 假设变形体内的法相应力分布与一个坐标轴无关 （3） 接触表面摩擦规律的简化 （4） 简化屈服条件（5） 将变形区内的工件性质看作是均匀而各向同性的、变形均匀的,以及某些数学近似处理33. 影响金属塑性流动与变形的主要因素有哪些六、计算题1. 已知一点的应力状态⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=1000...155......12ij σ10MPa ,试求该应力空间中x-2y+2z=1的斜面上的正应力n σ和切应力n τ为多少 答案31=V ,32-=m ,32=n2. 已知变形体某点的应力状态为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=015151520015010ij σ （1） 将它分解为应力球张量和应力偏张量 （2） 求出主应力1σ、2σ、3σ的值各为多少（3） 求出八面体正应力8σ和八面体剪应力8τ的值个为多少;3. 试用滑移线法求光滑平冲头压入两边为斜面的半无限高坯料时的极限载荷P 如图所示;设冲头宽度为2b,长为l,且l b 2≥;4. 某理想塑性材料,其屈服应力为100N/mm 2 ,某点的应力状态为ij σ =求其主应力,并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;应力单位 N/mm 2 ;{提示：σ3-15σ2+60σ-54=0可分解为：σ-9σ2-6σ+6=0};ZXY因此,该点处于弹性状态;5. 已知一点的应力状态10100015520⨯⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=ij σMPa,试求该应力空间中122=+-z y x 的斜截面上的正应力n σ和切应力n τ为多少6. 对于oxyz 直角坐标系,受力物体内一点的应力状态为：505050505ij σ-⎛⎫⎪=- ⎪ ⎪-⎝⎭MPa1画出该点的应力单元体;2试用应力状态特征方程求出该点的主应力及主方向； 3求出该点的最大切应力、八面体应力、等效应力;7. 在直角坐标系中,已知物体内某点的应力张量为⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=01001-001010-001ij σMPa ； 4 23 答案。
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。
金属塑性变形理论习题集
《金属塑性变形理论》习题集第一部分：塑性加工力学第一章 应力状态分析1． 金属塑性加工中的外力有哪几种？其意义如何？2． 为什么应力分量的表达需用双下标？每个下标都表示何物理意义？ 3． 已知应力状态如图1-1所示，写出应力分量，并以张量形式表示。
4． 已知应力状态的六个分量7-=x σ，4-=xy τ，0=y σ，4=yz τ，8-=zx τ，15-=z σ(MPa)，画出应力状态图，写出应力张量。
5． 作出单向拉伸、单向压缩、三向等值压缩、平面应力、平面应变、纯剪切应力状态的应力Mehr 圆。
图1-1⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛------=1548404847σT xy z6． 已知应力状态如图1-2所示，当斜面法线方向与三个坐标轴夹角余弦31===n m l 时，求该斜面上的全应力S 、全应力在坐标轴上的分量x S 、y S 、z S 及斜面上的法线应力n σ和切应力n τ。
7． 将下列应力状态用单元体表示。
（1）⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---=6040504050705070100σT N/mm 2 （用直角坐标系）（2）⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2007090701000900120σT N/mm 2 （用柱面坐标系）8． 单元体上各面所作用的应力分量如图1-3所示。
根据应力分量的正负规定，在相应的圆圈内填上适当的“+”、“－”。
9． 何谓求和约定？什么是哑标？什么是自由标？y±z±图1-3图1-210． 已知jn m nim ij βσασ='，找出哑标和自由标，并写出12σ'的展开式。
33332333232233132132322332222232122131312331212231112123βσαβσαβσαβσαβσαβσαβσαβσαβσασ++++++++='11． 任举一例利用求和约定对公式进行展开和合并。
12． 你是如何理解“应力张量”这一概念的？试用自己的语言描述之。
《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(问答题与计算)
问答题；1. 分别画出挤压、平辊轧制、模锻这三种加工方法的变形力学图，并说明在生产中对于低塑性材料的开坯采用哪种方法为佳？为什么？2.对于低塑性材料的开坯采用挤压加工方法为佳，因为：挤压时静水压力大，塑性好。
缺陷变成线状。
2.已知材料的真实应变曲线，A 为材料常数，n 为硬化指数。
试问简单拉伸时材料出现细颈时的应变量为多少？3.3.试比较金属材料在冷，热变形后所产生的纤维组织异同及消除措施？4. 相同：使材料产生各向异性(沿纤维方向上强度高)。
不同：冷变形：基本晶粒沿最大主变形方向拉长；热变形：夹杂物、第二相拉长。
(基体是再结晶等轴晶粒)消除措施：冷变形：完全再结晶退火；热变形：净化，铸锭中尽量减少杂质；高温长时间退火，使夹杂物扩散，改变加工方向。
4.以下两轧件在变形时轧件宽度方向哪一个均匀？随着加工的进行会出现什么现象？为什么？（箭头表示轧制方向）(1)种情况沿辊宽变形均匀。
(2)种情况中部易出现裂纹，因为中部附加拉应力。
1. 应力张量不变量或应力偏量不变量的物理意义各是怎样的？答：：反映了变形体体积改变的剧烈程度：反映了变形体形状改变的剧烈程度：反映了塑性变形的类型2. 简述塑性加工常用的两个屈服准则的物理意义，在π平面上的几何表示各是怎样？它们在何种情况下差别最大？答：Tresca准则：变形体某点的最大切应力达到定值材料就屈服，π平面上为正六边形Misec准则：弹性形状改变达到定值材料就屈服，π平面上为一个圆两准则在平面应变情况下差别最大3. 何谓简单加载？何谓复杂加载？Levy-Mises 增量理论的应力应变关系的基本表达式是什么？答：简单加载：应力分量按比例加载，只加载不卸载，应力与应变的主轴重合复杂加载：不满足简单加载条件Levy-Mises增量理论：或4.冷热变形形成的纤维组织有何异同？如何消除？冷变形纤维组织是晶粒被拉长，拉细压扁呈现纤维状。
而热变纤维组织是热变形时，非金属杂质、第二相各种缺陷沿最大变形方向被拉长。
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绪论0-1 请选择你生活学习中所接触的五种物品，写一篇约五千字的调研笔记，调查其从原料到该物品制造的全过程，运用你所学的知识分析制造这些物品所涉及的学科知识。
第一章应力分析与应变分析1-1 塑性加工的外力有哪些类型？1-2 内力的物理本质是什么？诱发内力的因素有哪些？1-3 何谓应力、全应力、正应力与切应力？塑性力学上应力的正、负号是如何规定的？1-4 何谓应力特征方程、应力不变量？1-5何谓主切应力、八面体应力和等效应力？它们在塑性加工上有何意义？1-6 何谓应力张量和张量分解方程？它有何意义？1-7 应力不变量（含应力偏张量不变量）有何物理意义？1-8 塑性变形的力学方程有哪几种？其力学意义和作用如何？1-9 锻造、轧制、挤压和拉拔的主力学图属何种类型？1-10变形与位移有何关系？何谓全量应变、增量应变？它们有何联系和区别？1-11简述塑性变形体积不变条件的力学意义。
1-12何谓变形速度？它们与工具速度、金属质点运动速度有何区别和联系？1-13何谓变形力学图？如何根据主应力图确定塑性变形的类型？1-14锻造、轧制、挤压和拉拔的变形力学图属何种类型？1-15塑性加工时的变形程度有哪几种表示方法？各有何特点？1-16已知一点的应力状态MPa，试求该应力空间中的斜截面上的正应力和切应力为多少？1-17现用电阻应变仪测得平面应力状态下与x轴成0°，45°，90°角方向上的应力值分别为，试问该平面上的主应力各为多少？1-18 试证明：（1）（2）1-19 一圆形薄壁管，平均半径为R，壁厚为t，二端受拉力P及扭矩M的作用，试求三个主应力的大小与方向。
1-20 两端封闭的薄壁圆管。
受轴向拉力P，扭矩M，内压力ρ作用，试求圆管柱面上一点的主应力的大小与方向。
其中管平均半径为R，壁厚为t，管长为l。
1-21已知平面应变状态下，变形体某点的位移函数为，，试求该点的应奕分量，并求出主应变的大小与方向。
1-22 为测量平面应变下应变分量将三片应变片贴在与x轴成0°，60°，120°夹角的方向上，测得它们的应变值分别为。
试求以及主应变的大小与方向。
1-23 已知圆盘平锤均匀压缩时，质点的位移速度场为，，，其中为全锤头压下速度，h为圆盘厚度。
试求应变速度张量。
1-24 一长为l的圆形薄壁管，平均半径为R，在两端受拉力P，扭矩M作用后，管子的长度变成l1，两端的相对扭转角为，假设材料为不可压缩的。
在小变形条件下给出等效应变与洛德参数的表达式。
1-25某轧钢厂在三机架连轧机列上生产h×b×l=1.92×500×100,000mm的A3带钢产品（见图1-14），第1、3机架上的压下率为20%，第2机架上为25%，若整个轧制过程中带材的宽度b保持不变，试求带钢在该连轧机列上的总压下量及每机架前后带钢的尺寸为多少？图1-25 三机架连轧机列示意图第二章金属塑性变形的物性方程2-1 金属塑性变形有哪些基本特点？2-2 何谓屈服准则？常用屈服准则有哪两种？试比较它们的同异点？2-3 何谓加载准则、加载路径？它们对于塑性变形的应力应变关系有何影响？2-4 塑性变形的应力应变关系为何要用增量理论？2-5 塑性变形的增量理论的主要论点有哪些？常用塑性变形增量理论有哪两类？试比较它们的同异点？2-6 何谓塑性势？2-7 平面应变和轴对称问题的应变和应力特点有哪些？2-8 何谓变形抗力和变形抗力曲线？2-9 影响金属材料变形抗力的主要因素有哪些？2-10 已知材料的真应力真应变曲线为，A为材料常数，n为硬化指数，试问简单拉伸时该材料出现颈缩时的应变量为多少？此时的真实应力与强度的关系怎样？2-11 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及值，并分析差异大小。
2-12 两端封闭的矩形薄壁管内充入压力为p的高压液体。
若材料的屈服应力MPa，试按Mises 塑性条件确定该管壁整个屈服时最小的p值为多少？（不考虑角上的影响）。
（管材尺寸L×B×H，壁厚t）。
2-13 已知一外径为30mm，壁厚为1. 5mm，长为250mm二端封闭的金属薄壁管，受到轴向拉伸载荷Q和内压力p的复合作用，加载过程保持。
若该材料的MPa。
试求当=600MPa时，（1）等效应变；（2）管材尺寸；（3）所需加的Q与p值大小。
2-14 若薄壁管的，按OBE、OCE和OAE三种路径进行拉、扭加载（见题2-14图），试求三种路径到达E点的塑性应变量为多少？2-15试证明单位体积的塑性应变能增量2-16 一薄壁圆管，平均半径为R，壁厚为t，承受内压力作用，讨论下列三种情形：（1）管的二端是自由的；（2）管的二端为固定的；（3）管的二端是封闭的。
试问p多大时管子开始屈服？屈服条件为Mises 准则。
2-17 变形抗力的大小对加工生产有何种意义？对制品性能有何意义？2-18 引入塑性势的意义为何？2-19 如图所示，一薄板液压胀形，液压为p，球顶处的坐标网络由变形前的 2.5mm变至 3.0mm材料的应力应变曲线为MPa，变形前板厚为1mm。
变形后曲率半径为100mm，求此时的胀形压力。
（提示：）第三章金属塑性加工的宏观规律3-1何谓最小阻力定律？它的基本点是什么？3-2影响金属塑性流动与变形的主要因素有哪些？3-3简述研究变形分布的基本方法及原理。
3-4变形不均匀产生的原因和后果是什么？3-5减少不均匀变形的主要措施有哪些？3-6简述塑性加工工件残余应力的来源及减少或消除措施。
3-7简述研究残余应力的方法及原理。
3-8锻造、轧制、挤压和拉拔加工中断裂的主要形式有哪些？产生原因如何？3-9简述金属裂纹形成与长大的机理。
3-10何谓塑性-脆性转变温度及有哪些影响因素。
3-11简述金属的可加工性。
3-12金属试件镦粗时的变形特点和附应力之间有什么关系？3-13轧制厚板时与轧制薄板时的变形与附应力各有哪些特点？3-14板材生产时，影响宽展的主要因素有哪些？3-15金属挤压时的变形特点是什么？其基本应力状态如何？3-16 挤压时付应力产生的原因和分布特点是什么？3-17比较一下镦粗，轧制、挤压和拉伸时，金属在变形区内的应力和变形规律第四章金属塑性加工的摩擦与润滑4-1金属塑性加工的接触摩擦有哪些主要特点？对加工过程有何影响和作用？4-2金属塑性加工的摩擦分类及其机理如何？4-3金属塑性加工的主要摩擦定律是什么？4-4影响摩擦系数的主要因素有哪些？4-5简述塑性加工接触摩擦系数的测定方法及原理。
4-6简述塑性加工过程润滑的目的及机理。
4-7简述塑性加工工艺润滑剂选择的基本原则。
4-8压力加工中所使用的润滑剂有哪几类？液体润滑剂中的乳液为什么具有良好的润滑作用？第五章金属的塑性5-1何谓金属的塑性？塑性高低如何度量？有哪些常用测定方法？5-2多晶体金属塑性变形的主要特点和主机制有哪些？5-3改善金属材料的工艺塑性有哪些途径？怎样才能获得金属材料的超塑性？5-4何谓超塑性？超塑性变形的基本特点有哪些？5-5细晶超塑性产生的基本条件是什么？它有何重要变形力学和组织结构特点？5-6细晶超塑性的主要机制是什么？5-7 m值的物理意义是什么？第六章塑性加工过程的组织性能变化与温度－速度条件6-1何谓冷变形、热变形和温变形，它们在变形过程中，其组织性能变化的基本特点和规律如何？6-2何谓变形织构，它对制品性能有何影响？6-3何谓塑性变形的热力学条件？6-4何谓热效应与温度效应？它对塑性加工有何影响？6-5金属塑性变形过程的温度——速度规程应如何确定？6-6何谓形变热处理？它有哪些基本类型，其组织性能变化的特点如何？第七章金属塑性加工变形力的工程法解析7-1 工程法求解变形力的原理是什么？有何特点？7-2 工程法的基本要点和基本假设有哪些？7-3 工程法求解的基本步骤如何？7-4 何谓多余应变与多余功？7-5 在锻压机上将φ50×500mm的LD2铝合金圆柱体平锤横向锻压成断面积相等的方坯，若终锻温度（420℃）下的=40MPa，使用油基石墨作润滑剂时的摩擦系数f=0.3，所需锻压力为多少？若不进行润滑的锻压力又是多少？7-6 试用工程法导出润滑砧面平锤压缩圆盘时的平均单位压力公式。
7-7 不变薄拉深将t0=0. 8mm的纯铝圆片生产内径φ10mm、深12mm的筒形件，问圆片的直径应为多少？若拉深时的压力边Q=200MPa，f1=f2=0.1, rd=5mm, =1. 2mm，平均变形抗力MPa，试问拉深至h=8mm时的拉深力为多少？7-8 某厂有1600吨铝材热挤压机一台，常用挤压筒为φ170mm，铝锭规格为φ162×450mm，为了保证挤压制品的组织性能合格，最小挤压比不得低于8；以及正常使用的挤压机吨位为80%。
试问当不计挤压模孔定径带部分的摩擦阻力时，该挤压机用单孔模挤压的最小和最大圆棒直径为多少？计算时取MPa，。
第八章滑移线理论及应用8-1 滑移线理论法基本原理是什么？有何特点？8-2 何谓滑移线？它的力学特点是什么？8-3 何谓汉盖应力方程，它的力学意义如何？8-4 滑移线的主要几何性质有哪些？8-5 滑移线的边值问题有哪几种。
8-6 已知塑性流动平面上一点的应力状态为：=-100MPa，=-180MPa，=30MPa，试利用应力摩尔圆确定、的大小和方向，以及、线及其走向。
8-7 如附图所示的滑移线场，线为直线，线为同心圆弧线。
已知pc=-90MPa, k=60MPa，试求：1）C点的、和值；2）E点的、和值；题8-7 附图8-8 试绘出附图所示光滑模面情况板条反挤压的滑移线场，并计算所需挤压力？题8-8附图（H/h=3）8-9 用滑移线场理论计算圆棒横越向锻造时，当W/h=0.181和材料的k=150Mpa时，圆棒中心处的应力值σx、σy为多少？题8-9附图8-10 正八边形的断的型棒，进行横向锻造时，有两种可能的滑移线场（见题8-10附图），试问哪种是可行的，试分析之。
题8-10附图第九章功平衡法和上限法及其应用9-1上限法的基本原理是什么？9-2 何谓速度间断线（或速度不连续），它具有哪些速度特性？9-3 何谓速端图？如何绘制速端图？9-4 上限法的基本能量方程包括哪几项？各项的力学意义为什么？9-5 上限法求解变形力有哪几种基本方法，它们的基本要点是什么？9-6 试指出附图所示两种Johnson上限模式的刚性三角形块的划分上的错误，并予以更正。
题9-6图9-7 试比较板条平面应变挤压时，附图所示两种Johnson上限模式的上限解。
题9-7图9-8 试绘出附图所示板条平面应变拉拔时的速端图，并标明沿各速度不连续线的速度不连续量的位置，及计算出刚性三角形块△BCD的速度表达式。