金属塑性成形原理习题和答案解析

《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 。

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 k S 'ε=，对于超塑性金属m =0.02-0.2。 （× ）

11．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、名词解释

1．上限法的基本原理是什么？

答：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。

2．在结构超塑性的力学特性m k S ∙=ε中，m 值的物理意义是什么？ 答：ε

σ=

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。

3．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。

4．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。5．何谓超塑性？

答：延伸率超过100%的现象叫做超塑性。

五、简答题

1．请简述有限元法的思想。

答：有限元法的基本思想是：

(1) 把变形体看成是有限数目单元体的集合，单元之间只在指定节点处铰接，再无任何关连，通过这些节点传递单元之间的相互作用。如此离散的变形体，即为实际变形体的计算模型；

(2) 分片近似，即对每一个单元选择一个由相关节点量确定的函数来近似描述其场变量（如速度或位移）并依据一定的原理建立各物理量之间的关系式；

(3) 将各个单元所建立的关系式加以集成，得到一个与有限个节点相关的总体方程。

解此总体方程，即可求得有限个节点的未知量（一般为速度或位移），进而求

得整个问题的近似解，如应力应变、应变速率等。

所以有限元法的实质，就是将具有无限个自由度的连续体，简化成只有有限个自由度的单元集合体，并用一个较简单问题的解去逼近复杂问题的解。

2. Levy-Mises 理论的基本假设是什么？

答： Levy-Mises 理论是建立在以下四个假设基础上的：

(1) 材料是刚塑性材料，即弹性应变增量为零，塑性应变增量就是总的应变增量；

(2) 材料符合 Mises 屈服准则，即；

(3) 每一加载瞬时，应力主轴与应变增量主轴重合；

(4) 塑性变形时体积不变，即，所以应变增量张量就是应变增

量偏张量，即

3．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：（1）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。

（2）影响摩擦系数的主要因素：