《材料成形基本原理》考试复习题

《材料成形原理》期末考试复习

焊接成形部分

一、名词解释：

焊接热影响区；长渣；短渣；先期脱氧；沉淀脱氧；熔合比；残余应力；残余变形；裂纹；热裂纹；冷裂纹；扩散氢；熔合区；区域偏析；微观偏析。 二、问答题：

1. 简述焊接区气体的来源？

2. 简述氢对焊缝组织性能的影响？

3. 简述熔渣在焊接过程中的作用？

4. 简述焊接时选用脱氧剂的原则及其主要反应方程式？

5. 简述凝固裂纹的种类、特征、影响因素、形成机理及防止措施？

6. 简述冷裂纹的种类、特征、影响因素、形成机理及防止措施？

塑形成形部分

1、已知变形体某点的应力状态为：

⎥⎥

⎥⎦

⎤

⎢⎢⎢⎣⎡=40000104004070ij σ（MPa ） 1）、求出主应力1σ、2σ、3σ和球应力张量，偏应力张量，并画出应力莫尔圆。 2）、求出主切应力，最大切应力m ax τ和等效应力σ之值各为多少。 解：1）主应力特征方程为：

0400

010*******=---σ

σσ

按第3行展开得：

()

01040

407040=---σ

σσ

()(

)()[]0401070402=--⋅--σσσ ()()0160070080402=-+--σσσ

()()090080402=---σσσ

()()()0109040=+--σσσ

解方程得：901=σ，402=σ，103-=σ

403

=++=

z

y x m σσσσ

球应力张量为：⎥⎥

⎥⎦

⎤

⎢⎢⎢⎣⎡=⋅400004000040ij m δσMPa 偏应力张量为：⎥⎥

⎥⎦⎤

⎢⎢⎢⎣⎡-=⋅-=0000304004030'ij m ij ij δσσσMPa 应力莫尔圆为：

2）主切应力为：

2522

112±=-±

=σστMPa

2523

223±=-±=σστMPa

502

3

113±=-±=σστMPa

50max =τMPa

()()()6.863502

12

13232221≈=-+-+-=

σσσσσσσMPa

2、一薄壁管，内径φ80mm ，壁厚4mm ，承受内压p ，材料的屈服点为200=s σMPa ，现忽略管壁上的径向应力（即设0=ρσ）。试用两个屈服准则求出下列情况下管子屈服时的p ，（1）管子两端自由（2）管子两端封闭（3）管子两端加100KN 的压力。（8分） 解：（1）根据塑性力学，两端自由的薄壁管的应力分量为：

p p

t pr 104

40===

θσ 0=z σ

按题意，0=r σ，显然：

p 101==θσσ，02==z σσ，03==r σσ 1）由屈雷斯加屈服准则

2

200

2

52

3

1max =

=

=-=

s

p σσστ，解得20=p MPa 2）由米塞斯屈服准则

()()()22132322212s σσσσσσσ=-+-+-

带入有，222002200⨯=p ，解得20=p MPa

（2）根据塑性力学，两端封闭的薄壁管的应力分量为：

p p t pr 10440===

θσ p p t pr z 54

2402=⨯==σ

按题意，0=r σ，显然：

p 101==θσσ，p z 52==σσ，03==r σσ 1）由屈雷斯加屈服准则

2

200

2

52

3

1max =

=

=-=

s

p σσστ，解得20=p MPa

2）由米塞斯屈服准则

()()()22132322212s σσσσσσσ=-+-+-

带入有，222002150⨯=p ，解得1.233

40≈=

p MPa

（3）根据塑性力学，管子两端加100KN 的压力的应力分量为：

p p t pr 104

40===

θσ MPa mm

N rt N z 5.994402100000210001002

-≈⨯⨯⨯-=⨯-=ππσ 按题意，0=r σ，显然：

p 101==θσσ，02==r σσ，5.993-==z σσ 1）由屈雷斯加屈服准则

2

2

3

1max s

σσστ=

-=

，2005.9910=+p ，解得10≈p MPa

2）由米塞斯屈服准则

()()()22132322212s σσσσσσσ=-+-+-

带入有，2220025.198001990200⨯=++p p ，05.6019919902002=-+p p ， 解得13≈p MPa

3、某理想塑性材料，屈服应力为150MPa 。已知某点的应变增量为

δε⨯⎥⎥

⎥⎦

⎤

⎢⎢⎢⎣⎡---=2.0005.001.005.005.005.01.0ij d ，平均应力50MPa ，试求该点的应力状态。(8分)

解：150==s σσ

根据增量理论有：σ

ε

σλσε23'

'd d d ij ij ij ⋅

=⋅= 所以：

()()()()

2

2222

2

63

2zx yz xy x z z y y x

d d d d d d d d d d γγγεεεεεε

ε+++-+-+-=