金属塑形成型原理复习.doc

判断题：1.在塑料变形时要产生硬化的材料叫变形硬化材料2.塑性变形体内各点的最大剪应力的轨迹线叫滑移线。3.塑性是材料所具有的一种本质属性。4.合金元素使钢的塑性减小，变形拉力增强。5.合金钢中的白点现象是由于氢元素和组织应力引起的。6.影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构。7.屈雷斯加准则与密席斯准则在平面应变上，两个准则是不一致的。8.静水压力的增加，有助于提高材料的塑性。9.碳钢中热脆性的产生主要是由于硫元素的存在所致。10在塑料变形时金属材料塑性好，变形抗力就低，例如：冷轧板和铝板填空题：18.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14.研究塑性力学时，通常采用的基本假设有连续性假设、均匀性假设、初应力为零、体积力为零、各向同性假设、体积不变假设。1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2、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)。3、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。4、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。5.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。6.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m不同，而各点处的最大切应力K为材料常数。7.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。8、金属塑性成形有如下特点：(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，适用于大批量生产)9、按照成形的特点，一般将塑性成形分为（块料成型和体积成型）两大类，按照成形时工件的温度还可以分为热成型、冷成型和温成型三类。10、金属的超塑性分为细晶超塑性和相变超塑性两大类11.晶内变形的主要方式和单晶体一样分为滑移和孪生。其中滑移变形是主要的，而孪生变形是次要的，一般仅起调节作用。12、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（再结晶）。13.常用的摩擦条件及其数学表达式（库仑摩擦条件）15.金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。16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17.对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性19.钢冷挤压前，需要对坯料表面进行(磷化皂化)润滑处理。20.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21.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。22.韧性金属材料屈服时，(密塞斯（Mises）)准则较符合实际的。23.硫元素的存在使得碳钢易于产生(热脆性)。24.塑性变形时不产生硬化的材料叫做(理想塑性材料)25.应力状态中的(压)应力，能充分发挥材料的塑性。26.平面应变时，其平均正应力(等于)中间主应力27.钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低28.材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为10.1，第二次的真实应变为20.25，则总的真实应变0.3529.塑性指标的常用测量方法拉伸试验法与压缩试验法30.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。31.塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响(大于)工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。32.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（主应力法）33.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，这叫最大散逸功原理。34.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（纤维组织）简答题：23.什么是滑移线？滑移线就是塑性变形体内最大切应力的轨迹线24试简述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。9.什么是温度效应？什么是热效应？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：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；热变形时，随着应变速率的增加，开始时塑性通常会有较显著的降低，以后由于温度效应的增强，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。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；特点：组织、性能好材料利用率高尺寸精度高生产效率高2.试分析晶粒大小对金属塑性和变形抗力的影响。晶粒越细，变形抗力越大。晶粒的大小间接影响位错的数目n。晶粒越大n也就越大。n越大，应力场就越强，滑移就越容易产生。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，晶粒越细则内应力的分布越均匀，因而金属断裂前能承受的塑性变形量就更大。3.什么叫加工硬化？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。原因：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，产生固定割阶、位错缠结等障碍，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。要使金属继续变形，就需要不断增加外力，才能克服位错间强大的交互作用力。利弊：利：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。不利：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；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。4.什么是动态再结晶？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)向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。金属越纯，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。5.什么是细晶超塑性？什么是相变超塑性？细晶超塑性：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。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。6.什么是塑性？什么是塑性指标？为什么说塑性指标只具有相对意义?塑性：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指标：为了衡量金属材料塑性的好坏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，仅具有相对的和比较的意义。7.举例说明杂质元素和合金元素对钢的塑性的影响。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,大大降低塑性；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。硫：形成共晶体时熔点降得很低。这些硫化物和共晶体，通常分布在晶界上，会引起热脆性。氮：其质量分数较小时对钢的塑性无明显的影响，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。氢：氢脆和白点。氧：形成氧化物，还会和其他夹杂物易熔共晶体分布于晶界处，造成钢的热脆性。合金元素：形成固溶体；形成硬而脆的碳化物；8.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。11.张量有哪些基本性质？存在张量不变量张量可以叠加和分解张量可分对称张量和非对称张量二阶对称张量存在三个主轴和三个主值12.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，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塑性变形，只能使物体产生体积变化。13.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压缩类变形：特征应变为负应变(即10)另两个应变为正应变，2+3=.1；剪切类变形：一个应变为零，其他两个应变大小相等，方向相反，2=0，1=3伸长类变形：特征应变为正应变，另两个应变为负应变14.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：对数应变有可加性，而相对应变为不可加应变；对数应变为可比应变，相对应变为不可比应变；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。15.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。Tresca屈服准则：材料的屈服与最大切应力有关，即当受力物体（质点）中的最大切应力达到莫一定值时，该物体就发生屈服，且该定值只取决与材料在变形条件下的性质，而与应力状态无关。Mises屈服准则：在在一定的变形条件下，当受力物体内一点的应力偏张量的第二不变量J2达到某一定值时，该点开始进入塑形状态。16.两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？A共同点：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；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；各表达式都和应力球张量无关。不同点：Tresca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。B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时两个屈服准则相同，有六个点，四个单向应力状态，两个轴对称应力状态。C两个屈服准则差别最大的情况:在屈服轨迹上连个屈服准则对应距离最远的点所对应的情况，此时二者相差最大，也是六个点，四个平面应力状态(也可是平面应变状态)，两个纯切应力状态，相差为15.5%。17.塑性变形时应力应变关系有何特点？为什么说塑性变形时应力和应变之间的关系与加载历史有关？特点：应力与应变之间的关系时非线性的，因此，全量应变主轴与应力主轴不一定重合；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；对于应变硬化材料，卸载后在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；塑性变形时不可逆的，与应变历史有关，即应力-应变关系不在保持单值关系。塑性变形应力和应变之间的关系与加载历史有关，可以通过单向拉伸时的应力应变曲线和不同加载路线的盈利与应变图来说明18.弹性变形时应力应变关系有何特点？特点：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；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，而与该瞬时之前各瞬间的载荷情况无关。19.全量理论使用在什么场合？为什么？全量理论适用在简单加载的条件下，因为在简单加载下才有应力主轴的方向固定不变，也就是应变增量的主轴是和应力主轴是重合的，这种条件下对劳斯方程积分得到全量应变和应力之间的关系，就是全量理论。20.防止产生裂纹的原则措施是什么？增加静水压力；选择和控制合适的变形温度和变形速度；采用中间退火，以便消除变形过程中产生的硬化、变形不均匀、残余应力等；提高原材料的质量。21.晶粒大小对材料的力学性能有何影响？一般情况下，晶粒细化可以提高金属材料的屈服强度、疲劳强度、塑性和冲击韧度，降低钢的脆性转变温度。22.细化晶粒的主要途径有哪些？在原材料冶炼时加入一些合金元素(如钽、铌、锆、钼、钨、钒、钛等)及最终采用铝、钛等作脱氧剂。采用适当的变形程度和变形温度。采用锻后正火(或退火)等相变重结晶的方法。名词解释题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；3)主应力：在某一斜微分面上的全应力S和正应力重合，而切应力=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4)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5)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max6)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：7)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8)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9)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。10)相对线应变：单位长度上的线变形，只考虑最终变形；11)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12)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；13)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1、2、3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；14)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；15)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；16)主应变简图：用主应变的个数和符号