金属塑性成形原理

金属塑性成形原理 课程习题 第一章 应力分析与应变分析 1 11 1 塑性加工的外力有哪些类型 1 21 2 内力的物理本质是什么 诱发内力的因素有哪些 1 31 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 41 4 何谓应力特征方程 应力不变量 1 51 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 61 6 何谓应力张量和张量分解方程 它有何意义 1 71 7 应力不变量 含应力偏张量不变量 有何物理意义 1 81 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 91 9 锻造 轧制 挤压和拉拔的主力学图属何种类型 1 101 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 1 111 11 简述塑性变形体积不变条件的力学意义 1 121 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 1 131 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 1 141 14 锻造 轧制 挤压和拉拔的变形力学图属何种类型 1 151 15 塑性加工时的变形程度有哪几种表示方法 各有何特点 1 161 16 已知一点的应力状态 10 1000 155 20 ij MPa 试求该应力空间 中 122 zyx 的斜截面上的正应力 n 和切应力 n 为多少 1 171 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 cba 试问该平面上的主应力 21 各为多少 1 181 18 试证明 1 2 122 3 1 III 2 2 zyxji I ij ij 1 191 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 321 的大小与方向 1 201 20 两端封闭的薄壁圆管 受轴向拉力 P 扭矩 M 内压力 作用 试求圆管 柱面上一点的主应力 321 的大小与方向 其中管平均半径为 R 壁厚为 t 管长为l 1 211 21 已知平面应变状态下 变形体某点的位移函数为 yxUx 40 1 200 3 4 1 yxUy 200 1 25 1 5 1 试求该点的应奕分量 xyyx 并求出主应变 21 的 大小与方向 1 221 22 为测量平面应变下应变分量 xyyx 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 cba 试求 xyyx 以及主应变 21 的大小与方向 1 231 23 已知圆盘平锤均匀压缩时 质点的位移速度场为 0 V h z Vz 0 2 1 V h r Vr 0 V 其中 o V 为全锤头压下速度 h为圆盘厚度 试求应变速度 张量 rzjiij 1 241 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 e 与洛德参数 的表达式 1 251 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 图图 1 251 25 三机架连轧机列示意图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 12 1 金属塑性变形有哪些基本特点 2 22 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 32 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 42 4 塑性变形的应力应变关系为何要用增量理论 2 52 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 62 6 何谓塑性势 2 72 7 平面应变和轴对称问题的应变和应力特点有哪些 2 82 8 何谓变形抗力和变形抗力曲线 2 92 9 影响金属材料变形抗力的主要因素有哪些 2 102 10 已知材料的真应力真应变曲线为 n A 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 b 的关系怎样 2 112 11 若变形体屈服时的应力状态为 10 1530 230 30 ij MPa 试分别按 Mises 和 Tresca 塑性条件计算该材料的屈服应力 s 及 值 并分析 差异大小 2 122 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 100 s 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 2 132 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 1 z 若 该材料的 3 1 1000 ee MPa 试求当 z 600MPa 时 1 等效应变 e 2 管材尺寸 3 所需加的Q与p值大小 2 142 14 若薄壁管的 ee BA 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 p xy p x 为多少 2 152 15 试证明单位体积的塑性应变能增量 p ee p ijij p A ddd 2 162 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 2 172 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 2 182 18 引入塑性势的意义为何 2 192 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 3 1 1000 ee 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 RRt p 题题 2 14 图图 题题 2 19 图图 第三章第三章 金属塑性加工规律金属塑性加工规律 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 16 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 26 2 何谓变形织构 它对制品性能有何影响 6 36 3 何谓塑性变形的热力学条件 6 46 4 何谓热效应与温度效应 它对塑性加工有何影响 6 56 5 金属塑性变形过程的温度 速度规程应如何确定 6 66 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 17 1 工程法求解变形力的原理是什么 有何特点 7 27 2 工程法的基本要点和基本假设有哪些 7 37 3 工程法求解的基本步骤如何 7 47 4 何谓多余应变与多余功 7 57 5 在锻压机上将 50 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 T 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 67 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 77 7 不变薄拉深将t0 0 8mm 的纯铝圆片生产内径 10mm 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 80 fK MPa 试问拉深至h 8mm 时的拉深力为多少 7 87 8 某厂有 1600 吨铝材热挤压机一台 常用挤压筒为 170mm 铝锭规格为 162 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 45 T MPa 60 第八章 滑移线理论及应用 8 18 1 滑移线理论法基本原理是什么 有何特点 8 28 2 何谓滑移线 它的力学特点是什么 8 38 3 何谓汉盖应力方程 它的力学意义如何 8 48 4 滑移线的主要几何性质有哪些 8 58 5 滑移线的边值问题有哪几种 8 68 6 已知塑性流动平面上一点的应力状态为 x 100MPa y 180MPa xy 30MPa 试利用应力摩尔圆确定 1 2 的大小和方向 以及 线及其 走向 8 78 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 x y 和 xy 值 2 E 点的 x y 和 xy 值 题题 8 78 7 附图附图 8 88 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 题题 8 88 8 附图附图 H hH h 3 3 题题 8 98 9 附图附图 8 98 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 x y 为多少 8 108 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 见附图 试问哪种是可行的 试分析之 题题 8 108 10 附图附图 第九章 功平衡法和上限法及其应用 9 19 1 上限法的基本原理是什么 9 29 2 何谓速度间断线 或速度不连续 它具有哪些速度特性 9 39 3 何谓速端图 如何绘制速端图 9 49 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 59 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 69 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 题题 9 69 6 图图 9 79 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 题题 9 79 7 图图 9 89 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