金属塑性成形原理习题集

1、习题集金属塑性成形原理运新兵 编模具培训中心二OO九年四月第一章金属的塑性和塑性变形1 什么是金属的塑性？什么是变形抗力？2简述变形速度、变形温度、应力状态对金属塑性和变形抗力的影响。如何提高金 属的塑性？3 什么是附加应力？ 附加应力分几类？试分析在凸形轧辊间轧制矩形板坯时产生的附加应力？4 什么是最小阻力定律？最小阻力定律对分析塑性成形时的金属流动有何意义？5 塑性成形时，影响金属变形和流动的因素有哪些？各产生什么影响？6为什么说塑性成形时金属的变形都是不均匀的？不均匀变形会产生什么后果？7 什么是残余应力？残余应力有哪几类？会产生什么后果？如何消除工件中的残余 应力？8摩擦在金属塑性成形

2、中有哪些消极和积极的作用？塑性成形中的摩擦有什么特 点？9 塑性成形中的摩擦机理是什么？10. 塑性成形时接触面上的摩擦条件有哪几种？各适用于什么情况？11. 塑性成形中对润滑剂有何要求？12. 塑性成形中常用的液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？第二章应力应变分析1. 什么是求和约定？张量有哪些基本性质？2. 什么是点的应力状态？表示点的应力状态有哪些方法？3. 什么是应力张量、应力球张量、应力偏张量和应力张量不变量?4. 什么是主应力、主剪应力、八面体应力？5. 什么是等效应力？有何物理意义？6. 什么是平面应力状态、平面应变的应力状态？7. 什么是点的应变状态

3、？如何表示点的应变状态？8. 什么是应变球张量、应变偏张量和应变张量不变量？9. 什么是主应变、主剪应变、八面体应变和等效应变？10. 说明应变偏张量和应变球张量的物理意义？11. 塑性变形时应变张量和应变偏张量有和关系？其原因何在?12. 平面应变状态和轴对称状态各有什么特点?13.已知物体中一点的应力分量为50508050075，试求方向余弦为8075301 11 m 2， n 2的斜面上的全应力、正应力和剪应力1001014.已知物体中一点的应力分量为j0100 ，求其主应力、主剪应力、10010八面体应力、应力球张量及应力偏张量15.设某物体内的应力场为16171.2.3.4.5.6.

4、7.8.9.101.2.3.4.试求系数G、C2、C3。某点处于平面应力状态，已知其应力分量20、40、xy30，试利用莫尔圆求主应力、主方向、主剪应力及最大剪应力。设物体在变形过程中某一极短时间内的位移场为试求：点A（ 1，1，1）的应变分量、应变球张量及球张量、主应变、等效应变。第三章屈服准则何谓屈服准则？常用的屈服准则有哪两个？如何表达？写出其数学表达式解释下列概念，并绘出其真实应力-应变曲线：理想弹塑性材料、弹塑性硬化材料、理想刚塑性材料、刚塑性硬化材料。两个屈服准则有何差别？在什么状态下两个屈服准则相同？什么状态差别最大？ 什么是屈服表面？什么是屈服轨迹？两个屈服准则在主应力空间是什

5、么形式？什么是n平面？为什么说在n平面上的屈服轨迹更能表示出屈服准则的性质？一直径为 50mm勺圆柱形试样在无摩擦的光滑平板间压缩，当总压力达到 314kN 时试样屈服。现设在圆柱体周围加上 10Mpa的静水压力，试求试样屈服时所需的 总压力。某理想塑性材料在平面应力状态下的各应力分量为x 75， y 15， z 0，Xy 15 （应力单位为MPa,若该应力状态使材料屈服，试问该材料的屈服应力是多少？某理想塑性材料的屈服应力s 100MPa试分别用屈雷斯加及密席斯准则判断下列应力状态处于什么状态（是否存在、弹性或塑性）。和剪应力一薄壁管承受拉扭的复合载荷作用而屈服，管壁受均匀的拉应力 试写出这

6、种情况下的屈雷斯加和密席斯屈服准则表达式。第四章本构方程塑性变形时应力应变有何特点？为什么说塑性变形时应力和应变之间关系与加载 历史、加载路线有关？什么是增量理论和全量理论？各作了什么假设？5005已知塑性状态下某质点的应力张量j01500，应变分50350d x 0.1（为一无限小量）。试求应变增量的其余分量有一薄壁管，材料的屈服应力为s，承受拉力和扭矩的联合作用而屈服。现已知轴向正应力分量 z s 2，试求剪应力分量Z以及应变增量各分量之间的比值5已知一点的主应力分量 1 5 ， 2 4， 3 3 。试判断该瞬时该点在三个主方向 上的伸长与缩短。第五章 真实应力 - 应变曲线 1什么是包申

7、格效应？什么是形状硬化？ 2真实应力 - 应变曲线的简化类型有哪写？分别写出其数学表达式。3.指数方程S Bn中n表示什么？有何意义？4用压缩法求真实应力 - 应变曲线主要存在什么困难？如何解决？5. 变形温度和变形速度对真实应力 - 应变曲线有什么影响？6. 直径为 10mm勺黄铜试棒进行拉伸试验，记录下的最大载荷为 27.5kN，出现缩 颈时的断面收缩率书=20%试求其真实应力-应变曲线方程。0.47. 已知材料的应力-应变曲线方程为S B ，直杆已有相对伸长& =0.25，试问：相 对伸长再增加多少材料才能发生缩颈？第六章 塑性成形问题的解法1. 主应力法的基本原理和求解要点是什么？2.

8、 实测和理论推导都证明，圆柱体镦粗时接触表面中心处压应力z最大，而边缘处 最小，试从物理概念出发解释此现象。3. 一圆柱体，侧面作用有均布压应力 ，试用主应力法求镦粗力P和单位流动应力 p （见下图）。4 .一 20号钢圆柱毛坯，原始尺寸为 50mmH即可视为平面应变。设挤压筒内壁光滑，试用滑移线法求挤压力。15. 尖角为2 丫的冲头在外力作用下插入具有相同角度的缺口的刚塑性体中（如 图），接触表面光滑。试画出塑性变形区的滑移线场和速端图，并计算该瞬时的 变形力。16 . 什么是最大散逸功原理？什么是上限法原理？17 . 什么是变形功法？其基本原理使什么？18. 一平冲头压入某刚塑性材料的半无

9、限体中达如图所示的状态， 若冲头表面光滑无 摩擦，塑性变形的最大剪应力K为已知，按图中给定的刚性块分块模式，用上限 法求单位变形力。19. 在平底模中进行平面变形挤压，若模具光滑无摩擦，设挤压比为 2,即H=2h,确 定按图所示的分块模式的单位挤压力 p* 。20. 已知如图所示的长楔体， 顶部受均布载荷， 试按图示的刚性块模式， 用上限法求 极限载荷 P* 。21. 设平冲头压入半无限体时的刚性块模式如图所示， 求（1）当a =45。时的上限解p ; （2）最佳上限解时的a角和p22. 求按图所示的三种刚性块模式的平面正挤压力的上限解。 计算和滑移线解的误差值，指出哪一种模式有较好的上限解，

10、分析说明其原因。23. 如图所示，在两平行平板间均匀压缩一高为 h、宽为b、长为I的条料，若I较 长，长度方向的应变可以忽略不计，且接触面上的摩擦剪应力为T =卩S,试用变 形功法计算压缩时的单位变形力。24. 简述有限元法的一般解题步骤。25. 对连续体进行单元划分时应注意什么？26. 什么是位移模式？什么是形状函数？27. 简述刚塑性材料的不完全广义变分原理。28. 试分析拉格朗日乘子法、体积可压缩法和罚函数法的特点。部分参考答案第一章 金属的塑性和塑性变形3. 附加应力：由于物体内各部分的不均匀变形要受到物体整体性的限制，因而在各 部分之间会产生相互平衡的应力。此外，附加应力是互相平衡成

11、对出现，当一处 受附加压应力时，另一处必受附加拉应力。附加应力通常分为三类：第一类附加应力是变形体内各区域体积之间由不均匀变 形所引起的互相平衡的应力；第二类附加应力是各晶粒之间由于其 性质、大小和方位不同，使晶粒之间产生不均匀变形所引起的附加 应力；第三类附加应力存在于晶粒内部，是由于晶粒内部各部分之 间的不均匀变形所引起的附加应力。如图矩形坯中间变化快，而两边变化慢。所以，中间受到的是附加压应力，两边受到的是附加拉应力。第二章 应力应变分析13. 全应力 S=111.8正应力26剪应力108.714.20,0,101210235 ,3115ij15.17.1075C120340310C21

12、01031030.1100.1100.1 10 3203C3xyyxyzzyzxxz1031-(0.121 (0.121 -(0.120.05) 10 40.025 10 340.1) 10 040.05) 1030.025 107. P 333.6kN8. s 73.48 Mpa1000 09. 00000 100Tresca处于塑性状态Mises 处于塑性状态15000 05000050Tresca处于塑性状态Mises 处于塑性状态第三章屈服准则12000 0 10 0000Tresca 应力状态不存在 Mises 应力状态不存在5000 05000 00Tresca处于塑性状态Mises处于弹性状态第四章本构方程3. d y 0.025 ， d z0.125 , d xy dxy 0 d yz , d zxzx 0.003755. 1方向伸长，2方向不伸长也不缩短，3方向缩短第五章真实应力-应变曲线6.S=437.6(?/0.223)0.223=611.50.2237. 0.194第六章塑性成形问题的解法3.镦粗力为p单位流动压力p=12 h D 3 h0)z令亿h11.对D点：5.r)S(1lnD)dxd2.8MPa ,xd57.2MPa , xyd 52MPa对C点:xc