金属塑性成形理论试卷答案

1、一、简答题（40分，每题5分）： 1. 影响金属塑性的外因有哪些？答（1）温度 就大多数金属和合金来说，随着温度升高，塑性增加。 （2）变形速度 变形速度对塑性的影响，实质上是热效应在起作用。 （3）变形程度 一般冷变形都是随着变形程度的增加而降低塑性。 （4）应力状态 压应力个数越多，数值越大，则金属塑性越好。（5）变形状态 主变形图中压缩分量越多，对充分发挥金属的塑性越有利。（6）尺寸因素 一般是随着体积的增大，塑性下降，但当体积增大到一定程度后，塑性不再下降。 (7) 周围介质2. 试述冷变形后的金属在以后加热过程中（从室温加热到过热温度）组织和性能将发生什么样的变化？答；冷塑性变形后的

2、金属加热时，通常是依次发生回复、再结晶和晶粒长大三个阶段的变化。（2分）冷变形金属在回复时，显微组织不发生变化，但晶体缺陷密度和它们的分布有所改变。这个过程是通过点缺陷消除、位错的对消和重新排列来实现的。（1分）冷变形后的金属加热时，其组织性能最显著的变化是在再结晶阶段发生的。通过各种影响因素对再结晶过程进行控制，将对金属材料的强韧性、热强性、冲压性和电磁性等发生重大影响。（1分）冷变形后的金属在完成再结晶后，继续加热时会发生晶粒长大。晶粒大小对金属的性能有很大影响，晶粒越粗大，强度就越低。所以控制再结晶晶粒长大在生产中是很重要的。3. 铸态金属经过热加工变形后，其强度和塑性有何变化，原因为何

3、？铸态金属经过热加工变形后，其强度和塑性一般都会提高。（1分）因为：铸态金属组织中的缩孔、疏松、空隙、气泡等缺陷得到压密或焊合。在热加工变形中可使晶粒细化和夹杂物破碎。（2分）形成纤维组织和带状组织也是热加工变形的一个重要特征。由于纤维状和带状组织的出现，使变形金属在纵向和横向具有不同的力学性能。（2分）4. 断裂与塑性变形有什么关系，韧性断裂机理是什么，如何控制韧性断裂？塑性变形和断裂是两个相互联系的竞争过程，而塑性变形受阻导致裂纹生核和塑性变形发展导致裂纹长大是构成断裂过程的两个基本要素。（2分）第 1 页 共 2 页韧性断裂的机理是：在外力的作用下，工件产生很大的塑性变形，位错在滑移面上

4、不断运动和增殖，当裂纹长大到临界尺寸时，裂纹便开始失稳扩展直到最后断裂。（1分）要控制韧性断裂应当从两个大的方面着手：一是减少裂纹产生的可能性，就是要降低变形程度，减小工件内部的拉一拉、增大静水压力等，二是促进裂纹的疗复，即增加回复、再结晶的速度。（2分）5. 应力偏张量和应力球张量的物理意义是什么？在一般情况下，应力张量可以表示为两个张量之和的形式 =x-myxzxm00 ijxyy-mzy+¨0m(2分)xzyzz-m00m第一个张量称为偏差应力张量，第二个张量称为球应力张量。（1分）球应力张量只能改变物体内给定微元的体积而不改变它的形状；偏差应力张量则只能改变微元的形状而不改变

5、其体积，在研究物体的塑性变形时有重要意义，偏差应力张量二次不变量可以作为金属屈服的判据。（2分）6. 试解释何为轴对称变形状态？画出与其对应的应力状态、应变状态图示。当旋转体承受的外力对称于旋转轴分布时，则物体内质点所处的应力状态称为轴对称应力状态，相应的变形为轴对称变形。（1分）其对应的应力状态、应变状态图示如下：（4分）7. 画图说明完全粗糙的接触面上的应力边界条件。（主应力、切应力、滑移线及应力圆） k-k8.试写出最大塑性功原理的表达式，并说明式中各项的意义。'*' ijij)dijdV0 （2分）F3. 一中心扇形场，圆弧是线，径向是线，若AB上mk，试求AC线上的m

6、。式中 ，dij符合应力应变关系的应力偏量和应变增量；'ij由于AB、AC都为直线，所以其上的静水压力不变。（2满足同一屈服准则的任意应力偏量。 （2分）它表明符合增量理论关系的应力状态与塑性应变增量所耗塑性应变功为最大 （1分）二、计算题（60分，每题10分）600200ij 60-15001. 已知一点的应力状态 Mpa，试求应力空间中x-2y+2z=1的斜 00-100*'ij根据汉盖应力方程：mB2kB=mC2kC(沿滑移线）（4分） mCmB2k(B-C)=-k-2k=-(1+)k（4分）634. 如图所示的薄壁圆管受压力P和扭矩M的作用而屈服，试写出此情况下的密赛斯

7、屈服准则和屈雷斯卡屈服准则的表达式。n截面上的正应力 和切应力 为多少？n122 l，m，n(3分）222222222（2）2（2）2（2）212Slmn20060（）026.7MPaxxxyzx 3312Syxylymxzn=60（150）（）0120MPa33Szxzlzymzn00（100）86.7MPa(3分） 3222nxl+ymzn（2xylmyzmnzxnl)12222212 200（）(150）（）(100）（）（26000）333332222SxSySzn78.7MPa (2分）P+()2+2 2=0 3=-()2+2 (=)(3分）2222A根据屈雷斯卡屈服准则：1-3=s

8、，得2+42=s2 (3分）x= xy= y=zxz=yz=0 (1分）1 =1222根据mises(x-y)2+(y-z)2+(z-x)2+6(xy+zy+xz)=s有2+32=s2 (3分）x0.01，y0.05，z0，xy0.08，yzzx=0，5. 物体中一点应变状态为试求主应变。x-22.266.744.426.7115.6MPa (2分）yxx-zyn=yxzxzxzyx-(4分)=0得的三次方程3-J12-J2-J3=0222J1=x+y+z=0.06 J2=-(xy+yz+zx)+xy+zy+xz=5910-4 J3=02.圆柱体周围作用有均布压应力，如图所示。用主应力法求出镦

9、出力P,（）画出力学分析图 （2分） （）写出力平衡方程rzrr-+=0（1分）rzr假设r均匀分布，与Z无关，由于是圆柱体，所以r与也无关， rdr2故，假设剪应力zr在Zzrrdrzh根据体积不变条件Vrz ，有dr=d，r根据mises的应力应变关系有：根据mises屈服准则，可得近似表达式为：rd2(4分)3-0.062-5910-4=0(2分)解得： 1=11.310-2 2=0 3=-5.310-26. 已知一点的应力状态如图所示，试写出其应力偏量并画出主应变简图。-100-150-200'=-150 1'=-100+150=50 2=-150+150=03' 3=-200+150=