!12-!金属塑性成形原理复习题

金属塑性成形原理复习题金属塑性成形的特点有哪些？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？何谓主切应力、八面体应力和等效应力？平面应力状态、平面应变状态、及纯切应力状态各有何特点？如何绘制应力圆?如何利用应力圆确定任一斜截面的应力?6何谓主平面?何谓主应力?何谓单向应力状态、二向应力状态和三向应力状态?何谓应变增量、应变速率、位移速度？陈述下列术语的物理含义：线应变，工程切应变，对数应变，主应变，主切应变，最大切应变，等效应变，对数应变有何特点？它与相对线应变有何关系？小应变几何方程和变形协调方程各如何表示？它们有何意义？13何谓广义胡克定律?塑性加工时的变形程度有哪几种表示方法？各有何特点？何谓屈服准则？常用屈服准则有哪两种（简要描述）？Tresca屈服准则；Mises屈服准则；解释下列概念：条件应力；真实应力；理想塑性；弹塑性硬化；刚塑性硬化。弹塑性硬化（即，弹塑性硬化材料在塑性变形时，既要考虑塑性变形之前的弹性变形，又要考虑加工硬化的材料，这种材料在进入塑性状态后，如应力保持不变，则不能进一步变形。只有在应力不断增加，也即在加载条件下才能连续产生塑性变形）；刚塑性硬化（在研究塑性变形时，不考虑塑性变形之前的弹性变形，但需要考虑变形过程中的加工硬化材料）；根据体积不变条件，塑性变形时的泊松比v等于0.518什么叫包申格效应（Bauschingereffect）?该效应怎样消除？金属塑性加工的摩擦分类及其机理如何？影响摩擦系数的主要因素有哪些？简述塑性加工过程润滑的目的及机理。简述塑性加工工艺润滑剂选择的基本原则。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？何谓金属的超塑性？超塑性变形的基本特点有哪些？超塑性变形的机理是什么？解释下列概念：最小阻力定律；附加应力；残余应力；干摩擦；边界摩擦；流体摩擦。影响塑性变形和流动的因素有哪些？举例分析如何提高金属的塑性？残余应力有哪几类？它会产生什么后果？如何产生、消除？塑性成形中的摩擦有何特点？举例分析其利弊？塑性成形时常用的流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？主应力法的基本原理和求解步骤是什么？

摩擦产生原因有几种学说？主应力法的基本原理和求解步骤是什么？计算题：1单元体应力状态如图所示。试求主应力值和主平面位置解用解析法和应力圆两种方法解此题。(1)用应力圆计算：先作Oct坐标系，选定适当比例尺。量取OA=c=80MPa、xAD=t=-60MPa得D点；再量取OB=c=30MPa,BD'=t=60MPa得D点。连DD'xyyyx与横轴相交于C点，以C点为圆心，DD'为直径，可画出应力圆［图b所示］。c=30MPa、yt=-60c=30MPa、yt=-60MPa代入公式，可得:xc〕c+cmax=—xyc.j2minVc-cIxyl|2、2+t2xy80+30=2\(80-30*K丁J+-60应力圆与横轴c相交于两点M和N,其横坐标即为主应力c和c。由图b可知:13c=c=120MPa,c=c=-10MPamax1min3因为单元体的前后平面上无应力作用，按主应力的顺序规定，主应力c2=0。2(2)用解析法计算:将应力c=80MPax「120MPa=<-10MPa按照关于主应力的记号规定得：c=120MPa,c=0,c=-10MPa23再由公式计算主平面的位置：tg2a2t2(tg2a2t2(—60)-c80-30=2.4得a0=33.7。2如图所示圆筒形薄壁容器（壁厚t远小于直径D）,受到流体内压力P的作用。试求筒壁外表面任一点M处的最大正应力和最大剪应力。n(b)n(b)解由于内压力P的作用，在圆筒横截面上引起正应力L［图b）］,［图C］.若用一对横截面和一对纵向截面（包括圆筒轴线），在圆筒M点处截取单元体ABCD,则单元体的上、下面上作用着应力，左、右面上作用着应力L［图a］。用横截面截取圆筒右部分为研究对象［图b］,由其平衡条件：sX=0,L（nDt）-p警=0求得L=匹4t在长度为L的一段圆筒上，用纵截面截取圆筒上半部分（包括流体）为研究对象，由平衡条件：Sy=0，2b"tL-pLD=0求得：pD2t由于圆表面上无应力’可知单元体的三个主应力为b1=b2=b3=0。因此'圆筒外表面上的最大正应力和最大剪应力分别为：pDb=maxpDb=max2tTmaxpD4t3锅炉直径D=1m,壁厚t=10mm,内受蒸汽压力p=3MPa.是求：壁内主应力及一点的i2i2t2・10b=巴=75MPa,b沁024t3b-bmaxt=+2=37.5MPamax2

4边长为a=10mm的正方体钢块恰好置入刚性模孔中，上面受合力F=9kN的均布力作用.钢块中各点的应力状态相同，钢块的弹性模量E=200GPa,泊松比卩=0.3，求钢块中各点的主应力、主应变和最大剪应力。（类似题：P67的例2-9）（o=o=-38.57MPaq=-90MPa,£’=s=0,s=-3.3410-4,t=25.72MPa）123123max11解:(1)c兰三9S9oMP9°X106=-90MPa3A10§0<10-6£=£=0,C=C12211.•.£=[C_卩(C+C)]E213UCnc=c=3=—38.6MPa121—^c=—90MPa32）c—ct=T3一25.7MPamax2£=£=012c—U(c—c)£=3+2=3.3x10-43E5求图示单元体的主应力和最大剪应力。（平面变形状态）解：c=100,c=20,t=30xyxyc+cic—cc=—a+i：(i片)2+t2=110MPamax2.2xyc+ccc+cc=—xymin2)2+t2=10MPaxyc=110MPa,c=60MPa,c=10MPa123c—c=t3=50MPmax2max综合(综合(1)、(2)可得：0<Q<n/36.应力分量为：2(-—QCOSQ一一3c+Qm2Q=——QCOSQ+Q33sm试证明其恒满足Mises屈服条件，并讨论当Q1"22Q3时，对Q有什么限制？证明：(1)将所给应力分量代入Mises屈服准则可得：(Q1-Q)2+((Q1-Q)2+(Q-Q)2+(Q-Q2Q2233说明所给应力分量恒满足Mises屈服条件。(2)据Q1>Q2>Q3可以写出：2—ascos2—ascosq>+第1个不等式可得：0<Q<n(1)由第2个不等式可得：0<Q<n/3(2)007变形体Z方向的正应变为0（平面变形状态），试证明该方向的正应力等于平均应力。（利用P70的公式：dij=aijdI）_1（）证明：de_0证◎_万匕+◎丿zz2xy由de_Qd九de_&d九_0z1(b—z1(b—&+Qz2xy)_de_q'd九_Cj—q)dX_一zzzm3+Q

xy1即Qz_2+Q

xy8已知直径为200mm壁厚度为4mm的两端封闭的薄壁圆管承受着p_8MPa的内压作用，如果材料的真实应力-应变关系式为Q_500e0.4，试求此时直径的变化量。解：薄壁管切向应力为Q=JQ=Pr_200MPa10t薄壁管轴向应力为Q=Q=P_100MPa2z2t薄壁管径向应力为Q3Qp“根据Q=-(Q—Q丄+(Q—Q丄+(Q—Q丄J2“122331得：示=、3得：示=、3x100MPaQ=Q=Qmz2所以薄壁管轴向没有应变’则e1e=(e—e》+(e~一e丄+(e—e丄=6e=1.155e%122331311将、e代入已知的Q_500e0.4中求得D=212.61mm得：e=61.15x10-3求得D=212.61mm11兀D直径的变化量AD=D-D°=212.61-200=12.61mm9.已知两端封闭的薄壁圆筒，半径为r,厚度为t,受内压P及轴向拉应力a的作用，试求此时圆管的屈服条件。pr解:薄壁圆筒轴向应力b为：a=◎+?TOC\o"1-5"\h\zzz2tpr切向应力bq为：09t径向应力b为：b~orr代入Mises屈服准则化简得，该条件下Mises屈