金属塑性成形原理习题集

《金属塑性成形原理》习题集运新兵编模具培训中心二OO九年四月《金属塑性成形原理》习题集PAGE1第一章金属的塑性和塑性变形什么是金属的塑性？什么是变形抗力？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？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？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？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？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？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？摩擦在金属塑性成形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？塑性成形中的摩擦机理是什么？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？塑性成形中对润滑剂有何要求？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什么是求和约定？张量有哪些基本性质？什么是点的应力状态？表示点的应力状态有哪些方法？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？什么是主应力、主剪应力、八面体应力？什么是等效应力？有何物理意义？什么是平面应力状态、平面应变的应力状态？什么是点的应变状态？如何表示点的应变状态？什么是应变球张量、应变偏张量和应变张量不变量？什么是主应变、主剪应变、八面体应变和等效应变？说明应变偏张量和应变球张量的物理意义？塑性变形时应变张量和应变偏张量有和关系？其原因何在？平面应变状态和轴对称状态各有什么特点？已知物体中一点的应力分量为，试求方向余弦为，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）。一20号钢圆柱毛坯，原始尺寸为φ50mm×50mm，在室温下压缩至高度h=25mm，设接触表面摩擦剪应力。已知Mpa，试求所需的变形力P和单位流动压力p。用主应力法求开式冲孔过程中的压下力P。板料拉深某瞬间如图所示，试用主应力法求解其凸缘变形区的应力分布（注：为简化计算，可不考虑变形区的加工硬化，且β近似取1.1）。什么是滑移线？什么是滑移线场？滑移线求解塑性成形问题的思路是什么？为什么说滑移线法理论上只适用于解理想刚塑性材料的平面应变问题？在什么情况下平面应力问题也可以用滑移线求解？应注意什么？滑移线法有哪些应力边界条件？如何判断边界上的α和β滑移线？汉基应力方程有什么意义？已知某理想刚塑性体在高温下产生平面塑性变形，其滑移线场如图所示，α线是直线族，β线是一族同心圆，MPa，K=60MPa。试求C、D点的应力状态。试用滑移线法求光滑平冲头压入两边为斜面的半无限体坯料时的载荷P（如图）。设冲头宽度为2b，长为l，且l>>2b。试用滑移线法求光滑平冲头压入开有深槽的半无限体坯料时的载荷P（如图）。设冲头宽度为2b，长为l，且l>>2b。如图所示用平底模正挤压板料，挤压前坯料厚度为H，挤出后板料厚度为h，挤压比H/h=2。板料宽度为B，且B>>H，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。一尖角为2γ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。什么是最大散逸功原理？什么是上限法原理？什么是变形功法？其基本原理使什么？一平冲头压入某刚塑性材料的半无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。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。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。设平冲头压入半无限体时的刚性块模式如图所示，求（1）当α=45°时的上限解；（2）最佳上限解时的α角和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，分析说明其原因。如图所示，在两平行平板间均匀压缩一高为h、宽为b、长为l的条料，若l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τ=μS，试用变形功法计算压缩时的单位变形力。简述有限元法的一般解题步骤。对连续体进行单元划分时应注意什么？什么是位移模式？什么是形状函数？简述刚塑性材料的不完全广义变分原理。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正应力剪应力14．，，，，15．17．，第三章屈服准则7．8．9．=1\*GB3①Tresca处于塑性状态Mises处于塑性状态=2\*GB3②Tresca处于塑性状态Mises处于塑性状态=3\*GB3③Tresca应力状态不存在Mises应力状态不存在=4\*GB3④Tresca处于塑性状态Mises处于弹性状态第四章本构方程3．，，，5．1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(є/0.223)0.223=611.5є0.2237．0.194第六章塑性成形问题的解法3.镦粗力为单位流动压力p=5．11.对D点：，，对C点：，，12．