西工大试题资料

1、西北工业大学考试试题（A卷）2004 2005学年第一学期一、填空题：（每题3分，共计30分）1. 塑性是指：2. 金属的超塑性可分为 超塑性和 超塑性两大类。3. 金属单晶体变形的两种主要方式有：和 。4. 影响金属塑性的主要因素有：， 。5. 等效应力表达。6. 常用的摩擦条件及其数学表达式： ，。7. n 平面是指：8. 一点的代数值最大的的指向称为第一主方向，由第一主方7T向顺时针转 N所得滑移线即为 线。9. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力（Tz=10. 在有限元法中：应力矩阵 S= ，单元内部各点位移U= 二、简答题（共计30分）1. 提高金属塑性的主要途径有哪些？ （ 8

2、分）2. 纯剪切应力状态有何特点？ （ 6分）3. 塑性变形时应力应变关系的特点？ （8分）4. Levy-Mises 理论的基本假设是什么？ （8分）三、计算题（共计40分）_ 0 172C _172 001、已知金属变形体内一点的应力张量为L °° “°Mpa ,求：（18 分）（1）计算方向余弦为1=1/2， m=1/2 ， n='的斜截面上的正应力大小。（2）应力偏张量和应力球张量;L，试用主应力法求（3）主应力和最大剪应力;2、如图所示，设有一半无限体，侧面作用有均布压应力单位流动压力p。（ 12分）TP1工5 -1 1P'T3、（ 10

3、分）一理想刚塑性体在平砧头间镦粗到某一瞬间，条料的截面尺寸为2a x 2a，长度为L ,较2a足够大，可以认为是平面变形。变形区由A、B、C、D四个刚性小块组成（如图示），此瞬间平砧头速度为ui =1。（下砧板认为静止不动）32a试画出速端图并用上限法求此条料的单位变形力p西北工业大学考试试题（B卷）2004 2005学年第一学期一、填空题：（每题3分，共计30分）1. 衡量金属或合金的塑性变形能力的数量指标有 和。2. 所谓金属的再结晶是指勺过程3. 金属热塑性变形机理主要有： 、和4. 请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量5.对应变张量勺，请写出其八面体线变"-与八面体切

4、应变二的表达式6.1864年法国工程师屈雷斯加（H.Tresca ）根据库伦在土力学中研究成果，并从他自已所做的金属挤压试验，提出材料的屈服与最大切应力有关，如果采用数学的方式，屈雷斯加屈服条件可表述为 o7. 金属塑性成形过程中影响摩擦系数的因素有很多，归结起来主要有、等几方面的因素。8. 变形体处于塑性平面应变状态时，在塑性流动平面上滑移线上任一点的切线方向即为该点的 最大切 应力方向。对于理想刚塑性材料处于平面应变状态下，塑性区内各点的应力状态不同其实质只是 不同，而各点处为材料常数。9. 在众多的静可容应力场和动可容速度场中，必然有一个应力场和与之对应的速度场，它们满足全部的静可容和动

5、可容条件，此唯一的应力场和速度场，称之为 力场和速度场，由此导出的载荷，即为 荷，它是唯一的。10. 设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示：起（屯尹）二口 +卫2工+住" ''.十亠，则单元内任一点外的应变可表示为二、简答题（共计20分）1试简述提高金属塑性的主要途径。2. 请简述应变速率对金属塑性的影响机理。3请简述弹性变形时应力-应变关系的特点。4. 请简述有限元法的基本思想。三、计算题1. （ 15分）对于直角坐标系Oxyz内，已知受力物体内一点的应力张量为100-疔违二01001001 0宀八治/亠、几| nL，应力单位为Mpa，（1 ）

6、画出该点的应力单元体；（2 ）求出该点的应力张量不变量、主应力及主方向、最大切应力、八面体应力、应力偏张量及应力球张量。2. 如图所示，设有一半无限体，侧面作用有均布压应力；|，试用主应力法求3. （ 10分）模壁光滑平面正挤压的刚性块变形模型如下所示，试计算其单位挤压力的上限解P，设材料的最大切应力为常数 K。西北工业大学考试试题（A卷）2005 2006学年第一学期一、填空题：（每题3分，共计30分）1. 金属塑性成形有如下特点： 、 、2. 按照成形的特点，一般将塑性成形分为 和两大类。按照成形时工件的温度还可以分为 、和 三类。3. 金属的超塑性分为 和 两大类。4. 晶内变形的主要方

7、式和单晶体一样分为 和。 其中变形是主要的，而 变形是次要的，一般仅起调节作用。5. 冷变形金属加热到更高的温度后，在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶，直至完全取代金属的冷变形组织，这个过程称为金属的 。6. 常用的摩擦条件及其数学表达式 。7. 研究塑性力学时，通常采用的基本假设有 、体积力为零、初应力为零、 。8. n 平面是指： 。9. 设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示：*F.'勾卜二''7小叫+咛曲,则单元内任一点的应变可表示为L 10. 在有限元法中：应力矩阵S= 、单元内部各点位移U= 一 一 二、简答题(共计20分)1

8、. 纯剪切应力状态有何特点？2. 简述最大逸散功原理？并写出其数学表达式。3. 简述塑性变形时应力-应变关系的特点。4. 简述Levy-Mises增量理论三、计算题1.( 20分)对于直角坐标系旳-内，已知受力物体内一点的应力张量为50-宁0-5CI-505(Mpa )(1 )画出该点的应力单元体;(2 )求出该点的应力张量不变量、主应力及主方向、最大切应力、八面体应力、应力偏张量及应力球张量。, 1 1/ = m = rK =(3 )求出外法面方向余弦为： 工 的斜切面上的全应力、正应力 和切应力2. （ 10分）图1、图2表示 拉延过程中的某一瞬间的变形区 ，试用主应 力法求凸缘变形区的径

9、向应力和周向应力表达式。（为简化计算，假设拉延过程中板厚不变，且暂不考虑外摩擦影响，并假设整个凸缘区的真实应力为某一平均值 -）0图1拉延过程的变形区 图2凸缘部分基元体上的作用力3. （ 10分）如图3所示，为反挤压时的变形滑移线场，试绘出速端图，并求出单位挤压力P 0图3反挤压滑移线场4. （ 10分）模壁光滑平面正挤压的刚性块变形模式如图4所示，试计算其单位挤压力的上限解 P，设材料的最大切应力为常数 K o图4正挤压示意图西北工业大学考试试题（B卷）2005 2006学年第一学期1.、填空题：（每题3分，共计30分）2.所谓金属的再结晶是指的过程。3.金属热塑性变形机理主要有:和等。4

10、.请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量5.对应变张量，请写出其八面体线变-与八面体切应变衡量金属或合金的塑性变形能力的数量指标有二的表达式。6.1864年法国工程师屈雷斯加（H.Tresca ）根据库伦在土力学中研究成果， 并从他自已所做的金属挤压试验，提出材料的屈服与最大切应力有关，如果采用 数学的方式，屈雷斯加屈服条件可表述为。7. 金属塑性成形过程中影响摩擦系数的因素有很多，归结起来主要有 、等几方面的因素。8. 变形体处于塑性平面应变状态时，在塑性流动平面上滑移线上任一点的切线方向即为该点的 最大切 应力方向。对于理想刚塑性材料处于平面应变状态下，塑性区内各点的应力状态不同其实

11、质只是 不同，而各点处为材料常数。9. 在众多的静可容应力场和动可容速度场中，必然有一个应力场和与之对应的速度场，它们满足全部的静可容和动可容条件， 此唯一的应力场和速度场，称之为应力场和速度场，由此导出的载荷，即为载荷，它是唯一的。10. 设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示：起（屯尹）二两 +吨2工+总" 1 1亠，则单元内任一点外的应变可表示为二、简答题（共计20分）1试简述提高金属塑性的主要途径。2. 请简述应变速率对金属塑性的影响机理。3请简述弹性变形时应力-应变关系的特点。4. 请简述有限元法的基本思想。三、计算题1. （ 15分）对于直角坐标系Ox

12、yz内，已知受力物体内一点的应力张量为10 0违二 01001001 0 宀八 m、/ , IV nL，应力单位为Mpa，（1 ）画出该点的应力单元体；（2 ）求出该点的应力张量不变量、主应力及主方向、最大切应力、八面体应力、应力偏张量及应力球张量。2. 如图所示，设有一半无限体，侧面作用有均布压应力；|，试用主应力法求单位流动压力p。（ 10分）3. （ 10分）模壁光滑平面正挤压的刚性块变形模型如下所示，试计算其单位挤压力的上限解P，设材料的最大切应力为常数 K评分标准西北工业大学考试试题（A卷）2004 2005学年第一学期一、填空题：（每题3分，共计30分）1. 塑性是指：_在外力作用

13、下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能 力。2. 金属的超塑性可分为 细晶 超塑性和 相变 超塑性两大类。3. 金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。4. 影响金属塑性的主要因素有：化学成份，组织，变形温度，应变速率，变形力学条件5.等效应力表达式:孑二訂（时灯+匕_还）3（込_%+6（疡+兔+咼6. 常用的摩擦条件及其数学表达式：库伦摩擦条件* "I ,常摩擦条件-人二。7. n平面是指：通过坐标原点并垂于等倾线的平面，其方程为_五+丐+馮=08. 一点的代数值最大的_主应力的指向称为第一主方向，由第一主方7T向顺时针转 '所得滑移线即为 二线。9. 平面变形问

14、题中与变形平面垂直方向的应力(T z =1 -10. 在有限元法中：应力矩阵目戶【°m,单元内部各点位移u= EK® 二、简答题(共计30分)1. 提高金属塑性的主要途径有哪些？ (8分)答：提高金属塑性的途径有以下几个方面：(1) 提高材料成分和组织的均匀性；2'(2) 合理选择变形温度和应变速率；2'(3) 选择三向压缩性较强的变形方式；2'(4) 减小变形的不均匀性。2'2. 纯剪切应力状态有何特点？ ( 6分)答：纯剪切应力状态下物体只发生形状变化而不发生体积变化。 2'纯剪应力状态下单元体应力偏量的主方向与单元体应力张量的主

15、方向一致，平均应力I：。2'其第一应力不变量也为零。2'3. 塑性变形时应力应变关系的特点？ (8分)答：在塑性变形时，应力与应变之间的关系有如下特点：(1) 应力与应变之间的关系是非线性的，因此，全量应变主轴与应力主轴不一定 重合。(2) 塑性变形时，可以认为体积不变，即应变球张量为零，泊松比：一工。(3) 对于应变硬化材料，卸载后再重新加载时的屈服应力就是报载时的屈服应力，比初始屈服应力要高。2'(4) 塑性变形是不可逆的，与应变历史有关，即应力-应变关系不再保持单值关系。2'4. Levy-Mises理论的基本假设是什么？ ( 8分)答：Levy-Mise

16、s 理论是建立在以下四个假设基础上的：(1) 材料是刚塑性材料，即弹性应变增量为零，塑性应变增量就是总的应变增量；(2) 材料符合Mises屈服准则，即 _ ：;2'(3) 每一加载瞬时，应力主轴与应变增量主轴重合； 2' 塑性变形时体积不变，即 u r； m u:亠'，所以应变增量张量就是应变增量偏张量，即'"I 2'三、计算题(共计40分)1、已知金属变形体内一点的应力张量为 01720 1720000100Mpa，求：(18 分)(1) 计算方向余弦为1=1/2，m=1/2，n=二的斜截面上的正应力大小(2) 应力偏张量和应力球张量;(3

17、) 主应力和最大剪应力；解：(1)可首先求出方向余弦为(l,m,n的斜截面上的应力(JI )=86(MPa)=172*- + 0*-+02 2(MPa)0*1 + 0 *=1-100*= 502 (MPa)1L-IizL-14'进一步可求得斜截面上的正应力门CMPa)(2)该应力张量的静水应力为=1(0 + 0 + 100)= 33.33 (MPa)其应力偏张量-33 331720172-33.330(MPa)0066.67-2'33330 0爲二(I 33 330CMPa)应力球张量003333(3)在主应力面上可达到如下应力平衡W)1720 一rr172(0-b)0000(

18、IOOp)J-r0其中-_欲使上述方程有解，则(0-1720172 (0-6)0=01'00100 _ 口) 即：111 ： 解之则得应力张量的三个主应力2'CTj_ = 172=100 MPa.c = -172 MPa对应地，可得最大剪应力张冷©一巧)二MPa1'2、如图所示，设有一半无限体，侧面作用有均布压应力'，试用主应力法求单位流动压力p。( 12分)取半无限体的半剖面，对图中基元板块（设其长为I ）列平衡方程:二二丨込 I 几-；:-（1）. 2'其中，设丁“江，喇为摩擦因子，芒为材料屈服时的最大切应力值，、均取绝对值。由(1)式得a

19、cr = dx克(2 )2'采用绝对值表达的简化屈服方程如下-.-'（ 3 ） 1'从而川匚（ 4 ）2'将（2 ）（ 3 ）（ 4 ）式联立求解，得2'在边界上由（3 ）式，知-,代入（5 ）式得C =2'最后得2mK(Bh +2-kcr01'p = = p cr1 + 4斗F呼$4心丿从而，单位流动压力（7 ）2'3、（ 10分）一理想刚塑性体在平砧头间镦粗到某一瞬间，条料的截面尺寸为2a x 2a，长度为L ,较2a足够大，可以认为是平面变形。变形区由A、B、C、D四个刚性小块组成（如图示），此瞬间平砧头速度为 ui =1。

20、（下砧板认为静止不动）P*。解：根据滑移线理论，可认为变形区由对角线分成的四个刚性三角形组成。刚性块B、D为死区，随压头以速度u相向运动；冈性块A、C相对于B、 D有相对运动（速度间断），其数值、方向可由速端图完全确定。2'u * oA = u * oB = u * oC = u * oD =u/sin根据能量守恒2P * 1 = K ( u * oA + u * oB -+ u * oC -+ u * oD -)又一丄=丄一 =1 a1 '£所以单位流动压力 P *=2K2'西北工业大学考试试题（B卷）2004 2005学年第一学期一、填空题：(每题3分，共

21、计30分)1.衡量金属或合金的塑性变形能力的数量指标有伸长率和断面收缩率。2.所谓金属的再结晶是指 冷变形金属加热到更高的温度后，在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶，直至完全取代金属的冷变形组织3.金属热塑性变形机理主要有：晶内滑移、晶内孪生、的过程。晶界滑移和扩散蠕变等。影响金属塑性的主要因素有：化学成分、组织、变形温度变形速度、应力状态。rCT - (TTr(r00 r寵¥AS琨1- CL,Joc0尸BE+o04.请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量5.对应变张量，请写出其八面体线变'与八面体切应变j的表达式。6.1864年法国工程师屈雷斯加(H.Tr

22、esca )根据库伦在土力学中研究成果， 并从他自已所做的金属挤压试验，提出材料的屈服与最大切应力有关，如果采用数学的方式，屈雷斯加屈服条件可表述为7. 金属塑性成形过程中影响摩擦系数的因素有很多， 归结起来主要有 金属的种 类和化学成分、工具的表面状态、接触面上的单位压力、变形温度、变 形速度等几方面的因素。8. 变形体处于塑性平面应变状态时，在塑性流动平面上滑移线上任一点的切线 方向即为该点的 最大切 应力方向。对于理想刚塑性材料处于平面应变状态下，塑性区内各点的应力状态不同其实质只是平均应力 不同，而各点处的最大 切应力£为材料常数9. 在众多的静可容应力场和动可容速度场中，必

23、然有一个应力场和与之对应的速度场，它们满足全部的静可容和动可容条件， 此唯一的应力场和速度场，称之 为 真实 应力场和 真实 速度场，由此导出的载荷，即为 真实 载荷，它是唯一 的。10. 设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示：起(屯尹)二两 +吨2工+盘" ' ' '：；，则单元内任一点外的应变可表示为口 2二、简答题(共计20分)1 、试简述提高金属塑性的主要途径。答：可通过以下几个途径来提高金属塑性：(1) 提高材料的成分和组织的均匀性；(2) 合理选择变形温度和变形速度；(3) 选择三向受压较强的变形方式；(4) 减少变形的不均匀

24、性。2、请简述应变速率对金属塑性的影响机理。答：应变速度通过以下几种方式对塑性发生影响：(1) 增加应变速率会使金属的真实应力升高，这是由于塑性变形的过程比较复 杂，需要有一定的时间来进行。(2) 增加应变速率，由于没有足够的时间进行回复或再结晶， 因而软化过程不充 分而使金属的塑性降低。(3) 增加应变速率，会使温度效应增大和金属的温度升高， 这有利于金属塑性的 综上所述，应变速率的增加，既有使金属塑性降低的一面，又有使金属塑性增加 的一面，这两方面因素综合作用的结果，最终决定了金属塑性的变化。3、请简述弹性变形时应力-应变关系的特点。 答：弹性变形时应力-应变关系有如下特点：(1) 应力与

25、应变完全成线性关系，即应力主轴与全量应变主轴重合。(2) 弹性变形是可逆的，与应变历史(加载过程)无关，即某瞬时的物体形状、 尺寸只与该瞬时的外载有关，而与瞬时之前各瞬间的载荷情况无关。(3) 弹性变形时，应力球张量使物体产生体积的变化，泊松比 I - < - o4、请简述有限元法的思想。答：有限元法的基本思想是：(1) 把变形体看成是有限数目单元体的集合， 单元之间只在指定节点处铰接，再 无任何关连，通过这些节点传递单元之间的相互作用。 如此离散的变形体，即为 实际变形体的计算模型；(2) 分片近似，即对每一个单元选择一个由相关节点量确定的函数来近似描述其 场变量(如速度或位移)并依据

26、一定的原理建立各物理量之间的关系式；(3) 将各个单元所建立的关系式加以集成，得到一个与有限个节点相关的总体方 程。解此总体方程，即可求得有限个节点的未知量(一般为速度或位移)，进而求 得整个问题的近似解，如应力应变、应变速率等。所以有限元法的实质，就是将具有无限个自由度的连续体，简化成只有有限个自 由度的单元集合体，并用一个较简单问题的解去逼近复杂问题的解。三、计算题1、( 15分)对于直角坐标系Oxyz内，已知受力物体内一点的应力张量为10 0 -10-碍二 01001001 0 宀八 m、/ , IV nL，应力单位为Mpa，(1) 画出该点的应力单元体；(2) 求出该点的应力张量不变量、主应力及主方向、最大切应力、八面体应力、 应力偏张量及应力球张量。解：(1)该点的应力单元体如下图所示（2）应力张量不变量如下厶二何十丐»込）二10耳=一%円+巧丐+理 -=-（-100-100+100） + 100 = 200 .入=耳齐 2守无-3齐：+V +耳吊*）= -1000+1000 = 0故得应力状态方程为-10-20070解之得该应力状态的三个主应力为" - 1 - -；1（ Mpa）2'设主方向为 '，则主应力与主方向满足如下方程（碍一RAt刑啊十抵