中南大学金属塑性加工原理试题2013.12

1、-学院专业班级学号姓名-中南大学考试一试卷（答案与评分细节）20122013学年二学期金属塑性加工原理课程时间110分钟64学时，4学分，闭卷，总分100分，占总评成绩70%2014年1月6日线注意：所有答案均写在答题纸上，试卷上作答无效封题号一二三四五六七八九十共计密卷满分1024302212100评得分评卷人复查人理塑性变形力学部分处分一、填空题（每空2分，共30分）0按1.1Tresca折服准则与Mises折服准则的区别在于后者考虑了_中间主应绩得分力_的影响；二者在_有两个主应力分量相等的应力_状态下一致，在_成试评卷平面应变/纯剪切应力_状态下差别最大，最大差别_1.154_倍。考者

2、人1.2pPp2：（-1）：违单向拉伸应力状态的塑性应变增量之比d1:d2:d3，息pPp信（-1）；纯剪切应力状态下的塑性应变增量之比d1:d2:d31:0：（-1）。生考1.3已知平面应变状态下某点的应变分量x0,y0.50,xy0.50，写填则该点的应变张量为：准不1.00.250外线ij00.250.50(i,jx,y,z)。封000密，题1.4如下图，关于某种应变硬化材料，沿着OA单向施加答拉应力到A点开始发生塑性折服，持续增加载荷到C点，要不产生C的应变；同样，对该材料施加剪应力到B点，开始题一（4）图内发生塑性折服；或许同时施加拉伸和剪切应力，抵达F点开线OB或OF分别增加载荷到

3、D和E点，其等效应变封始发生塑性折服。沿着E=D=C。密（1）沿DE曲线，由D点到E点，等效应变E=D，这种加载路径称为：中性变载；（2）沿OFE路径加载，该加载方式属于比率加载（比率加载/非比率加载）。（3）由E点卸载到F点的过程中，等效应力-应变呈线性关系（线性关系/非线性关系）。（4）若对该材料施加剪应力到B点，然后卸载到O点，则其剩余等效塑性应变量等于零（大于零/小于零/等于零）。线1.5与Levy-Mises增量理论相比，Prandtl-Reuss增量理论考虑了塑性变形过程中的弹性变封形分量。关于小塑性应变问题的求解，两者中更合适的是Prandtl-Reuss增量理论。密卷1.6标距

4、为10mm的拉伸试样进行单向拉伸时，夹头速度为V0=5mm/s，则拉伸初始工程应变评速率为：el/l0(1510)/101t0.5s，初始真应变速率为：1trln(l1/l0)ln(15/10)0.4s1t11=WORD完整版-可编写-专业资料分享=得分二、剖析计算题（共20分）评卷人2.1试推导在z方向受拘束的平面应变问题的Mises和Tresca折服条件表达式。0,0.5）（此题（平面应变问题：zyxzx7分）解：1(xy)01(y)zzzxE2yxzx0yzzx0（2分）Mises折服条件：22222222xyyzzx6xyyzzxs（2分）222212yxyx6222xy2xyxyxy

5、s22322Tresca折服条件：xyxy2,xyxy2（3分）122xy322xy213s2xy22xys21xy222xy4s2.2Levy-Mises增量理论的假定有哪些？（此题4分）答：Levy-Mises增量理论的假定有：(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)材料切合Mises折服准则；(3)每一加载刹时，应力主轴与应变增量主轴重合；(4)塑性变形时体积不变；2.3试简要描绘采用工程法（主应力法）进行塑性力学解析的基本步骤和要点。（此题9分）答：工程法又称为切块法（Slabmethod），或主应力法。它是一种近似解析法，经过对物体应力状态作一

6、些简化假定，成立以主应力表示的简化平衡微分方程和近似塑性条件，然后联合边界条件联立求解。其基本步骤和要点如下：1）将实际变形过程视详细情况简化为平面应变问题和轴对称问题，如平板压缩、宽板轧制、圆柱体镦粗、棒材挤压和拉拔等。（1分）2）假定变形体内的应力散布是平均的，仅是一个坐标的函数，这样便可获得近似的应力平衡微分方程；或直接在变形区内截取单元体切面上的正应力，并假定为主应力且平均散布，由此成立该单元体的应力平衡微分方程（常微分方程）。（2分）3）采用近似的塑性条件。工程法把接触面上的正应力假定为主应力。于是关于平面应变问题，塑性条件(xy)24xy24k2可简化为：xyKf2k或dxdy；关

7、于轴对称问题，塑性条件(rz)23zr2T2可简化为drdz0。4）简化接触面上的摩擦条件。（2分）采用以下两种近似关系：库仑摩擦定律：kfn（滑动摩擦）常摩擦定律：kk（粘着摩擦）-完整版学习资料分享-2s=WORD完整版-可编写-专业资料分享=式中：k摩擦应力；n正应力；k折服切应力（kT/3）；f摩擦系数。（2分）5）简化其余条件。比如不考虑工模具弹性变形的影响，材料变形为均质和各向同性等。（1分）6）联立求解。（1分）-完整版学习资料分享-学院专业班级学号姓名-=WORD完整版-可编写-专业资料分享=塑性加工原理部分得分三、名词解释题（每题2分，共10分）线评卷人3.1动向答复：在热变

8、形过程中所发生的答复现象。封密3.2塑性图：反应金属塑性指标与温度之间的关系图形。卷评3.3热效应：金属在塑性变形过程中的发热现象。3.4附加应力：金属塑性变形过程中，由于不平均变形受到整体性限制而在变形体内惹起的相互平衡的内应力。理3.5第二类再结晶全图：描绘晶粒大小与变形程度及变形温度之间关系处分的图线组成第二类再结晶全图。0按绩1分，共10分）成四、判断题（每题试考4.1冷变形的纤维组织可经过完全再结晶退火消者得分违除。（），评卷人4.2基本应力是实测出来的应力，它等于工作应力、息信附加应力与剩余应力三者的代数和。（）生考4.3剩余应力是变形结束后在工件内残留的一种自相平衡的内应力。写（

9、）填准4.4平辊轧制薄板时，若工作辊中间有凸度，则可能惹起板材中部起浪，不边部开裂的缺陷。（）外线4.5塑性反应的是金属的塑性变形能力的大小，而柔软性反应的是变形封抗力的大小。（）密4.6金属塑性加工时被加工材料与工、模具之间的外縻擦老是给加工，题过程带来不利影响。（）答4.7相比于动向再结晶，动向答复给变形材料造成的软化效果更强烈。要不（）内4.8从微细观的角度剖析，金属材料的平均塑性变形是相对的，不平均线变形是绝对的。（）封密4.94.10线封密卷评-完整版学习资料分享-=WORD完整版-可编写-专业资料分享=得分五、问答题（每题10分，共30分）评卷人5.1什么是平均变形与不平均变形？平

10、均变形需知足什么条件？研究塑性变形散布的基本方法有哪些？答：变形区内各金属质点的变形是位移的连续函数，就是平均变形，反之就是不平均变形。（3分）平均变形需知足的条件是：1）变形体各向同性；2）接触表面没有外縻擦；3）无外端作用；4）变形体在任何瞬间承受相等变形量。（4分）研究塑性变形散布的方法有：1）网格法；2）硬度法；3）比较晶粒法。（3分）5.2画出模锻、平辊轧制、棒材拉拔时的变形力学图。关于低塑性材料，开坯应采用上述方法中的哪一种？为什么？答：模锻的主应力图是三向压缩、主变形图是二向压缩一向延长；平辊轧制的主应力图是三向压缩、主变形图是二向延长一向压缩；拉拔的主应力图二向压缩一向延长、主变形图是二向压缩一向延长。（6分）关于低塑性材料，应采用模锻开坯较好，因为材料整体处于强烈三向压应力状态，且静水压力大。（4分）5.3什么是加工硬化？加工硬化对材料性能及加工过程有何影响?答：金属材料在塑性变形过程（尤其是冷加工过程）中，随着变形量的增加，材料的强度和硬度提高，而塑性与韧性下降的现象，称为加工硬化。（4分）加工硬化材料的内部位错密度提高，点阵畸变加剧，所以强度和硬度提高，使构件的承载能力增强，-完整版学习资料分享-=WORD完整版-可编写-专业资料分享=因