《金属塑性成形原理》试卷及答案

《金属塑性成形原理》试卷及答案一、填空题1.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：，则单元内任一点外的应变可表示为＝。2.塑性是指：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。3.金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。4.等效应力表达式：。5.一点的代数值最大的__主应力__的指向称为第一主方向，由第一主方向顺时针转所得滑移线即为线。6.平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σz=。7．塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦。8．对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性。9．就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性提高。10．钢冷挤压前，需要对坯料表面进行磷化皂化润滑处理。11．为了提高润滑剂的润滑、耐磨、防腐等性能常在润滑油中加入的少量活性物质的总称叫添加剂。12．材料在一定的条件下，其拉伸变形的延伸率超过１００％的现象叫超塑性。13．韧性金属材料屈服时，密席斯（Mises）准则较符合实际的。14．硫元素的存在使得碳钢易于产生热脆。15．塑性变形时不产生硬化的材料叫做理想塑性材料。16．应力状态中的压应力，能充分发挥材料的塑性。17．平面应变时，其平均正应力ｍ等于中间主应力２。18．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低。19．材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为１＝０.1，第二次的真实应变为２＝０.25，则总的真实应变＝0.35。20．塑性指标的常用测量方法拉伸试验法与压缩试验法。21．弹性变形机理原子间距的变化；塑性变形机理位错运动为主。二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上1．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响A工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于；2．塑性变形时不产生硬化的材料叫做A。Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想弹性材料；Ｃ、硬化材料；用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为B。Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法；韧性金属材料屈服时，A准则较符合实际的。Ａ、密席斯；Ｂ、屈雷斯加；Ｃ密席斯与屈雷斯加；5．由于屈服原则的限制，物体在塑性变形时，总是要导致最大的A散逸，这叫最大散逸功原理。Ａ、能量；Ｂ、力；Ｃ、应变；硫元素的存在使得碳钢易于产生A。Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性；应力状态中的B应力，能充分发挥材料的塑性。Ａ、拉应力；Ｂ、压应力；Ｃ、拉应力与压应力；平面应变时，其平均正应力ｍB中间主应力２。Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于；钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性B。Ａ、提高；Ｂ、降低；Ｃ、没有变化；10．多晶体经过塑性变形后各晶粒沿变形方向显著伸长的现象称为A。Ａ、纤维组织；Ｂ、变形织构；Ｃ、流线；三、判断题1．按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=0.5。（×）2．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响小于工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。（×）3．静水压力的增加，对提高材料的塑性没有影响。（×）4．在塑料变形时要产生硬化的材料叫理想刚塑性材料。（×）5．塑性变形体内各点的最大剪应力的轨迹线叫滑移线。（√）6．塑性是材料所具有的一种本质属性。（√）7．塑性就是柔软性。（×）6.简述塑性成形中对润滑剂的要求。答：（1）润滑剂应有良好的耐压性能，在高压作用下，润滑膜仍能吸附在接触表面上，保持良好的润滑状态；（2）润滑剂应有良好耐高温性能，在热加工时，润滑剂应不分解，不变质；（3）润滑剂有冷却模具的作用；（4）润滑剂不应对金属和模具有腐蚀作用；（5）润滑剂应对人体无毒，不污染环境；（6）润滑剂要求使用、清理方便、来源丰富、价格便宜等。7．简述金属塑性加工的主要优点?答：（1）结构致密，组织改善，性能提高。（2）材料利用率高，流线分布合理。（3）精度高，可以实现少无切削的要求。（4）生产效率高。六、计算题1．圆板坯拉深为圆筒件如图1所示。假设板厚为t,圆板坯为理想刚塑性材料，材料的真实应力为S，不计接触面上的摩擦,且忽略凹模口处的弯曲效应,试用主应力法证明图示瞬间的拉深力为：（a）拉深示意图（b）单元体图1板料的拉深答：在工件的凸缘部分取一扇形基元体，如图所示。沿负的径向的静力平衡方程为：展开并略去高阶微量，可得：由于是拉应力，是压应力，故，得近似塑性条件为：联解得：式中的2．如图2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。图2解：取半无限体的半剖面，对图中基元板块（设其长为l）列平衡方程：（1）其中，设，为摩擦因子，为材料屈服时的最大切应力值，、均取绝对值。由(1)式得：（2）采用绝对值表达的简化屈服方程如下：（3）从而（4）将（2）（3）（4）式联立求解，得：（5）在边界上，，由（3）式，知，代入（5）式得：最后得：（6）从而，单位流动压力：（7）3．图3所示的圆柱体镦粗，其半径为re，高度为h，圆柱体受轴向压应力Z，而镦粗变形接触表面上的摩擦力＝０.２Ｓ（Ｓ为流动应力），ze为锻件外端（r=re）处的垂直应力。（1）证明接触表面上的正应力为：（2）并画出接触表面上的正应力分布；（3）求接触表面上的单位流动压力ｐ，（4）假如re＝100MM，Ｈ＝150MM,Ｓ=500MPa，求开始变形时的总变形抗力Ｐ为多少吨？解：（1）证明该问题为平行砧板间的轴对称镦粗。设对基元板块列平衡方程得：因为，并略去二次无穷小项，则上式化简成：假定为均匀镦粗变形，故：图3最后得：该式与精确平衡方程经简化后所得的近似平衡方程完全相同。按密席斯屈服准则所写的近似塑性条件为：联解后得：当时，最后得：（3）接触表面上的单位流动压力为：=544MP（4）总变形抗力:=1708T4．图4所示的一平冲头在外力作用下压入两边为斜面的刚塑性体中，接触表面上的摩擦力忽略不计，其接触面上的单位压力为q，自由表面AH、BE与X轴的夹角为，求：（1）证明接触面上的单位应力q=K（2++2）；（2）假定冲头的宽度为2b，求单位厚度的变形抗力P；图4解：（1）证明1）在AH边界上有：故，屈服准则：得：2）在AO边界上：根据变形情况：按屈服准则：沿族的一条滑移（OA1A2A3A（2）单位厚度的变形抗力：5．图5所示的一尖角为2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，接触表面上的摩擦力忽略不计，其接触面上的单位压力为p，自由表面ABC与X轴的夹角为，求：（1