2019金屬塑形作業(yè)題答案

1、、填空題(括號(hào)內(nèi)為參考答案)1、板料沖壓成形的主要工序有沖裁、彎曲、拉深、(起伏、脹形、翻邊)等。2、衡量金屬或合金的塑性變形能力的數(shù)量指標(biāo)有伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。3、金屬單晶體變形的兩種主要方式有皇移和孿晶。4、金屬熱塑性變形機(jī)理主要有：晶內(nèi)滑移、晶內(nèi)孿生、晶界滑移和擴(kuò)散蠕變等。5、研究塑性力學(xué)時(shí)，通常采用的基本假設(shè)有連續(xù)性假設(shè)、均勻性假設(shè)、初應(yīng)力為零、體積力為零、各向同性假設(shè)、體積不變假設(shè)。6、金屬塑性成形方法主要有拉拔、擠壓、鍛造、拉深、彎曲等。(沖孔、落料、翻邊、)7、金屬的超塑性可分為微細(xì)晶粒(恒溫)超塑性和相變(變態(tài))超塑性兩大類(lèi)。8、金屬單晶體變形的兩種主要方式有：滑移和孿生。9、

2、影響金屬塑性的主要因素有：化學(xué)成分，組織狀態(tài)，變形溫度,應(yīng)變速率,變形力學(xué)條件。10、平面變形問(wèn)題中與變形平面垂直方向的應(yīng)力CT=(ox+ay)/2=am。z11、主應(yīng)力法的實(shí)質(zhì)是將平衡微分方程和屈服方程聯(lián)立求解。二、判斷題1、促使材料發(fā)生塑性變形的外力卸除后，材料發(fā)生的塑性變形和彈性變形都將保留下來(lái)，成為永久變形。(F)2、為了消除加工硬化、減小變形抗力，拉拔成形時(shí)應(yīng)該將坯料加熱到再結(jié)晶溫度以上。金屬材料在塑性變形時(shí)，變形前與變形后的體積發(fā)生變化。(F)3、彈性變形時(shí)，應(yīng)力球張量使物體產(chǎn)生體積的變化，泊松比vV0.5。(T)4、理想塑性材料在發(fā)生塑性變形時(shí)不產(chǎn)生硬化，這種材料在中性載荷時(shí)不可

3、產(chǎn)生塑性變形。(F)5、由于主應(yīng)力圖有九種類(lèi)型，所以主應(yīng)變圖也有九種類(lèi)型。(F)6、八面體平面的方向余弦為l=m=n=1A-'3。(土)(F)7、各向同性假設(shè)是指變形體內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的組織、化學(xué)成分都是均勻而且相同的，即各質(zhì)點(diǎn)的物理性能均相同，且不隨坐標(biāo)的改變而變化。(這是均勻性假設(shè))(F)8、金屬材料在塑性變形時(shí)，變形前與變形后的體積發(fā)生變化。(F)9、金屬材料在完全熱變形條件下無(wú)法實(shí)現(xiàn)拉拔加工。(T)10、塑性變形時(shí)，應(yīng)力偏張量使物體產(chǎn)生體積的變化，泊松比VV0.5。(F)11、理想剛塑性材料在指在研究塑性變形時(shí)，不考慮彈性變形，也不考慮變形過(guò)程中產(chǎn)生加工硬化的材料。(T)12、由于主應(yīng)

4、變圖有三種類(lèi)型，所以主應(yīng)力圖也應(yīng)只有三種類(lèi)型。（F）13、對(duì)數(shù)應(yīng)變和相對(duì)應(yīng)變都是對(duì)變形體變形量大小的度量，塑性大變形時(shí)，沒(méi)什么區(qū)別。（F）14、各向同性假設(shè)是指變形體內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)在各方向上的物理性能、力學(xué)性能均相同，且不隨坐標(biāo)的改變而變化。（T）三、簡(jiǎn)答題1、擠壓成形為什么會(huì)提高金屬材料的塑性？P129P32答：主應(yīng)力狀態(tài)下壓應(yīng)力越多、數(shù)值越大，塑性越好。在擠壓時(shí)金屬材料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，故金屬塑性提高2、塑性變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的特點(diǎn)是什么？P77答：（1）應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系是非線性的，故全量應(yīng)變主軸與應(yīng)力主軸不一定重合；（2）塑性變形時(shí)體積不變，即應(yīng)變球張量為零，泊松比v<0.5；（3

5、）對(duì)應(yīng)變硬化材料，卸載后再重新加載時(shí)的屈服應(yīng)力就是卸載時(shí)的屈服應(yīng)力，比初始屈服應(yīng)力高；（4）塑性變形是不可逆的，與應(yīng)變歷史有關(guān)，即應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系不再保持單值關(guān)系。3、增量理論是建立在四個(gè)假設(shè)基礎(chǔ)上的，請(qǐng)指出這四個(gè)假設(shè)。P79答：（1）、材料是剛塑性體；（2）、材料符合Mises屈服條件；（3）、塑性變形時(shí)體積不變；（4）、每一加載瞬間，應(yīng)力主軸與應(yīng)變?cè)隽恐鬏S重合。（5）、應(yīng)變?cè)隽颗c應(yīng)力偏張量成正比。4、應(yīng)力應(yīng)變中間關(guān)系可決定變形類(lèi)型，請(qǐng)從c2與Qi+3）/2的大小關(guān)系說(shuō)明其對(duì)應(yīng)變類(lèi)型的影響。P78答：（1）當(dāng)G2二91+C3）/2時(shí)，82=°，應(yīng)變狀態(tài)為81>0，82=

6、6;，83<°，且81=83，屬剪切類(lèi)應(yīng)變。當(dāng)C2>（+）/2時(shí)，82>0，應(yīng)變狀態(tài)為81>0,82>0,83<0,屬于壓縮類(lèi)變形。132123（3）當(dāng)Q2<（+）/2時(shí)，82<0，應(yīng)變狀態(tài)為81>0,82<0,83<0,屬于伸長(zhǎng)類(lèi)變形。1321235、請(qǐng)指出應(yīng)力偏張量之三個(gè)不變量J1、J2、J3的意義。P50答：J1表示應(yīng)力分量中靜水應(yīng)力成分。J2具有確切的物理意義（與單位形狀變形能成正比），且與材料屈服有關(guān)。J3決定應(yīng)變類(lèi)型，即J3>0屬拉伸類(lèi)應(yīng)變；J3=0屬于平面應(yīng)變；J3<0屬壓縮類(lèi)應(yīng)變。6、拉深變

7、形時(shí)，為何需要設(shè)置壓邊圈？答：防止起皺。拉深時(shí)凸緣區(qū)易產(chǎn)生切向壓應(yīng)力，較大切向壓應(yīng)力易使板料失去穩(wěn)定，產(chǎn)生波浪狀起伏。7、研究塑性力學(xué)時(shí)，通常采用的基本假設(shè)有哪些？答：連續(xù)性假設(shè)；均勻性假設(shè)；各向同性假設(shè)；初應(yīng)力為零；體積力為零；體積不變。x+yx=0dxdydr_，8、請(qǐng)寫(xiě)出平面應(yīng)變狀態(tài)下的應(yīng)力平衡微分方程表達(dá)式。答：£+云=9、等效應(yīng)力有什么特點(diǎn)？答：等效應(yīng)力是一不變量；在數(shù)值上等于單向均勻拉伸（壓縮）時(shí)的拉伸（壓縮）應(yīng)力；等效應(yīng)力并不代表某一實(shí)際平面的應(yīng)力；等效應(yīng)力可理解為代表一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)中應(yīng)力偏張量的綜合作用。10、請(qǐng)簡(jiǎn)述彈性變形時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的特點(diǎn)。答：（1）應(yīng)力與應(yīng)變完

8、全成線性關(guān)系，即應(yīng)力主軸與全量應(yīng)變主軸重合。（2）彈性變形是可逆的，與應(yīng)變歷史無(wú)關(guān)。(3)彈性變形時(shí)，應(yīng)力球張量使物體產(chǎn)生體積的變化，泊松比vV0.5。11、什么是金屬塑性變形的加工硬化規(guī)律？板料多次拉深時(shí)，為什么第二次拉深的極限拉深系數(shù)比第一次大？答：金屬在常溫下隨變形量的增加，變形抗力增大，塑性和韌性下降的現(xiàn)象稱為加工硬化。材料在拉深后會(huì)產(chǎn)生加工硬化，使其屈服極限提高，所以各次拉深系數(shù)需比前一次大。12、塑性成形加工方法有什么特點(diǎn)？13、應(yīng)變張量8=ij8xY yxYzxYxy8yYzyYxzY ，請(qǐng)寫(xiě)出其八面體線應(yīng)變8與八面體切應(yīng)變丫的表達(dá)式。yz888z14、請(qǐng)寫(xiě)出應(yīng)變張量8j第一不變

9、量I的表達(dá)式，在塑性變形時(shí)，I值是多少？(8j各分量如第1311小題所示)15、在自由鍛、模鍛、板料沖裁、彎曲、拉深、擠壓、拉拔、軋制等塑性成形方法中任意選擇三種，描述其定義。答：(1)自由鍛：上下砧鐵之間的金屬在沖擊力或壓力作用下產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件，這種塑性加工方法叫自由鍛。(2)模鍛：在模鍛設(shè)備上使金屬坯料在鍛模的模膛內(nèi)受到壓力或沖擊力，產(chǎn)生塑性變形，獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件。(3)彎曲：將板料彎成一定角度和圓弧的變形工序。(4)拉深：將平面板料變形為中空形狀沖壓件的工序。16、請(qǐng)將以下應(yīng)變張量分解為應(yīng)變球張量和應(yīng)變偏張量。8丫丫xxyxz8=Y

10、8丫ijyxyyz丫丫8zxzyz17、請(qǐng)寫(xiě)出對(duì)數(shù)應(yīng)變與相對(duì)線應(yīng)變的表達(dá)式。18、舉出至少5種你熟悉的金屬塑性成形加工方法。答：自由鍛、模鍛、板料沖裁、彎曲、拉深、擠壓、拉拔、軋制、19、金屬塑性成形遵循哪四個(gè)基本規(guī)律？簡(jiǎn)述其內(nèi)容。答：最小阻力定律：金屬塑性變形過(guò)程中金屬各質(zhì)點(diǎn)向阻力最小方向移動(dòng)卸載彈性恢復(fù)規(guī)律：應(yīng)力卸載后，彈性變形因彈性恢復(fù)消失，塑性變形保留。加工硬化規(guī)律：金屬在常溫下隨變形量的增加，變形抗力增大，塑性和韌性下降的現(xiàn)象。塑性變形時(shí)體積不變規(guī)律：20、什么是塑性變形的最小阻力定律？為什么閉式拔長(zhǎng)模膛可以提高拔長(zhǎng)效率？答：金屬塑性變形過(guò)程中，金屬各質(zhì)點(diǎn)向阻力最小方向移動(dòng)。21、板

11、料沖壓有哪些特點(diǎn)？主要的沖壓工序有哪些(回答三個(gè)即可)？答：(1)金屬板料經(jīng)冷變形強(qiáng)化作用，獲得一定形狀后具有結(jié)構(gòu)輕巧、強(qiáng)度剛度高高的特點(diǎn)。(2)沖壓件尺寸精度高，互換性好，可直接作為零件應(yīng)用在機(jī)器上。(3)沖壓生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高。(4)沖壓模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，成本較高。工序：沖裁、彎曲、拉深、起伏、脹形、翻邊三、計(jì)算題(另：P75例9)_200-20_1、已知金屬變形體內(nèi)一點(diǎn)的應(yīng)力張量為0-200Mpa，其b=60MPa，求:s-200201) 畫(huà)出該點(diǎn)的應(yīng)力單元體。2) 求出該點(diǎn)的應(yīng)力張量不變量、主應(yīng)力3) 求出該點(diǎn)的應(yīng)力偏張量及應(yīng)力球張量。4）分別用屈雷斯加屈服準(zhǔn)則和密塞斯屈服

12、準(zhǔn)則判斷此應(yīng)力狀態(tài)是否達(dá)到屈服？水1003t=-cy3一cx2y，xy23，廠b二一一cxy22、設(shè)某物體內(nèi)的應(yīng)力場(chǎng)為bx"6xy2+cix3,y22c3。bz=Tyz=Tzx二0，試求系數(shù)Cl,C2,Qb3tx+匹=0答：從應(yīng)力場(chǎng)可知其為平面應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)滿足平面應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力平衡微分方程：QTQb字+斗=0QxQy則有一6y2+3cx2一3cy2一12一2cxy一3cxy=032（SC-冷）兀2+（-6-3中20，此方程在任何情況下均應(yīng)成立,（2c+3c）xy032'c11<c-22c33'3c-c013則可得方程組6-3c0，解方程組可得22c+3c0323

13、、將直徑為50mm、高120mm的圓棒鍛到60mm高，其鍛造比是多少？能將直徑為50mm、高180mm的圓鋼鐓粗到60mm高嗎？為什么？解：（1）鍛造比：120/60=2.0；（2）不能,因?yàn)榕髁系母?、徑比D/H=180/50=3.6,遠(yuǎn)大于2.5,鐓粗過(guò)程中易產(chǎn)生“雙鼓形”，彎曲等現(xiàn)象。5、已知金屬變形體內(nèi)一點(diǎn)的應(yīng)力張量為01720Mpa，求：1720000100（1）畫(huà)出該點(diǎn)的應(yīng)力單元體。（2）求出應(yīng)力張量不變量和主應(yīng)力；（3）求出應(yīng)力偏張量和應(yīng)力球張量；（4）求出主方向。答：（1）該點(diǎn)的應(yīng)力單元體如下：各應(yīng)力大小如圖所示，單位為MPa，方向由圖箭頭所示。（2）應(yīng)力張量不變量如下J=(o+

14、o+o)=100(MPa)1xyzJ=oo+oo+oo-(t2+t2+t2)=295842xyyzzxxyyzzxJ=ooo+2ttt-(ot2+ot2+ot2)=-29584003xyzxyyzzxxyzy故得應(yīng)力狀態(tài)方程為zxzxyo3-100o2-29584o+2958400=0解之得該應(yīng)力狀態(tài)的三個(gè)主應(yīng)力為o=-172，o=172，o=100(Mpa)123(3)應(yīng)力偏張里為o'=-100/31720-172-100/30ij00100-100/3"100/300一應(yīng)力球張量為5o=0100/30ijm00100/3(4)設(shè)主方向?yàn)閬栍^對(duì)，則主應(yīng)力與主方向滿足如下方程(%-疔+叨+£/=0Q/+(巧一E玳+島左=0璋+今険+耳一6龍二°1=±j2/2對(duì)于o=-172，解之則得m=42/211n=01對(duì)于o=172，21 =±j2/22 解之則得m=±J2/22n=02對(duì)于o3=100，1=03解之則得m=03n=