金屬塑性成形原理習(xí)題集

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《金屬塑性成形原理》習(xí)題集

運(yùn)新兵編

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二OO九年四月

《金屬塑性成形原理》習(xí)題集

第一章金屬的塑性和塑性變形

1．什么是金屬的塑性？什么是變形抗力？

2．簡述變形速度、變形溫度、應(yīng)力狀態(tài)對金屬塑性和變形抗力的影響。如何提高金屬

的塑性？

3．什么是附加應(yīng)力？附加應(yīng)力分幾類？試分析在凸形軋輥間軋制矩形板坯時產(chǎn)生的

附加應(yīng)力？

4．什么是最小阻力定律？最小阻力定律對分析塑性成形時的金屬滾動有何意義？5．塑性成形時，影響金屬變形和滾動的因素有哪些？各產(chǎn)生什么影響？

6．為什么說塑性成形時金屬的變形都是不均勻的？不均勻變形會產(chǎn)生什么后果？7．什么是剩余應(yīng)力？剩余應(yīng)力有哪幾類？會產(chǎn)生什么后果？如何消除工件中的剩余應(yīng)

力？

8．摩擦在金屬塑性成形中有哪些消極和積極的作用？塑性成形中的摩擦有什么特點(diǎn)？9．塑性成形中的摩擦機(jī)理是什么？

10．塑性成形時接觸面上的摩擦條件有哪幾種？各適用于什么狀況？11．塑性成形中對潤滑劑有何要求？

12．塑性成形中常用的液體潤滑劑和固體潤滑劑各有哪些？石墨和二硫化鉬如何起

潤滑作用？

其次章應(yīng)力應(yīng)變分析

1．什么是求和約定？張量有哪些基本性質(zhì)？

2．什么是點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)？表示點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)有哪些方法？

3．什么是應(yīng)力張量、應(yīng)力球張量、應(yīng)力偏張量和應(yīng)力張量不變量？4．什么是主應(yīng)力、主剪應(yīng)力、八面體應(yīng)力？5．什么是等效應(yīng)力？有何物理意義？

6．什么是平面應(yīng)力狀態(tài)、平面應(yīng)變的應(yīng)力狀態(tài)？7．什么是點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)？如何表示點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)？

8．什么是應(yīng)變球張量、應(yīng)變偏張量和應(yīng)變張量不變量？9．什么是主應(yīng)變、主剪應(yīng)變、八面體應(yīng)變和等效應(yīng)變？10．說明應(yīng)變偏張量和應(yīng)變球張量的物理意義？

11．塑性變形時應(yīng)變張量和應(yīng)變偏張量有和關(guān)系？其原因何在？12．平面應(yīng)變狀態(tài)和軸對稱狀態(tài)各有什么特點(diǎn)？13．已知物體中一點(diǎn)的應(yīng)力分量為?ij?50??50???801

500?7580?1??75，試求方向余弦為l?m?，?2??30?《金屬塑性成形原理》習(xí)題集

n?12的斜面上的全應(yīng)力、正應(yīng)力和剪應(yīng)力。

?10??0????100?100?10??0，求其主應(yīng)力、主剪應(yīng)力、?10??14．已知物體中一點(diǎn)的應(yīng)力分量為?ij八面體應(yīng)力、應(yīng)力球張量及應(yīng)力偏張量。

15．設(shè)某物體內(nèi)的應(yīng)力場為

23??6xy?C1x??32?y??C2xy?2?32?xy??C2y?C3xy???z??yz??zx?0??x試求系數(shù)C1、C2、C3。

16．某點(diǎn)處于平面應(yīng)力狀態(tài)，已知其應(yīng)力分量?x?20、?y??40、?xy??30，試?yán)?/p>

用莫爾圓求主應(yīng)力、主方向、主剪應(yīng)力及最大剪應(yīng)力。17．設(shè)物體在變形過程中某一極短時間內(nèi)的位移場為

u??10?0.1xy?0.05z??10v??5?0.05x?0.1yz??10w??10?0.1xyz??10?3?3

?3

試求：點(diǎn)A（1，1，1）的應(yīng)變分量、應(yīng)變球張量及球張量、主應(yīng)變、等效應(yīng)變。

第三章屈服準(zhǔn)則

1．何謂屈服準(zhǔn)則？常用的屈服準(zhǔn)則有哪兩個？如何表達(dá)？寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式。

2．解釋以下概念，并繪出其真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線：理想彈塑性材料、彈塑性硬化材料、理想

剛塑性材料、剛塑性硬化材料。

3．兩個屈服準(zhǔn)則有何區(qū)別？在什么狀態(tài)下兩個屈服準(zhǔn)則一致？什么狀態(tài)區(qū)別最大？4．什么是屈服表面？什么是屈服軌跡？

5．兩個屈服準(zhǔn)則在主應(yīng)力空間是什么形式？

6．什么是π平面？為什么說在π平面上的屈服軌跡更能表示出屈服準(zhǔn)則的性質(zhì)？7．一直徑為φ50mm的圓柱形試樣在無摩擦的光滑平板間壓縮，當(dāng)總壓力達(dá)到314kN

時試樣屈服。現(xiàn)設(shè)在圓柱體周邊加上10Mpa的靜水壓力，試求試樣屈服時所需的總壓力。8．某理想塑性材料在平面應(yīng)力狀態(tài)下的各應(yīng)力分量為?x?75，?y?15，?z?0，

?xy?15（應(yīng)力單位為MPa），若該應(yīng)力狀態(tài)使材料屈服，試問該材料的屈服應(yīng)力是

多少？

2

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9．某理想塑性材料的屈服應(yīng)力?s?100MPa，試分別用屈雷斯加及密席斯準(zhǔn)則判斷下

列應(yīng)力狀態(tài)處于什么狀態(tài)（是否存在、彈性或塑性）。

?100?0???00000??0?100???150?0???005000??0?50???120?0???001000??0?0???50?0???00?5000??0?0??10．一薄壁管承受拉扭的復(fù)合載荷作用而屈服，管壁受均勻的拉應(yīng)力?和剪應(yīng)力?，試

寫出這種狀況下的屈雷斯加和密席斯屈服準(zhǔn)則表達(dá)式。

第四章本構(gòu)方程

1．塑性變形時應(yīng)力應(yīng)變有何特點(diǎn)？為什么說塑性變形時應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系與加載歷

史、加載路線有關(guān)？

2．什么是增量理論和全量理論？各作了什么假設(shè)？3．已知塑性狀態(tài)下某質(zhì)點(diǎn)的應(yīng)力張量?ij??50??0???50?1500??0，應(yīng)變分量d?x?0.1???350??5（?為一無限小量）。試求應(yīng)變增量的其余分量。

4．有一薄壁管，材料的屈服應(yīng)力為?s，承受拉力和扭矩的聯(lián)合作用而屈服?，F(xiàn)已知軸

向正應(yīng)力分量?z??s2，試求剪應(yīng)力分量?z?以及應(yīng)變增量各分量之間的比值。

5．已知一點(diǎn)的主應(yīng)力分量?1?5，?2?4，?3?3。試判斷該瞬時該點(diǎn)在三個主方向

上的伸長與縮短。

第五章真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線

1．什么是包申格效應(yīng)？什么是形狀硬化？

2．真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的簡化類型有哪寫？分別寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式。3．指數(shù)方程S?B?中n表示什么？有何意義？

4．用壓縮法求真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線主要存在什么困難？如何解決？5．變形溫度和變形速度對真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線有什么影響？

6．一直徑為φ10mm的黃銅試棒進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，記錄下的最大載荷為27.5kN，出現(xiàn)縮

頸時的斷面收縮率ψ=20%，試求其真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線方程。7．已知材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線方程為S?B?，直桿已有相對伸長ε=0.25，試問：相

對伸長再增加多少材料才能發(fā)生縮頸？

0.4

n

第六章塑性成形問題的解法

1．主應(yīng)力法的基本原理和求解要點(diǎn)是什么？

2．實(shí)測和理論推導(dǎo)都證明，圓柱體鐓粗時接觸表面中心處壓應(yīng)力?z最大，而邊緣處最

小，試從物理概念出發(fā)解釋此現(xiàn)象。

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3．一圓柱體，側(cè)面作用有均布壓應(yīng)力?0，試用主應(yīng)力法求鐓粗力P和單位滾動應(yīng)力p

（見下圖）。

4．一20號鋼圓柱毛坯，原始尺寸為φ50mm×50mm，在室溫下壓縮至高度h=25mm，

設(shè)接觸表面摩擦剪應(yīng)力??0.2S。已知S?746?0.20Mpa，試求所需的變形力P和單位滾動壓力p。

5．用主應(yīng)力法求開式?jīng)_孔過程中的壓下力P。

6．板料拉深某瞬間如下圖，試用主應(yīng)力法求解其凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分布（注：為簡

化計(jì)算，可不考慮變形區(qū)的加工硬化，且β近似取1.1）。

7．什么是滑移線？什么是滑移線場？滑移線求解塑性成形問題的思路是什么？

8．為什么說滑移線法理論上只適用于解理想剛塑性材料的平面應(yīng)變問題？在什么狀況

下平面應(yīng)力問題也可以用滑移線求解？應(yīng)注意什么？

9．滑移線法有哪