《金屬塑性成形原理》課程習(xí)題

第一章應(yīng)力分析與應(yīng)變分析

1-1塑性加工的外力有哪些類型？

1-2內(nèi)力的物理本質(zhì)是什么？誘發(fā)內(nèi)力的因素有哪些？

1-3何謂應(yīng)力、全應(yīng)力、正應(yīng)力與切應(yīng)力？塑性力學(xué)上應(yīng)力的正、負(fù)號(hào)是如何規(guī)

定的？

1-4何謂應(yīng)力特征方程、應(yīng)力不變量？

1-5何謂主切應(yīng)力、八面體應(yīng)力和等效應(yīng)力？它們?cè)谒苄约庸ど嫌泻我饬x？

1-6何謂應(yīng)力張量和張量分解方程？它有何意義？

1-7應(yīng)力不變量（含應(yīng)力偏張量不變量）有何物理意義？

1-8塑性變形的力學(xué)方程有哪幾種？其力學(xué)意義和作用如何？

1-9鍛造、軋制、擠壓和拉拔的主力學(xué)圖屬何種類型？

1-10變形與位移有何關(guān)系？何謂全量應(yīng)變、增量應(yīng)變？它們有何聯(lián)系和區(qū)別？

1-11簡(jiǎn)述塑性變形體積不變條件的力學(xué)意義。

1T2何謂變形速度？它們與工具速度、金屬質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度有何區(qū)別和聯(lián)系？

1-13何謂變形力學(xué)圖？如何根據(jù)主應(yīng)力圖確定塑性變形的類型？

1-14鍛造、軋制、擠壓和拉拔的變形力學(xué)圖屬何種類型？

1-15塑性加工時(shí)的變形程度有哪幾種表示方法？各有何特點(diǎn)？

1-16已知一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)MPa,試求該應(yīng)力空間

中的斜截面上的正應(yīng)力和切應(yīng)力為多少？

1-17現(xiàn)用電阻應(yīng)變儀測(cè)得平面應(yīng)力狀態(tài)下與x軸成0°,45°,90°角方向上的

應(yīng)力值分別為，試問(wèn)該平面上的主應(yīng)力各為多少？

1-18試證明：

(1)

(2)

1-19一圓形薄壁管，平均半徑為R,壁厚為t,二端受拉力P及扭矩M的作用，

試求三個(gè)主應(yīng)力的大小與方向。

1-20兩端封閉的薄壁圓管。受軸向拉力P,扭矩M,內(nèi)壓力。作用，試求圓管柱

面上一點(diǎn)的主應(yīng)力的大小與方向。其中管平均半徑為R,壁厚為t,管

長(zhǎng)為7o

1-21已知平面應(yīng)變狀態(tài)下，變形體某點(diǎn)的位移函數(shù)為，

,試求該點(diǎn)的應(yīng)奕分量，并求出主應(yīng)變的大

小與方向。

1-22為測(cè)量平面應(yīng)變下應(yīng)變分量將三片應(yīng)變片貼在與/軸成0°,

60°,120°夾角的方向上，測(cè)得它們的應(yīng)變值分別為。試求以

及主應(yīng)變的大小與方向。

1-23已知圓盤平錘均勻壓縮時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移速度場(chǎng)為，，

,其中為全錘頭壓下速度，力為圓盤厚度。試求應(yīng)變速度張量

0

1-24一長(zhǎng)為/的圓形薄壁管，平均半徑為R,在兩端受拉力P,扭矩M作用后，

管子的長(zhǎng)度變成人兩端的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角為，假設(shè)材料為不可壓縮的。在小變形

條件下給出等效應(yīng)變與洛德參數(shù)的表達(dá)式。

1-25某軋鋼廠在三機(jī)契連軋機(jī)列上生產(chǎn)hXbX7=1.92X500X100,000mm的A：,

帶鋼產(chǎn)品（見圖1T4）,第1、3機(jī)架上的壓下座為20%,第2機(jī)架上為25%,

若整個(gè)軋制過(guò)程中帶材的寬度。保持不變，試求帶鋼在該連軋機(jī)列上的總壓下量

及每機(jī)架前后帶鋼的尺寸為多少？

圖1-25三機(jī)架連軋機(jī)列示意圖

第二章金屬塑性變形的物性方程

2-1金屬塑性變形有哪些基本特點(diǎn)？

2-2何謂屈服準(zhǔn)則？常用屈服準(zhǔn)則有哪兩種？試比較它們的同異點(diǎn)？

2-3何謂加載準(zhǔn)則、加載路徑？它們對(duì)于塑性變形的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系有何影響？

2-4塑性變形的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為何要用增量理論？

2-5塑性變形的增量理論的主要論點(diǎn)有哪些？常用塑性變形增量理論有哪兩

類？試比較它們的同異點(diǎn)？

2-6何謂塑性勢(shì)？

2-7平面應(yīng)變和軸對(duì)稱問(wèn)題的應(yīng)變和應(yīng)力特點(diǎn)有哪些？

2-8何謂變形抗力和變形抗力曲線？

2-9影響金屬材料變形抗力的主要因素有哪些？

2-10已知材料的真應(yīng)力真應(yīng)變曲線為，4為材料常數(shù)，〃為硬化指數(shù),

試問(wèn)簡(jiǎn)單拉伸時(shí)該材料出現(xiàn)頸縮時(shí)的應(yīng)變量為多少？此時(shí)的真實(shí)應(yīng)力與強(qiáng)度

的關(guān)系怎樣？

2-11若變形體屈服時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)為：

MPa

試分別按Mises和Tresca塑性條件計(jì)算該材料的屈服應(yīng)力及值，并分析差

異大小。

2-12兩端封閉的矩形薄壁管內(nèi)充入壓力為2的高壓液體。若材料的屈服應(yīng)力

MPa,試按Mises塑性條件確定該管壁整個(gè)屈服時(shí)最小的夕值為多少？

（不考慮角上的影響）。（管材尺寸LXBXH,壁厚t）。

2-13已知一外徑為30mm,壁厚為1.5mm,長(zhǎng)為250mm二端封閉的金屬薄壁管,

受到軸向拉伸載荷0和內(nèi)壓力夕的復(fù)合作用，加載過(guò)程保持。若該材

料的MPa。試求當(dāng)=600MPa時(shí)，（1）等效應(yīng)變；（2）管材

尺寸；（3）所需加的0與P值大小。

2-14若薄壁管的，按OBE、OCE和OAE三種路徑進(jìn)行拉、扭加載（見

題2T4圖），試求三種路徑到達(dá)E點(diǎn)的塑性應(yīng)變量為多少？

2-15試證明單位體積的塑性應(yīng)變能增量

2-16一薄壁圓管，平均半徑為此壁厚為t,承受內(nèi)壓力作用，討論下列三種情

形：（1）管的二端是芻由的；（2）管的二端為固定的；（3）管的二端是封閉

的。試問(wèn)夕多大時(shí)管子開始屈服？屈服條件為Mises準(zhǔn)則。

2-17變形抗力的大小對(duì)加工生產(chǎn)有何種意義？對(duì)制品性能有何意義？

題244圖題2/9圖

2-18引入塑性勢(shì)的意義為何？

2-19如圖所示，一薄板液壓脹形，液壓為夕，球頂處的坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)由變形前的

2.5mm變至3.0mm材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線為MPa,變形前板厚為lmm0

變形后曲率半徑為lOQnm,求此時(shí)的脹形壓力。（提示：）

第三章金屬塑性加工規(guī)律

3-1何謂最小阻力定律？它的基本點(diǎn)是什么？

3-2影響金屬塑性流動(dòng)與變形的主要因素有哪些？

3-3簡(jiǎn)述研究變形分布的基本方法及原理。

3-4變形不均勻產(chǎn)生的原因和后果是什么？

3-5減少不均勻變形的主要措施有哪些？

3-6簡(jiǎn)述塑性加工工件殘余應(yīng)力的來(lái)源及減少或消除措施。

3-7簡(jiǎn)述研究殘余應(yīng)力的方法及原理。

3-8鍛造、軋制、擠壓和拉拔加工中斷裂的主要形式有哪些？產(chǎn)生原因如何？

3-9簡(jiǎn)述金屬裂紋形成與長(zhǎng)大的機(jī)理。

3-10何謂塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度及有哪些影響因素。

3-11簡(jiǎn)述金屬的可加工性。

3-12金屬試件取粗時(shí)的變形特點(diǎn)和附應(yīng)力之間有什么關(guān)系？

3-13軋制厚板時(shí)與軋制薄板時(shí)的變形與附應(yīng)力各有哪些特點(diǎn)？

3-14板材生產(chǎn)時(shí)，影峋寬展的主要因素有哪些？

3-15金屬擠壓時(shí)的變形特點(diǎn)是什么？其基本應(yīng)力狀態(tài)如何？

3-16擠壓時(shí)付應(yīng)力產(chǎn)生的原因和分布特點(diǎn)是什么？

3-17比較一下徽粗，軋制、擠壓和拉伸時(shí)，金屬在變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力和變形規(guī)律。

第四章金屬塑性加工的摩擦與潤(rùn)滑

4-1金屬塑性加工的接觸摩擦有哪些主要特點(diǎn)？對(duì)加工過(guò)程有何影響和作用？

4-2金屬塑性加工的摩擦分類及其機(jī)理如何？

4-3金屬塑性加工的主要摩擦定律是什么？

4-4影響摩擦系數(shù)的主要因素有哪些？

4-5簡(jiǎn)述塑性加工接觸摩擦系數(shù)的測(cè)定方法及原理。

4-6簡(jiǎn)述塑性加工過(guò)程潤(rùn)滑的目的及機(jī)理。

4-7簡(jiǎn)述塑性加工工藝潤(rùn)滑劑選擇的基本原則。

4-8壓力加工中所使用的潤(rùn)滑劑有哪兒類？液體潤(rùn)滑劑中的乳液為什么具有良好

的潤(rùn)滑作用？

第五章金屬的塑性

5-1何謂金屬的塑性？塑性高低如何度量？有哪些常用測(cè)定方法？

5-2多晶體金屬塑性變形的主要特點(diǎn)和主機(jī)制有哪些？

5-3改善金屬材料的工藝塑性有哪些途徑？怎樣才能獲得金屬材料的超塑性？

5-4何謂超塑性？超塑性變形的基本特點(diǎn)有哪些？

5-5細(xì)晶超塑性產(chǎn)生的基本條件是什么？它有何重要變形力學(xué)和組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？

5-6細(xì)晶超塑性的主要機(jī)制是什么？

5-7m值的物理意義是什么？

第六章塑性加工過(guò)程的組織性能變化與溫

度一速度條件

6-1何謂冷變形、熱變形和溫變形，它們?cè)谧冃芜^(guò)程中，其組織性能變化的基本

特點(diǎn)和規(guī)律如何？

6-2何謂變形織構(gòu)，它對(duì)制品性能有何影響？

6-3何謂塑性變形的熱力學(xué)條件？

6-4何謂熱效應(yīng)與溫度效應(yīng)？它對(duì)塑性加工有何影響？

6-5金屬塑性變形過(guò)程的溫度一一速度規(guī)程應(yīng)如何確定？

6-6何謂形變熱處理？它有哪些基本類型，其組織性能變化的特點(diǎn)如何？

第七章金屬塑性加工變形力的工程法解析

7-1工程法求解變形力的原理是什么？有何特點(diǎn)？

7-2工程法的基本要點(diǎn)和基本假設(shè)有哪些？

7-3工程法求解的基本步驟如何？

7-4何謂多余應(yīng)變與多余功？

7-5在鍛壓機(jī)上將650X500mm的LD,鋁合金圓柱體平錘橫向鍛壓成斷面積相等

的方坯，若終鍛溫度（420℃）下的=40MPa,使用油基石墨作潤(rùn)滑劑時(shí)的摩擦

系數(shù)戶0.3,所需鍛壓力為多少？若不進(jìn)行潤(rùn)滑的鍛壓力又是多少？

7-6試用工程法導(dǎo)出澗滑砧面平錘壓縮圓盤時(shí)的平均單位壓力公式。

7-7不變薄拉深將7-0.8mm的純鋁圓片生產(chǎn)內(nèi)徑深12mm的筒形件，

問(wèn)圓片的直徑應(yīng)為多少？若拉深時(shí)的壓力邊02OWPa"爸=0.1,二尸5nim,=1.

2mm,平均變形抗力MPa,試問(wèn)拉深至加8伽】時(shí)的拉深力為多少？

7-8某廠有1600噸鋁材熱擠壓機(jī)一臺(tái)，常用擠壓筒為小170mm,鋁錠規(guī)格為4162

X450mm,為了保證擠壓制品的組織性能合格，最小擠壓比不得低于8；以及正

常使用的擠壓機(jī)噸位為80%。試問(wèn)當(dāng)不計(jì)擠壓?？锥◤綆Р糠值哪Σ磷枇r(shí)，該

擠壓機(jī)用單孔模擠壓的最小和最大圓棒直徑為多少？計(jì)算時(shí)取MPa,

O

第八章滑移線理論及應(yīng)用

8-1滑移線理論法基本原理是什么？有何特點(diǎn)？

8-2何謂滑移線？它的力學(xué)特點(diǎn)是什么？

8-3何謂漢蓋應(yīng)力方程，它的力學(xué)意義如何？

8-4滑移線的主要幾何性質(zhì)有哪些？

8-5滑移線的邊值問(wèn)題有哪幾種。

8-6已知塑性流動(dòng)平面上一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)為：=-100MPa,=-180MPa,

=30MPa,試?yán)脩?yīng)力摩爾圓確定、的大小和方向，以及、線及其

走向。

8-7如附圖所示的滑移線場(chǎng)，線為直線，線為同心圓弧線。已知以二-90MPa,

A=60MPa,試求：

1)C點(diǎn)的知值;2)E點(diǎn)的和值;

題8-7附圖

8-8試?yán)L出附圖所示光滑模面情況板條反擠壓的滑移線場(chǎng)，并計(jì)算所需擠壓力？

題8-8附

圖(H/K)題8-9附圖

8-9用滑移線場(chǎng)理論計(jì)算圓棒橫越向鍛造時(shí)，當(dāng)W7h=0.181和材料的k=150Mpa

時(shí)，圓棒中心處的應(yīng)力值ox、oy為多少？

8T0正八邊形的斷的型棒，進(jìn)行橫向鍛造時(shí)，有兩種可能的滑移線場(chǎng)(見附圖),

試問(wèn)哪種是可行的，試分析之。

題8T0附圖

第九章功平衡法和上限法及其應(yīng)用

9T上限法的基本原理是什么？

9-2何謂速度間斷線(或速度不連續(xù))，它具有哪些速度特性？

9-3何謂速端圖？如何繪制速端圖？

9-4上限法的基本能量方程包括哪兒項(xiàng)？各項(xiàng)的力學(xué)意義為什么？

9-5上限法求解變形力有哪幾種基本方法，它們的基本要點(diǎn)是什么？

9-6試指出附圖所示兩種Johnson上限模式的剛性三角形塊的劃分上的錯(cuò)誤，并

予以更正。

也V1

V0

Vo

題9-6圖

9-7試比較板條平面應(yīng)變擠壓時(shí)，附圖所示兩種Johnson上限模式的上限解。

A

VO

B題9-7圖

9-8試?yán)L出附