金属塑性成形原理复题
1什金属塑性？什塑性成形？塑性成形特点？
塑性外力作金属材料发生塑性变形破坏完整性力
塑性变形作物体外力取消物体变形完全恢复产生残余变形
塑性成形金属材料定外力作利塑性成型获定力学性
加工方法称塑性加工压力加工
塑性成形特点：①组织性②材料利率高③尺寸精度高④生产效率高
2试述塑性成形般分类
Ⅰ成型特点分块料成形(称体积成形)板料成型两类
1）块料成型塑性成形程中体积转移分配实现分次成型二次加工
次加工：
①轧制金属坯料通两旋转轧辊间特定空间产生塑性变形获定截面形状材料塑性成形方法分轧横轧斜轧生产型材板材材
②挤压截面坯料端施加定压力金属坯料通定形状尺寸模孔产生塑性变形获符合模孔截面形状截面坯料零件塑性成形方法分正挤压反挤压复合挤压适(低塑性)型材材零件
③拉拔金属坯料前端施加定拉力金属坯料通定形状尺寸模孔产生塑性变形获模孔形状尺寸相截面坯料塑性成形方法生产棒材材线材
二次加工：
①锻锻锤水压机利简单工具金属锭料坯料锻成需形
状尺寸加工方法精度低生产率高单件批量锻件
②模锻金属坯料放成形状尺寸相模腔中产生塑性变形
获模腔形状尺寸相坯料零件加工方法分开式模锻闭式模锻
2）板料成型般称压分分离工序成形工序
分离工序：压件板料定轮廓线相互分离裁剪切等工序
成型工序：坯料破坏条件发生塑性变形成具求形状尺寸零件弯曲拉深等工序
Ⅱ成型时工件温度分热成形冷成形温成形
3试分析晶体塑性变形特点
1）晶粒变形时性时性晶体晶粒位引起
2）晶粒变形相互协调性晶粒间连续性决定求晶粒进行系滑移晶粒少求 5独立滑移系启动保证
3）晶粒晶粒间晶粒部晶界附区域间变形均匀性
Add：
4）滑移传递必须激发相邻晶粒位错源
5）晶体变形抗力单晶体变形更均匀
6）塑性变形时导致物理化学性变化
7）时间性hcp系晶体金属单晶体较前者具明显晶界阻滞效应极高加工硬化率立方晶系金属中晶单晶试样应力—应变曲线没差
4试分析晶粒金属塑性变形抗力影响
①晶粒越细变形抗力越晶粒决定位错塞积群应力场晶位错源距离距离影响位错数目n晶粒越距离越位错开动时间越长n越n越应力场越强滑移越容易晶粒转移晶粒
②晶粒越细金属塑性越
a．定体积晶粒越细晶粒数目越塑性变形时位利晶粒越变形较均匀分散晶粒
b．晶粒应力分布细晶粒晶界影响区域相加晶粒心部应变晶界处应变差异减种均匀性减应力分布较均匀金属断裂前承受塑性变形量更
5什加工硬化？产生加工硬化原什？加工硬化塑性加工生产利弊？
加工硬化着金属变形程度增加强度硬度增加塑性韧性降低现象加工硬化成位错交互作关着塑性变形进行位错密度断增加位错反应相互交割加剧结果产生固定割阶位错缠结等障碍致形成胞状亚结构位错难越障碍限制定范围运动样金属继续变形需断增加外力克服位错间强交互作力
加工硬化塑性加工生产利弊：
利面：作种强化金属手段热处理方法强化金属材料应加工硬化方法强化提高金属承载力型发电机护环零件(高锰奥氏体磁钢锻制)
利面：①加工硬化金属屈服强度提高求进行塑性加工设备力增加
②塑性降金属继续塑性变形困难增加中间退火工艺降低生产率提高生产成
6什动态回复？什说动态回复热塑性变形软化机制？
动态回复热塑性变形程中发生回复(发低方转变程)
动态回复热塑性变形软化机制：
①动态回复高层错金属热变形程中唯软化机制动态回复通位错攀移交滑移等实现层错高金属变形时扩展位错宽度窄集束容易位错交滑移攀移容易进行位错容易滑移面间转移异号位错相互抵消结果位错密度降畸变降低足达动态结晶需量水类金属热塑性变形程中变形程度变形温度远高静态结晶温度发生动态回复发生动态结晶
②低层错金属热变形程中动态回复然充分时进行畸变时释放变形程度远远高静态回复需界变形程度时畸变差积累结晶需水动态结晶启动否发生动态回复
Add：动态结晶容易发生层错较低金属热加工变形量时层错低扩展位错宽度集束成特征位错困难易进行位错交滑移攀移已知动态回复通位错交滑移攀移完成意味着类材料动态回复速率程度低(应该说足)材料中局部区域会积累足够高位错密度差(畸变差)动态回复充分形成胞状亚组织尺寸边界规整胞壁较位错缠结种完整亚组织正利结晶形核利动态结晶发生需更变形量面已提
7什动态结晶？影响动态结晶素？动态结晶热塑性变形程中发生结晶动态结晶静态结晶基样会通形核长完成机理角度晶界(亚晶界)想高位错密度区域迁移
动态结晶力金属层错高低(层错越低热加工变形量时容易出现动态结晶)关外晶界迁移难易关金属越存发生动态结晶力越强溶质原子固溶金属基体中时会严重阻碍晶界迁移减慢动态结晶德速率弥散第二相粒子阻碍晶界移动会遏制动态结晶进行
9钢锭热加工变形组织性发生什变化？(参见 P2731)
①改善晶粒组织②锻合部缺陷③破碎改善碳化物非金属夹杂物钢中分布④形成纤维组织⑤改善偏析
10冷变形金属热变形金属纤维组织？
冷变形中纤维组织：轧制变形时原等轴晶粒延伸方伸长变形程度晶粒呈现片纤维状条纹称纤维组织金属中夹杂第二相会变形方拉成细带状(塑性杂质言)粉碎成链状(脆性杂质言)时光学显微镜会难分辨出晶粒杂质热塑性变形程中着变形程度增钢锭部粗树枝状晶逐渐变形方伸长时晶间富集杂质非金属夹杂物走逐渐变形方致中脆性夹杂物(氧化物氮化物部分硅酸盐等)破碎呈链状分布苏醒夹杂物(硫化物数硅酸盐等)拉长呈条状线状薄片状磨面腐蚀试样便变形方条条断断续续细线称流线 具流线组织称纤维组织热塑性加工中结晶结果拉长晶粒变成细等轴晶纤维组织稳定保留直室温冷变形时晶粒拉长形成纤维组织
12什细晶超塑性？什相变超塑性？
①细晶超塑性定恒温应变速率晶粒度满足求条件呈现超塑性具体说材料晶粒必须超细化等轴化成形期间保持稳定
②相变超塑性求具相变素异构转变定外力作金属合金相变温度附反复加热冷定循环次数获伸长率相变超塑性控制素温度幅度温度循环率
15什塑性？什塑性指标？什说塑性指标具相意义
塑性指金属外力作稳定发生永久变形破坏完整性力金属种重加工性
塑性指标衡量金属材料塑性坏采某试验测数量指标
常试验方法拉伸试验压缩试验扭转试验
种试验方法相特定受力状态变形条件测定塑性指标(成形性指标)仅具相较意义说明某种受力状况变形条件种金属塑性高种金属塑性低者种金属种变形条件塑性高种变形条件塑性低
16举例说明杂质元素合金元素钢塑性影响(P4144)
①碳：固溶铁时形成铁素体奥氏体具良塑性余碳铁形成渗碳体(Fe 3C)降低塑性
②磷：般说磷钢中害杂质铁中相溶解度钢强度硬度提高塑性韧性降低冷变形时影响更严重称冷脆性
③硫：形成晶体时熔点降低(例 FeS熔点 1190℃ FeFeS熔点 985℃)硫化物晶体通常分布晶界会引起热脆性
④氮：质量分数较(0002~0015)时钢塑性明显影响着氮化物质量分数增加钢塑性降降低导致钢变脆氮α铁中溶解度高温低温时相
差含氮量较高钢高温快速冷低温时α铁饱室温稍高温度氮逐渐 Fe 4N形式析出钢塑性韧性降低种现象称时效脆性
300℃左右加工时会出现谓兰脆现象
⑤氢：氢脆白点
⑥氧：形成氧化物会夹杂物( FeS)易熔晶体(FeSFeO熔点910℃)分布晶界处造成钢热脆性
合金元素影响：①形成固溶体②形成硬脆碳化物……
17试分析单相相组织细晶粗晶组织锻造组织铸造组织金属塑性影响
①相组成影响：单相组织(纯金属固溶体)相组织塑性相组织相性变形难易程度导致变形应力均匀分布塑性降低碳钢高温时奥氏体单相组织塑性 800℃左右时转变奥氏体铁素体两相组织塑性明显降外相组织中脆性相会塑性降低
②晶粒度影响：晶粒越细金属塑性越定体积细晶粒金属晶粒数目粗晶粒金属塑性变形时位利晶粒较变形较均匀分散晶粒晶粒应力分布细晶粒时晶界影响局域相加晶粒心部应变晶界处应变差异减细晶粒金属变形均匀性较引起应力集中必然较应力分布较均匀金属断裂前承受塑性变形量越
③锻造组织铸造组织塑性铸造组织具粗柱状晶偏析夹杂气泡疏松等缺陷金属塑性降低通适锻造会碎粗柱状晶粒获细晶组织金属塑性提高
18变形温度金属塑性影响基规律什？
数金属言总体趋势：着温度升高塑性增加种增加简单线性升加热程中某温度区间相态晶粒边界状态变化出现脆性区金属塑性降低般情况温度绝零度升熔点时出现脆性区包括低温中温高温脆性区图碳钢例：区域Ⅰ塑性极低—原子热振动力极低致晶界组成物脆化关区域Ⅱ称蓝脆区(断口呈蓝色)般认氮化物氧化物沉淀形式晶界滑移面析出
致类似时效硬化区域Ⅲ珠光体转变奥氏体形成铁素体奥氏体两相存关晶界出现FeSFeO低熔晶关热脆区
19什温度效应？冷变形热变形时变形速度塑性影响？
温度效应：塑性变形程中产生热量变形体温度升高现象(热效应：塑性变形时金属吸收量绝部分转化成热现象)般说冷变形时着应变速率增加开始时塑性略降温度效应增强塑性会较回升热变形时着应变速率增加开始时塑性通常会较显著降低温度效应增强塑性回升时温度效应已知实际变形温度塑性区进入高温脆区金属塑性急速降
2叙述列术语定义含义：
①张量：干坐标系改变时满足转换关系分量组成集合称张量
②应力张量：表示点应力状态九分量构成二阶张量称应力张量 ζη ηx xy xz
③应力张量变量：已知点应力状态
④应力：某斜微分面全应力S正应力ζ重合切应力η0种切应力 零微分面称面面正应力做应力
⑤切应力：切应力达极值面称切应力面面作切应力称切应力
⑥切应力：三切应力中绝值点方位切面切应力做切应力ηmax
⑦应力简图：应力数符号描述点应力状态简图称应力图：
⑧八面体应力：轴坐标系空间八象限中等倾微分面构成正八面体正八面体面称八面体面八面体面应力称八面体应力
⑨等效应力：取八面体切应力绝值3倍参量称等效应力
⑩面应力状态：变形体某方垂直面应力存应力分量该方轴关种应力状态面应力状实例：薄壁扭转薄壁容器承受压板料成型工序等厚度方应力相忽略般作面应力状态处理
11)面应变状态：果物体质点坐标面发生变形该面法线方没变形种变形称面变形应应力状态面应变状态实例：轧制板带材面变形挤压拉拔等
12)轴称应力状态：旋转体承受外力称旋转轴分布力没轴力时物体质点处轴称应力状态实例：圆柱体砧均匀镦粗锥孔模均匀挤压拉拔(径正应力等周正应力)
3张量基性质？
①存张量变量②张量叠加分解③张量分称张量非称张量④二阶称张量存三轴三值
4试说明应力偏张量应力球张量物理意义
应力偏张量产生形状变化物体产生体积变化材料塑性变形应力偏张量引起应力球张量物体产生形状变化(塑性变形)物体产生体积变化
12叙述列术语定义含义
1)位移：变形体点变形前直线距离称位移
2)位移分量：位移矢量坐标系中点位移矢量三坐标轴投影称改点位移分量般 uvw角标符号ui 表示
3)相线应变：单位长度线变形考虑终变形
4)工程切应变：单位长度偏移量两棱边夹直角变化量称相切应变称工程切应变δrt tanθxy θxy αyx +αxy (直角∠CPA减时θxy取正号增时取负号)
5)切应变：定义γ yx γ xy 1θyx 切应变 2
6)数应变：塑性变形程中应变轴方保持变情况应变增量总记反映物体变形实际情况称然应变数应变
7)应变：变形体点存三相互垂直应变方(称应变轴)该方线元没切应变线应变称应变ε1ε2ε3 表示性材料认 应变方应力方重合
8)切应变：应变方成± 45°角方存三相互垂直线元切 应变极值称切应变
9)切应变：三切应变中绝值成切应变
10)应变张量变量：
11)应变简图：应变数符号表示应变状态简图
12)八面体应变：三应变轴坐标系应变空间中样作出正八面体八面体面法线方线元应变称八面体应变
13)应变增量：产生位移增量变形体质点相应限应变增量dεij 表示
14)应变速率：单位时间应变称应变速率俗称变形速度ε& 表示单位 s 1
15)位移速度：
14试说明应变偏张量应变球张量物理意义应变偏张量εij 表示变形单元体形状变化
应变球张量δijεm 表示变单元体体积变化塑性变形时根体积变假设εm 0时应变偏张量应变张量
15塑性变形时应变张量应变偏张量关系？原？塑性变形时应变偏张量应变张量根体积变假设εm 0应变球张量存
16应变简图表示塑性变形类型？
三应变中绝值应变反映该工序变形特征称特征应变应变简图表示应变状态根体积变条件特征应变塑性变形三种变形类型
①压缩类变形特征应变负应变(ε1＜0) 两应变正应变ε2 +ε3 ε1
②剪切类变形(面变形)应变零两应变相等方相反ε2 0ε1
ε3
③伸长类变形特征应变正应变两应变负应变ε1 ε2 ε3
17数应变特点？相线应变关系？
数应变真实反映变形积累程称真实应变简称真应变具
特点：
①数应变加性相应变加应变
②数应变应变相应变应变
③相应变表示变形实际情况变形程度愈误差愈
数应变做相线应变取数
21叙述列术语定义含义：
Ⅰ屈服准：定变形条件(变形温度变形速度等)应力分量间符合定关系时质点开始进入塑性状态种关系称屈服准称塑性条件描述受力物体中应力状态质点进入塑性状态塑性变形继续进行必须遵守力学条件
Ⅱ屈服表面：屈服准数学表达式应力空间中图形封闭空间曲面称屈服表面假描述应力状态点屈表面点开始屈服性理想塑性材料屈服表面连续屈服表面塑性流动变化
Ⅲ屈服轨迹：两应力状态屈服准表达式应力坐标面集合图形封闭曲线称屈服轨迹屈服表面应力坐标面交线
22常屈服准两？表述？分写出数学表达式
常两屈服准 Tresca屈服准 Mises屈服准数学表达式分max min
Tresca屈服准：ηmax ζ ζ C2 式中ζmax ζ min 带数值应力 C变形条件材料性质关应力状态关常数通单均匀拉伸试验求
Tresca屈服准表述：定变形条件受力体点切应力ηmax 达某值时该点进入塑性状体
Mises屈服准：ζ 1 (ζ1 ζ 2 )2 + (ζ 2 ζ3 )2 + (ζ3 ζ1)2 ζs2 1
ζ)()()( )2(s2zx2yz2xy2xz2zy2yx6ζηηηζζζζζ+++++ Mises屈服准表述：定变形条件受力体点等效应力 ζ达某定值时该点进入塑性状态
23两屈服准差？什状态两屈服准相？什状态差？
Ⅰ点：
①屈服准表达式坐标选择关等式左边变量函数
②三应力意置换影响屈服时认拉应力压应力作样
③表达式应力球张量关
点：①Tresca屈服准没考虑中间应力影响三应力序知道时方便 Mises屈服准考虑中间应力影响方便
Ⅱ两屈服准相情况屈服轨迹两屈服准相交点表示时两屈服准相六点四单应力状态两轴称应力状态
Ⅲ两屈服准差情况屈服轨迹连屈服准应距离远点应情况时二者相差六点四面应力状态(面应变状态)两纯切应力状态相差 155
28叙述列术语定义含义：
1)增量理：称流动理描述材料处塑性状态时应力应变增量应变速率间关系理针加载程中瞬间应力状态确定该瞬间应变增量样撇开加载历史影响
2)全量理：定条件直接确定全量应变理形变理建立塑性变形全量应变应力间关系
3)例加载：外载荷分量例增加单调递增中途卸载加载方式满足Ti CT i 0
4)标称应力：称名义应力条件应力拉伸机拉伸力原始横断面积值
5)真实应力：瞬时流动应力单均匀拉伸(压缩)加载瞬间载荷 P该瞬间试样横截面积A表示
6)拉伸塑性失稳：拉伸程中发生缩颈现象
7)硬化材料考虑塑性变形程中形状变化会发生加工硬化材料
8)理想弹塑性材料：塑性变形时需考虑塑性变形前弹性变形考虑硬化材料材料进入塑性状态应力增加连续产生塑性变形
9)理性刚塑性材料：研究塑性变形时考虑弹性变形考虑变形程中加工硬化材料
10)弹塑性硬化材料：塑性变形时需考虑塑性变形前弹性变形考虑加工硬化材料
11)刚塑性硬化材料：研究塑性变形时考虑塑性变形前弹性变形需考虑变形程中加工硬化材料
29塑性变形时应力应变关系特点？什说塑性变形时应力应变间关系加载历史关？
塑性变形时应力应变间关系特点：
①应力应变间关系时非线性全量应变轴应力轴定重合
②塑性变形时认体积变应变球张量零泊松 υ05
③应变硬化材料卸载重新加载时屈服应力卸载时屈服应力初始屈服应力高
④塑性变形时逆应变历史关应力应变关系保持单值关系塑性变形应力应变间关系加载历史关通单拉伸时应力应变曲线加载路线盈利应变图说明 P120
30全量理什场合？什？
全量理适简单加载条件简单加载应力轴方固定变应变增量轴应力轴重合种条件劳斯方程积分全量应变应力间关系全量理
31般情况应变增量积分否等全量应变？什？什情况种积分成立？
般情况应变增量积分等全量应变般情况塑性变形时全量应变轴应力轴定重合满足简单加载条件种积分成立般情况难做例加载满足条件实现例加载参第三章第五节中全量理部分容
1塑性成形件进行质量分析重意义？
塑性成形件进行质量分析检验成形件质量种手段够成形件作出较全面评估指明成形件否程中应该注意问题效防止必安全事济损失
2试述塑性成形件进行质量分析般程分析方法
般程：调查原始情况→弄清质量问题→试验研究分析→提出解决措施
分析方法：低倍组织试验金相试验金属变形金属变形流动分析试验
3试分力学组织方面分析塑性成形件中产生裂纹原
①力学分析：否产生裂纹应力状态应变积累应变速率温度等素关中应力状态反映力学条件
物体外力作部点处定应力状态方位作正应力切应力材料断裂(产生裂纹)形式般两种：切断断裂面行切应力切应变方种正断断裂面垂直正应力正应变方塑性成形程中材料部应力外力引起外变形均匀引起附加应力温度均引起温度应力组织转变时进行产生组织应力应力超极限值时会材料发生破坏(产生裂纹)
1)外力直接引起裂纹2)附加应力残余应力引起裂纹3)温度应力(热应力)组织应力引起裂纹
②组织分析：塑性成形中裂纹般发生组织均匀带某缺陷材料中时金属晶界缺陷较集中方塑性成形件中裂纹般产生晶界相界处
1)材料中冶金组织缺陷处应力集中产生裂纹
2)第二相夹杂物身强度低塑性低产生裂纹：a晶界低熔点物质b晶界存脆性第二相非金属夹杂物c第二相强度低基体韧性相
3)第二相非金属夹杂基体间力学性理化性差异产生裂纹
4防止产生裂纹原措施什？
1)增加静水压力2)选择控制合适变形温度变形速度3)采中间退火便消变形程中产生硬化变形均匀残余应力等4)提高原材料质量
5什钢奥氏体质晶粒度钢奥氏体实际晶粒度？
钢奥氏体质晶粒度钢加热 930℃保温段时间(般 3—8h)冷室温放 100倍观察晶粒钢事晶粒度般反映钢冶金质量表征钢工艺特性钢奥氏体实际晶粒度指钢加热某温度获奥氏体晶粒奥氏体实际晶粒度影响零件性
6晶粒材料力学性影响？
般情况晶粒细化提高金属材料屈服强度疲劳强度塑性击韧度降低钢脆性转变温度
7影响晶粒素？素影响晶粒？
热加工程说变形温度变形程度机械阻碍物影响形核速度长速度三基参数面讨三基参数晶粒影响
1)加热温度(包括塑性变形前加热温度固溶处理时加热温度)温度原子扩散力重影响着温度升高原子(特晶界原子)移动扩散力断增强晶粒间吞速度加剧晶粒种长短时间完成晶粒温度升高长种必然现象
2)变形程度：热变形晶粒变形程度间关系 517相似
第晶粒区界变形区界变形区属种变形量范围变形量金属部局部区受变形结晶时受变形局部区会产生结晶核心产生核心数目数核心断长直互相接触结果获粗晶粒变形量界变形程度时金属部均产生较塑性变形具较高畸变结晶时形成较结晶核心核心稍微长相互解结晶获细晶粒变形量足够时出现第二晶粒区该区粗晶粒界变形时产生晶粒般认该区变形时先形成变形织构结晶形成织构晶粒致原：
①变形程度(90)部产生热效应引起锻件实际变形温度幅度升高
②变形程度晶界分布杂质破碎分散造成变形晶粒晶粒间局部区直接接触(织构区时相互接触晶粒位差较)促形成晶粒
3)机械阻碍物机械阻碍物存形式分两类：类钢冶炼凝固时液相直接析出颗粒较成偏析统计分布类钢凝固继续冷程中奥氏体晶粒析出颗粒十分细分布晶界类前类阻碍作机械阻碍物作表现晶界钉扎作旦机械阻碍物溶入晶时晶界存机械阻碍作晶粒便立长处温度应晶粒晶粒影响三基素外变形速度原始晶粒度化学成分等
8细化晶粒途径？
①原材料冶炼时加入合金元素(钽铌锆钼钨钒钛等)终采铝钛等作脱氧剂细化作：液态金属凝固时高熔点化合物起弥散结晶核心作保证获极细晶粒外化合物时起机械阻碍作已形成细晶粒易长
②采适变形程度变形温度塑性变形时应恰控制高变形温度(考虑加热温度考虑热效应引起升温)免发生聚集结晶果变形量较时应适降低变形温度
③采锻正火(退火)等相变重结晶方法必时利奥氏体结晶规律进行高温正火细化晶粒
11什塑性失稳？拉伸失稳压缩失稳什质区？
塑性失稳：塑性加工中材料受载荷达某界值载荷降塑性变形会继续种现象称塑性失稳压缩失稳影响素刚度参数塑性成形中表现坯料弯曲起皱弹性塑性变形范围产生拉伸失稳影响素强度参数表现明显非均匀伸长变形坯料产生局部变薄变细现象进步发展坯料拉断破裂产生塑性变形范围
13杆件塑性压缩失稳板料塑性压缩失稳表现形式？
杆件压缩失稳表现弯曲板料压缩失稳表现起皱
14塑性压缩失稳界压应力素关？(P180184)
15板料拉深中引起法兰变形区起皱原什？生产实践中防止法兰变形区起皱？
原：压缩力引起失稳起皱成形程中变形区坯料径拉应力ζ1切压应力ζ3 面应力状态变形切压应力ζ3 达失稳界值时坯料产生失稳起皱
防止方法：加设压边圈
填空题
1 衡量金属合金塑性变形力数量指标 伸长率 断面收缩率
2 谓金属结晶指 冷变形金属加热更高温度原变形金属中会重新形成新畸变等轴晶直完全取代金属冷变形组织 程
3 金属热塑性变形机理： 晶滑移 晶孪生 晶界滑移 扩散蠕变 等
4 请应力张量分解应力球张量应力偏张量
＝ ＋
5 应变张量 请写出八面体线变 八面体切应变 表达式
＝
＝
61864 年法国工程师屈雷斯加（ HTresca ）根库伦土力学中研究成果已做金属挤压试验提出材料屈服切应力关果采数学方式屈雷斯加屈服条件表述
7 金属塑性成形程中影响摩擦系数素结起 金属种类化学成分 工具表面状态 接触面单位压力 变形温度 变形速度 等方面素
8 变形体处塑性面应变状态时塑性流动面滑移线点切线方该点切应力方理想刚塑性材料处面应变状态塑性区点应力状态实质 均应力 点处 切应力 材料常数
9 众静容应力场动容速度场中必然应力场应速度场满足全部静容动容条件唯应力场速度场称 真实 应力场 真实 速度场导出载荷 真实 载荷唯
10 设面三角形单元部意点位移采线性项式表示：
单元点外应变表示 ＝
11金属塑性成形特点：
12成形特点般塑性成形分 两类成形时工件温度分 三类
13金属超塑性分 两类
14晶变形方式单晶体样分 中 变形 变形次般仅起调节作
15冷变形金属加热更高温度原变形金属中会重新形成新畸变等轴晶直完全取代金属冷变形组织程称金属
16常摩擦条件数学表达式
17研究塑性力学时通常采基假设 体积力零初应力零
19 塑性指： 外力作金属材料发生塑性变形破坏完整性力
20 金属单晶体变形两种方式： 滑移 孪生
21．影响金属塑性素： 化学成分组织 变形温度 变形速度 应力状态
22 等效应力表达式：
23点代数值 __ 应力 __ 指称 第方 第方时针转 滑移线 线
24 面变形问题中变形面垂直方应力 σ z
25．塑性成形中三种摩擦状态分： 干摩擦 边界摩擦 流体摩擦
26．数应变特点具真实性性 加
27．数金属言总趋势着温度升高塑性 提高
28．钢冷挤压前需坯料表面进行 磷化皂化 润滑处理
29．提高润滑剂润滑耐磨防腐等性常润滑油中加入少量活性物质总称 添加剂
30．材料定条件拉伸变形延伸率超 １００％ 现象超塑性
31．韧性金属材料屈服时 密塞斯（Mises） 准较符合实际
32．硫元素存碳钢易产生 热脆
33．塑性变形时产生硬化材料做 理想塑性材料
34．应力状态中 压 应力充分发挥材料塑性
35．面应变时均正应力sｍ 等 中间应力s２
36．钢材中磷钢强度硬度提高塑性韧性 降低
37．材料连续两次拉伸变形第次真实应变e１＝０1第二次真实应变e２＝０25总真实应变e＝ 035
38．塑性指标常测量方法 拉伸试验法压缩试验法
39．弹性变形机理 原子间距变化塑性变形机理 位错运动
二列题均答案选择适合填横线
1．塑性变形时工具表面粗糙度摩擦系数影响 A 工件表面粗糙度摩擦系数影响
Ａ Ｂ等 Ｃ
2．塑性变形时产生硬化材料做 A
Ａ理想塑性材料 Ｂ理想弹性材料 Ｃ硬化材料
3． 似衡微分方程似塑性条件求解塑性成形问题方法称 B
Ａ解析法 Ｂ应力法 Ｃ滑移线法
4． 韧性金属材料屈服时 A 准较符合实际
Ａ密席斯 Ｂ屈雷斯加 Ｃ密席斯屈雷斯加
5．屈服原限制物体塑性变形时总导致 A 散逸散逸功原理
Ａ量 Ｂ力 Ｃ应变
6． 硫元素存碳钢易产生 A
Ａ热脆性 Ｂ冷脆性 Ｃ兰脆性
7． 应力状态中 B 应力充分发挥材料塑性
Ａ拉应力 Ｂ压应力 Ｃ拉应力压应力
8． 面应变时均正应力sｍ B 中间应力s２
Ａ Ｂ等 Ｃ
9． 钢材中磷钢强度硬度提高塑性韧性 B
Ａ提高 Ｂ降低 Ｃ没变化
10．晶体塑性变形晶粒变形方显著伸长现象称 A
Ａ纤维组织 Ｂ变形织构 Ｃ流线
三判断题
1．密塞斯屈服准摩擦系数μ05 （ × ）
2．塑性变形时工具表面粗糙度摩擦系数影响工件表面粗糙度摩擦系数影响 （ × ）
3．静水压力增加提高材料塑性没影响 （ × ）
4．塑料变形时产生硬化材料理想刚塑性材料 （ × ）
5．塑性变形体点剪应力轨迹线滑移线 （ √ ）
6．塑性材料具种质属性 （ √ ）
7．塑性柔软性 （ × ）
8．合金元素钢塑性增加变形拉力降 （ × ）
9．合金钢中白点现象夹杂引起 （ × ）
10．结构超塑性力学特性超塑性金属m 00202 （× ）
11．影响超塑性素变形速度变形温度组织结构 （ √ ）
12．屈雷斯加准密席斯准面应变两准致 （ × ）
13．变形速度摩擦系数没影响 （ × ）
14．静水压力增加助提高材料塑性 （ √ ）
15．碳钢中冷脆性产生硫元素存致 （ × ）
16．果已知位移分量方程求应变分量然满足协调方程方法求应变分量然满足协调方程必校验否满足连续性条件 （ × ）
17．塑料变形时金属材料塑性变形抗力低例：锈钢 （ × ）
四简答题
1 纯剪切应力状态特点？
答：纯剪切应力状态物体发生形状变化发生体积变化
纯剪应力状态单元体应力偏量方单元体应力张量方致均应力 第应力变量零
3 塑性变形时应力应变关系特点？
答：塑性变形时应力应变间关系特点：
(1) 应力应变间关系非线性全量应变轴应力轴定重合
(2) 塑性变形时认体积变应变球张量零泊松
(3) 应变硬化材料卸载重新加载时屈服应力报载时屈服应力初始屈服应力高
(4) 塑性变形逆应变历史关应力－应变关系保持单值关系
1．试简述提高金属塑性途径
答：通途径提高金属塑性：
(1) 提高材料成分组织均匀性
(2) 合理选择变形温度变形速度
(3) 选择三受压较强变形方式
(4) 减少变形均匀性
2．请简述应变速率金属塑性影响机理
答：应变速度通种方式塑性发生影响：
(1) 增加应变速率会金属真实应力升高塑性变形程较复杂需定时间进行
(2) 增加应变速率没足够时间进行回复结晶软化程充分金属塑性降低
(3) 增加应变速率会温度效应增金属温度升高利金属塑性提高
综述应变速率增加金属塑性降低面金属塑性增加面两方面素综合作结果终决定金属塑性变化
3．请简述弹性变形时应力 应变关系特点
答：弹性变形时应力 应变关系特点：
(1) 应力应变完全成线性关系应力轴全量应变轴重合
(2) 弹性变形逆应变历史（加载程）关某瞬时物体形状尺寸该瞬时外载关瞬时前瞬间载荷情况关
(3) 弹性变形时应力球张量物体产生体积变化泊松
三计算题
1．直角坐标系 Oxyz 已知受力物体点应力张量
应力单位 Mpa
(1) 画出该点应力单元体
(2) 求出该点应力张量变量应力方切应力八面体应力
应力偏张量应力球张量
解：
(1) 该点应力单元体图示
(2) 应力张量变量
应力状态方程
解该应力状态三应力
（ Mpa ）
设方 应力方满足方程
解
解
解
剪应力：
八面体正应力：
Mpa
八面体切应力：
应力偏张量：
应力球张量：
2．已知金属变形体点应力张量 Mpa
求：
(1) 计算方余弦 l12 m12 n 斜截面正应力
(2) 应力偏张量应力球张量
(3) 应力剪应力
解：
(1) 首先求出方余弦（ lmn ）斜截面应力（ ）
进步求斜截面正应力 ：
(2) 该应力张量静水应力
应力偏张量
应力球张量
(3) 应力面达应力衡
中
欲述方程解
解应力张量三应力：
应剪应力
3．变形体屈服时应力状态：
10
30
0
0
15
0
23
´
÷
÷
÷
ø
ö
ç
ç
ç
è
æ
×
×
×
ij
s
MPa
试分MisesTresca塑性条件计算该材料屈服应力值分析差异
解：
Tresca准：
MPa
＝＝1
Mises准：
MPa
＝＝107
者：
4．某理想塑性材料屈服应力100 (单位：10MPa) 某点应力状态：
MPa
应力分量画图示应力单元图中判断该点处什状态（弹性塑性）？
答：＝－300MPa ＝230MPa ＝150MPa ＝－30 MPa
0
根应力张量第第二第三变量公式：
＝++
＝＋＋
＝
代入式：
＝8＝804＝－10080 (单位：10MPa)
代入－－б－＝0令>>解：
24 14 －30 (单位：10MPa)
根Mises屈服准：
等效应力 ＝
＝4976 (单位：10MPa)
(单位：10MPa)
该点处弹性状态
填空题
1 设面三角形单元部意点位移采线性项式表示：
单元点外应变表示 ＝
2 塑性指： 外力作金属材料发生塑性变形破坏完整性力
3 金属单晶体变形两种方式： 滑移 孪生
4 等效应力表达式：
5点代数值 __ 应力 __ 指称 第方 第方时针转 滑移线 线
6 面变形问题中变形面垂直方应力 σ z
7．塑性成形中三种摩擦状态分： 干摩擦 边界摩擦 流体摩擦
8．数应变特点具真实性性 加性
9．数金属言总趋势着温度升高塑性 提高
10．钢冷挤压前需坯料表面进行 磷化皂化 润滑处理
11．提高润滑剂润滑耐磨防腐等性常润滑油中加入少量活性物质总称 添加剂
12．材料定条件拉伸变形延伸率超 １００％ 现象超塑性
13．韧性金属材料屈服时 密席斯（Mises） 准较符合实际
14．硫元素存碳钢易产生 热脆
15．塑性变形时产生硬化材料做 理想塑性材料
16．应力状态中 压 应力充分发挥材料塑性
17．面应变时均正应力sm 等 中间应力s2
18．钢材中磷钢强度硬度提高塑性韧性 降低
19．材料连续两次拉伸变形第次真实应变e1＝０1第二次真实应变e2＝０25总真实应变e＝ 035
20．塑性指标常测量方法 拉伸试验法压缩试验法
21．弹性变形机理 原子间距变化塑性变形机理 位错运动
二列题均答案选择适合填横线
1．塑性变形时工具表面粗糙度摩擦系数影响 A 工件表面粗糙度摩擦系数影响
Ａ Ｂ等 Ｃ
2．塑性变形时产生硬化材料做 A
Ａ理想塑性材料 Ｂ理想弹性材料 Ｃ硬化材料
3． 似衡微分方程似塑性条件求解塑性成形问题方法称 B
Ａ解析法 Ｂ应力法 Ｃ滑移线法
4． 韧性金属材料屈服时 A 准较符合实际
Ａ密席斯 Ｂ屈雷斯加 Ｃ密席斯屈雷斯加
5．屈服原限制物体塑性变形时总导致 A 散逸散逸功原理
Ａ量 Ｂ力 Ｃ应变
6． 硫元素存碳钢易产生 A
Ａ热脆性 Ｂ冷脆性 Ｃ兰脆性
7． 应力状态中 B 应力充分发挥材料塑性
Ａ拉应力 Ｂ压应力 Ｃ拉应力压应力
8． 面应变时均正应力sｍ B 中间应力s２
Ａ Ｂ等 Ｃ
9． 钢材中磷钢强度硬度提高塑性韧性 B
Ａ提高 Ｂ降低 Ｃ没变化
10．晶体塑性变形晶粒变形方显著伸长现象称 A
Ａ纤维组织 Ｂ变形织构 Ｃ流线
三判断题
1．密席斯屈服准摩擦系数μ05 （ × ）
2．塑性变形时工具表面粗糙度摩擦系数影响工件表面粗糙度摩擦系数影响 （ × ）
3．静水压力增加提高材料塑性没影响 （ × ）
4．塑料变形时产生硬化材料理想刚塑性材料 （ × ）
5．塑性变形体点剪应力轨迹线滑移线 （ √ ）
6．塑性材料具种质属性 （ √ ）
7．塑性柔软性 （ × ）
8．合金元素钢塑性增加变形拉力降 （ × ）
9．合金钢中白点现象夹杂引起 （ × ）
10．结构超塑性力学特性超塑性金属m 00202 （× ）
11．影响超塑性素变形速度变形温度组织结构 （ √ ）
12．屈雷斯加准密席斯准面应变两准致 （ × ）
13．变形速度摩擦系数没影响 （ × ）
14．静水压力增加助提高材料塑性 （ √ ）
15．碳钢中冷脆性产生硫元素存致 （ × ）
16．果已知位移分量方程求应变分量然满足协调方程方法求应变分量然满足协调方程必校验否满足连续性条件 （ × ）
17．塑料变形时金属材料塑性变形抗力低例：锈钢 （ × ）
四名词解释
1．限法基原理什？
答：运动学许速度场确定变形载荷似解变形载荷总真实载荷高估似值称限解
2．结构超塑性力学特性中m值物理意义什？
答：应变速率敏感性系数表示超塑性特征极重指标m值越塑性越
3．谓冷变形热变形温变形？
答：冷变形：结晶温度（通常指室温）变形
热变形：结晶温度变形
温变形：结晶温度高室温变形
4．谓阻力定律？
答：变形程中物体质点着阻力方移动做少功走短路
5．谓超塑性？
答：延伸率超100现象做超塑性
五简答题
1．请简述限元法思想
答：限元法基思想：
(1) 变形体成限数目单元体集合单元间指定节点处铰接关连通节点传递单元间相互作离散变形体实际变形体计算模型
(2) 分片似单元选择相关节点量确定函数似描述场变量（速度位移）定原理建立物理量间关系式
(3) 单元建立关系式加集成限节点相关总体方程
解总体方程求限节点未知量（般速度位移）进求
整问题似解应力应变应变速率等
限元法实质具限度连续体简化成限度单元集合体较简单问题解逼复杂问题解
2 LevyMises 理基假设什？
答： LevyMises 理建立四假设基础：
(1) 材料刚塑性材料弹性应变增量零塑性应变增量总应变增量
(2) 材料符合 Mises 屈服准
(3) 加载瞬时应力轴应变增量轴重合
(4) 塑性变形时体积变 应变增量张量应变增量偏张量
3．塑性加工中润滑目什？影响摩擦系数素？
答：（1）润滑目减少工模具磨损延长工具寿命提高制品质量降低金属变形时耗
（2）影响摩擦系数素：
答：1）金属种类化学成分
2）工具材料表面状态
3）接触面单位压力
4）变形温度
5）变形速度
6）润滑剂
4．简述塑性加工中影响金属材料变形抗力素？
答：（1）材料（化学成分组织结构）（2）变形程度（3）变形温度
（4）变形速度（5）应力状态（6）接触界面（接触摩擦）
5．什说速度间断面切速度间断法速度必须连续？
答：现设变形体速度间断面SD分成①②两区域微段dSD速度间断情况图示
根塑性变形体积变条件变形体变形时保持连续形发生重叠开裂知垂直dSD速度分量必须相等切速度分量等造成①②区相滑动速度间断值
6．谓屈服准？常屈服准两种？试较异点？
答：（1）屈服准：应力分量间符合定关系时质点进入塑性状态种关系屈服准
（2）常屈服准：密席斯屈服准屈雷斯加屈服准
（3）异点：两应力相等应力状态两者致塑性金属材料密席斯准更接实验数面应变状态时两准差155
7 简述塑性成形中润滑剂求
答：（1）润滑剂应良耐压性高压作润滑膜吸附接触表面保持良润滑状态
（2）润滑剂应良耐高温性热加工时润滑剂应分解变质
（3）润滑剂冷模具作
（4）润滑剂应金属模具腐蚀作
（5）润滑剂应体毒污染环境
（6）润滑剂求清理方便源丰富价格便宜等
8．简述金属塑性加工优点
答：（1）结构致密组织改善性提高
（2）材料利率高流线分布合理
（3）精度高实现少切削求
（4）生产效率高
六计算题
1．圆板坯拉深圆筒件图1示 假设板厚t 圆板坯理想刚塑性材料材料真实应力S计接触面摩擦 忽略凹模口处弯曲效应 试应力法证明图示瞬间拉深力：
（a）拉深示意图 （b）单元体
图1 板料拉深
答：工件凸缘部分取扇形基元体图示负径静力衡方程：
展开略高阶微量：
拉应力压应力似塑性条件：
联解：
式中
2．图2示设半限体侧面作均布压应力 试应力法求单位流动压力p
图2
解：
取半限体半剖面图中基元板块（设长 l ）列衡方程：
（ 1 ）
中设 摩擦子 材料屈服时切应力值 均取绝值
(1) 式：
（ 2 ）
采绝值表达简化屈服方程：
（ 3 ）
（ 4 ）
（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ）式联立求解：
（ 5 ）
边界 （ 3 ）式知 代入（ 5 ）式：
：
（ 6 ）
单位流动压力：
（ 7 ）
3．图3示圆柱体镦粗半径re高度h圆柱体受轴压应力sZ镦粗变形接触表面摩擦力t＝０２Ｓ（Ｓ流动应力） sze锻件外端（rre）处垂直应力
（1）证明接触表面正应力：
（2）画出接触表面正应力分布
（3）求接触表面单位流动压力ｐ
（4）假re＝100MMＨ＝150MMＳ500MPa求开始变形时总变形抗力Ｐ少吨？
解：
（1）证明
该问题行砧板间轴称镦粗设基元板块列衡方程：
略二次穷项式化简成：
假定均匀镦粗变形：
图3
：
该式精确衡方程简化似衡方程完全相
密席斯屈服准写似塑性条件：
联解：
时
：
（3）接触表面单位流动压力：
544MP
（4）总变形抗力
1708T
4．图4示头外力作压入两边斜面刚塑性体中接触表面摩擦力忽略计接触面单位压力q表面AHBEX轴夹角求：
（1）证明接触面单位应力qK（2++2）
（2）假定头宽度2b求单位厚度变形抗力P
图4
解：
（1）证明
1）AH边界：
屈服准：
：
2）AO边界：
根变形情况：
屈服准：
族条滑移（OA1A2A3A4）常数
（2）单位厚度变形抗力：
5．图5示尖角2j头外力作插入具相角度缺口刚塑性体中接触表面摩擦力忽略计接触面单位压力p表面ABCX轴夹角d求：
（1）证明接触面单位应力p2K（1+j+d）
（2）假定头宽度2b求变形抗力P
图5
答：
（1）证明
1）AC边界：
2）AO边界：
3）根变形情况：
4）屈服准：
5）族条滑移（OFEB）常数
（2）设AO长度L
变形抗力：
6．模壁光滑面正挤压刚性块变形模型图6示试计算单位挤压力限解 P 设材料切应力常数K
图6
解：首先根动容条件建立变形区速端图图7示：
图7
设头移速度 图7求速度间断值：
头表面模壁表面光滑变形体限功率仅速度间隔面消耗剪切功率式示：
头功率表示：
：
7．理想刚塑性体砧头间镦粗某瞬间条料截面尺寸 2a × 2a 长度 L 较 2a 足够认面变形变形区 A B C D 四刚性块组成（图8示）瞬间砧头速度 ú i 1（砧板认静止动）试画出速端图限法求条料单位变形力 p
图8
解：根滑移线理认变形区角线分成四刚性三角形组成刚性块 B D 死区压头速度 u 相运动刚性块 A C 相 B D相运动（速度间断）数值方速端图（图9示）完全确定
图9
u * oA u * oB u * oC u * oD usin θ
根量守恒：
2P · 1 ＝ K （ u * oA ＋ u * oB ＋ u * oC ＋ u * oD ）
＝ ＝ ＝ ＝ a
单位流动压力：P ＝ 2K
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1什金属塑性？什塑性成形？塑性成形特点？
塑性外力作金属材料发生塑性变形破坏完整性力
塑性变形作物体外力取消物体变形完全恢复产生残余变形
塑性成形金属材料定外力作利塑性成型获定力学性
加工方法称塑性加工压力加工
塑性成形特点：①组织性②材料利率高③尺寸精度高④生产效率高
2试述塑性成形般分类
Ⅰ成型特点分块料成形(称体积成形)板料成型两类
1）块料成型塑性成形程中体积转移分配实现分次成型二次加工
次加工：
①轧制金属坯料通两旋转轧辊间特定空间产生塑性变形获定截面形状材料塑性成形方法分轧横轧斜轧生产型材板材材
②挤压截面坯料端施加定压力金属坯料通定形状尺寸模孔产生塑性变形获符合模孔截面形状截面坯料零件塑性成形方法分正挤压反挤压复合挤压适(低塑性)型材材零件
③拉拔金属坯料前端施加定拉力金属坯料通定形状尺寸模孔产生塑性变形获模孔形状尺寸相截面坯料塑性成形方法生产棒材材线材
二次加工：
①锻锻锤水压机利简单工具金属锭料坯料锻成需形
状尺寸加工方法精度低生产率高单件批量锻件
②模锻金属坯料放成形状尺寸相模腔中产生塑性变形
获模腔形状尺寸相坯料零件加工方法分开式模锻闭式模锻
2）板料成型般称压分分离工序成形工序
分离工序：压件板料定轮廓线相互分离裁剪切等工序
成型工序：坯料破坏条件发生塑性变形成具求形状尺寸零件弯曲拉深等工序
Ⅱ成型时工件温度分热成形冷成形温成形
3试分析晶体塑性变形特点
1）晶粒变形时性时性晶体晶粒位引起
2）晶粒变形相互协调性晶粒间连续性决定求晶粒进行系滑移晶粒少求 5独立滑移系启动保证
3）晶粒晶粒间晶粒部晶界附区域间变形均匀性
Add：
4）滑移传递必须激发相邻晶粒位错源
5）晶体变形抗力单晶体变形更均匀
6）塑性变形时导致物理化学性变化
7）时间性hcp系晶体金属单晶体较前者具明显晶界阻滞效应极高加工硬化率立方晶系金属中晶单晶试样应力—应变曲线没差
4试分析晶粒金属塑性变形抗力影响
①晶粒越细变形抗力越晶粒决定位错塞积群应力场晶位错源距离距离影响位错数目n晶粒越距离越位错开动时间越长n越n越应力场越强滑移越容易晶粒转移晶粒
②晶粒越细金属塑性越
a．定体积晶粒越细晶粒数目越塑性变形时位利晶粒越变形较均匀分散晶粒
b．晶粒应力分布细晶粒晶界影响区域相加晶粒心部应变晶界处应变差异减种均匀性减应力分布较均匀金属断裂前承受塑性变形量更
5什加工硬化？产生加工硬化原什？加工硬化塑性加工生产利弊？
加工硬化着金属变形程度增加强度硬度增加塑性韧性降低现象加工硬化成位错交互作关着塑性变形进行位错密度断增加位错反应相互交割加剧结果产生固定割阶位错缠结等障碍致形成胞状亚结构位错难越障碍限制定范围运动样金属继续变形需断增加外力克服位错间强交互作力
加工硬化塑性加工生产利弊：
利面：作种强化金属手段热处理方法强化金属材料应加工硬化方法强化提高金属承载力型发电机护环零件(高锰奥氏体磁钢锻制)
利面：①加工硬化金属屈服强度提高求进行塑性加工设备力增加
②塑性降金属继续塑性变形困难增加中间退火工艺降低生产率提高生产成
6什动态回复？什说动态回复热塑性变形软化机制？
动态回复热塑性变形程中发生回复(发低方转变程)
动态回复热塑性变形软化机制：
①动态回复高层错金属热变形程中唯软化机制动态回复通位错攀移交滑移等实现层错高金属变形时扩展位错宽度窄集束容易位错交滑移攀移容易进行位错容易滑移面间转移异号位错相互抵消结果位错密度降畸变降低足达动态结晶需量水类金属热塑性变形程中变形程度变形温度远高静态结晶温度发生动态回复发生动态结晶
②低层错金属热变形程中动态回复然充分时进行畸变时释放变形程度远远高静态回复需界变形程度时畸变差积累结晶需水动态结晶启动否发生动态回复
Add：动态结晶容易发生层错较低金属热加工变形量时层错低扩展位错宽度集束成特征位错困难易进行位错交滑移攀移已知动态回复通位错交滑移攀移完成意味着类材料动态回复速率程度低(应该说足)材料中局部区域会积累足够高位错密度差(畸变差)动态回复充分形成胞状亚组织尺寸边界规整胞壁较位错缠结种完整亚组织正利结晶形核利动态结晶发生需更变形量面已提
7什动态结晶？影响动态结晶素？动态结晶热塑性变形程中发生结晶动态结晶静态结晶基样会通形核长完成机理角度晶界(亚晶界)想高位错密度区域迁移
动态结晶力金属层错高低(层错越低热加工变形量时容易出现动态结晶)关外晶界迁移难易关金属越存发生动态结晶力越强溶质原子固溶金属基体中时会严重阻碍晶界迁移减慢动态结晶德速率弥散第二相粒子阻碍晶界移动会遏制动态结晶进行
9钢锭热加工变形组织性发生什变化？(参见 P2731)
①改善晶粒组织②锻合部缺陷③破碎改善碳化物非金属夹杂物钢中分布④形成纤维组织⑤改善偏析
10冷变形金属热变形金属纤维组织？
冷变形中纤维组织：轧制变形时原等轴晶粒延伸方伸长变形程度晶粒呈现片纤维状条纹称纤维组织金属中夹杂第二相会变形方拉成细带状(塑性杂质言)粉碎成链状(脆性杂质言)时光学显微镜会难分辨出晶粒杂质热塑性变形程中着变形程度增钢锭部粗树枝状晶逐渐变形方伸长时晶间富集杂质非金属夹杂物走逐渐变形方致中脆性夹杂物(氧化物氮化物部分硅酸盐等)破碎呈链状分布苏醒夹杂物(硫化物数硅酸盐等)拉长呈条状线状薄片状磨面腐蚀试样便变形方条条断断续续细线称流线 具流线组织称纤维组织热塑性加工中结晶结果拉长晶粒变成细等轴晶纤维组织稳定保留直室温冷变形时晶粒拉长形成纤维组织
12什细晶超塑性？什相变超塑性？
①细晶超塑性定恒温应变速率晶粒度满足求条件呈现超塑性具体说材料晶粒必须超细化等轴化成形期间保持稳定
②相变超塑性求具相变素异构转变定外力作金属合金相变温度附反复加热冷定循环次数获伸长率相变超塑性控制素温度幅度温度循环率
15什塑性？什塑性指标？什说塑性指标具相意义
塑性指金属外力作稳定发生永久变形破坏完整性力金属种重加工性
塑性指标衡量金属材料塑性坏采某试验测数量指标
常试验方法拉伸试验压缩试验扭转试验
种试验方法相特定受力状态变形条件测定塑性指标(成形性指标)仅具相较意义说明某种受力状况变形条件种金属塑性高种金属塑性低者种金属种变形条件塑性高种变形条件塑性低
16举例说明杂质元素合金元素钢塑性影响(P4144)
①碳：固溶铁时形成铁素体奥氏体具良塑性余碳铁形成渗碳体(Fe 3C)降低塑性
②磷：般说磷钢中害杂质铁中相溶解度钢强度硬度提高塑性韧性降低冷变形时影响更严重称冷脆性
③硫：形成晶体时熔点降低(例 FeS熔点 1190℃ FeFeS熔点 985℃)硫化物晶体通常分布晶界会引起热脆性
④氮：质量分数较(0002~0015)时钢塑性明显影响着氮化物质量分数增加钢塑性降降低导致钢变脆氮α铁中溶解度高温低温时相
差含氮量较高钢高温快速冷低温时α铁饱室温稍高温度氮逐渐 Fe 4N形式析出钢塑性韧性降低种现象称时效脆性
300℃左右加工时会出现谓兰脆现象
⑤氢：氢脆白点
⑥氧：形成氧化物会夹杂物( FeS)易熔晶体(FeSFeO熔点910℃)分布晶界处造成钢热脆性
合金元素影响：①形成固溶体②形成硬脆碳化物……
17试分析单相相组织细晶粗晶组织锻造组织铸造组织金属塑性影响
①相组成影响：单相组织(纯金属固溶体)相组织塑性相组织相性变形难易程度导致变形应力均匀分布塑性降低碳钢高温时奥氏体单相组织塑性 800℃左右时转变奥氏体铁素体两相组织塑性明显降外相组织中脆性相会塑性降低
②晶粒度影响：晶粒越细金属塑性越定体积细晶粒金属晶粒数目粗晶粒金属塑性变形时位利晶粒较变形较均匀分散晶粒晶粒应力分布细晶粒时晶界影响局域相加晶粒心部应变晶界处应变差异减细晶粒金属变形均匀性较引起应力集中必然较应力分布较均匀金属断裂前承受塑性变形量越
③锻造组织铸造组织塑性铸造组织具粗柱状晶偏析夹杂气泡疏松等缺陷金属塑性降低通适锻造会碎粗柱状晶粒获细晶组织金属塑性提高
18变形温度金属塑性影响基规律什？
数金属言总体趋势：着温度升高塑性增加种增加简单线性升加热程中某温度区间相态晶粒边界状态变化出现脆性区金属塑性降低般情况温度绝零度升熔点时出现脆性区包括低温中温高温脆性区图碳钢例：区域Ⅰ塑性极低—原子热振动力极低致晶界组成物脆化关区域Ⅱ称蓝脆区(断口呈蓝色)般认氮化物氧化物沉淀形式晶界滑移面析出
致类似时效硬化区域Ⅲ珠光体转变奥氏体形成铁素体奥氏体两相存关晶界出现FeSFeO低熔晶关热脆区
19什温度效应？冷变形热变形时变形速度塑性影响？
温度效应：塑性变形程中产生热量变形体温度升高现象(热效应：塑性变形时金属吸收量绝部分转化成热现象)般说冷变形时着应变速率增加开始时塑性略降温度效应增强塑性会较回升热变形时着应变速率增加开始时塑性通常会较显著降低温度效应增强塑性回升时温度效应已知实际变形温度塑性区进入高温脆区金属塑性急速降
2叙述列术语定义含义：
①张量：干坐标系改变时满足转换关系分量组成集合称张量
②应力张量：表示点应力状态九分量构成二阶张量称应力张量 ζη ηx xy xz
③应力张量变量：已知点应力状态
④应力：某斜微分面全应力S正应力ζ重合切应力η0种切应力 零微分面称面面正应力做应力
⑤切应力：切应力达极值面称切应力面面作切应力称切应力
⑥切应力：三切应力中绝值点方位切面切应力做切应力ηmax
⑦应力简图：应力数符号描述点应力状态简图称应力图：
⑧八面体应力：轴坐标系空间八象限中等倾微分面构成正八面体正八面体面称八面体面八面体面应力称八面体应力
⑨等效应力：取八面体切应力绝值3倍参量称等效应力
⑩面应力状态：变形体某方垂直面应力存应力分量该方轴关种应力状态面应力状实例：薄壁扭转薄壁容器承受压板料成型工序等厚度方应力相忽略般作面应力状态处理
11)面应变状态：果物体质点坐标面发生变形该面法线方没变形种变形称面变形应应力状态面应变状态实例：轧制板带材面变形挤压拉拔等
12)轴称应力状态：旋转体承受外力称旋转轴分布力没轴力时物体质点处轴称应力状态实例：圆柱体砧均匀镦粗锥孔模均匀挤压拉拔(径正应力等周正应力)
3张量基性质？
①存张量变量②张量叠加分解③张量分称张量非称张量④二阶称张量存三轴三值
4试说明应力偏张量应力球张量物理意义
应力偏张量产生形状变化物体产生体积变化材料塑性变形应力偏张量引起应力球张量物体产生形状变化(塑性变形)物体产生体积变化
12叙述列术语定义含义
1)位移：变形体点变形前直线距离称位移
2)位移分量：位移矢量坐标系中点位移矢量三坐标轴投影称改点位移分量般 uvw角标符号ui 表示
3)相线应变：单位长度线变形考虑终变形
4)工程切应变：单位长度偏移量两棱边夹直角变化量称相切应变称工程切应变δrt tanθxy θxy αyx +αxy (直角∠CPA减时θxy取正号增时取负号)
5)切应变：定义γ yx γ xy 1θyx 切应变 2
6)数应变：塑性变形程中应变轴方保持变情况应变增量总记反映物体变形实际情况称然应变数应变
7)应变：变形体点存三相互垂直应变方(称应变轴)该方线元没切应变线应变称应变ε1ε2ε3 表示性材料认 应变方应力方重合
8)切应变：应变方成± 45°角方存三相互垂直线元切 应变极值称切应变
9)切应变：三切应变中绝值成切应变
10)应变张量变量：
11)应变简图：应变数符号表示应变状态简图
12)八面体应变：三应变轴坐标系应变空间中样作出正八面体八面体面法线方线元应变称八面体应变
13)应变增量：产生位移增量变形体质点相应限应变增量dεij 表示
14)应变速率：单位时间应变称应变速率俗称变形速度ε& 表示单位 s 1
15)位移速度：
14试说明应变偏张量应变球张量物理意义应变偏张量εij 表示变形单元体形状变化
应变球张量δijεm 表示变单元体体积变化塑性变形时根体积变假设εm 0时应变偏张量应变张量
15塑性变形时应变张量应变偏张量关系？原？塑性变形时应变偏张量应变张量根体积变假设εm 0应变球张量存
16应变简图表示塑性变形类型？
三应变中绝值应变反映该工序变形特征称特征应变应变简图表示应变状态根体积变条件特征应变塑性变形三种变形类型
①压缩类变形特征应变负应变(ε1＜0) 两应变正应变ε2 +ε3 ε1
②剪切类变形(面变形)应变零两应变相等方相反ε2 0ε1
ε3
③伸长类变形特征应变正应变两应变负应变ε1 ε2 ε3
17数应变特点？相线应变关系？
数应变真实反映变形积累程称真实应变简称真应变具
特点：
①数应变加性相应变加应变
②数应变应变相应变应变
③相应变表示变形实际情况变形程度愈误差愈
数应变做相线应变取数
21叙述列术语定义含义：
Ⅰ屈服准：定变形条件(变形温度变形速度等)应力分量间符合定关系时质点开始进入塑性状态种关系称屈服准称塑性条件描述受力物体中应力状态质点进入塑性状态塑性变形继续进行必须遵守力学条件
Ⅱ屈服表面：屈服准数学表达式应力空间中图形封闭空间曲面称屈服表面假描述应力状态点屈表面点开始屈服性理想塑性材料屈服表面连续屈服表面塑性流动变化
Ⅲ屈服轨迹：两应力状态屈服准表达式应力坐标面集合图形封闭曲线称屈服轨迹屈服表面应力坐标面交线
22常屈服准两？表述？分写出数学表达式
常两屈服准 Tresca屈服准 Mises屈服准数学表达式分max min
Tresca屈服准：ηmax ζ ζ C2 式中ζmax ζ min 带数值应力 C变形条件材料性质关应力状态关常数通单均匀拉伸试验求
Tresca屈服准表述：定变形条件受力体点切应力ηmax 达某值时该点进入塑性状体
Mises屈服准：ζ 1 (ζ1 ζ 2 )2 + (ζ 2 ζ3 )2 + (ζ3 ζ1)2 ζs2 1
ζ)()()( )2(s2zx2yz2xy2xz2zy2yx6ζηηηζζζζζ+++++ Mises屈服准表述：定变形条件受力体点等效应力 ζ达某定值时该点进入塑性状态
23两屈服准差？什状态两屈服准相？什状态差？
Ⅰ点：
①屈服准表达式坐标选择关等式左边变量函数
②三应力意置换影响屈服时认拉应力压应力作样
③表达式应力球张量关
点：①Tresca屈服准没考虑中间应力影响三应力序知道时方便 Mises屈服准考虑中间应力影响方便
Ⅱ两屈服准相情况屈服轨迹两屈服准相交点表示时两屈服准相六点四单应力状态两轴称应力状态
Ⅲ两屈服准差情况屈服轨迹连屈服准应距离远点应情况时二者相差六点四面应力状态(面应变状态)两纯切应力状态相差 155
28叙述列术语定义含义：
1)增量理：称流动理描述材料处塑性状态时应力应变增量应变速率间关系理针加载程中瞬间应力状态确定该瞬间应变增量样撇开加载历史影响
2)全量理：定条件直接确定全量应变理形变理建立塑性变形全量应变应力间关系
3)例加载：外载荷分量例增加单调递增中途卸载加载方式满足Ti CT i 0
4)标称应力：称名义应力条件应力拉伸机拉伸力原始横断面积值
5)真实应力：瞬时流动应力单均匀拉伸(压缩)加载瞬间载荷 P该瞬间试样横截面积A表示
6)拉伸塑性失稳：拉伸程中发生缩颈现象
7)硬化材料考虑塑性变形程中形状变化会发生加工硬化材料
8)理想弹塑性材料：塑性变形时需考虑塑性变形前弹性变形考虑硬化材料材料进入塑性状态应力增加连续产生塑性变形
9)理性刚塑性材料：研究塑性变形时考虑弹性变形考虑变形程中加工硬化材料
10)弹塑性硬化材料：塑性变形时需考虑塑性变形前弹性变形考虑加工硬化材料
11)刚塑性硬化材料：研究塑性变形时考虑塑性变形前弹性变形需考虑变形程中加工硬化材料
29塑性变形时应力应变关系特点？什说塑性变形时应力应变间关系加载历史关？
塑性变形时应力应变间关系特点：
①应力应变间关系时非线性全量应变轴应力轴定重合
②塑性变形时认体积变应变球张量零泊松 υ05
③应变硬化材料卸载重新加载时屈服应力卸载时屈服应力初始屈服应力高
④塑性变形时逆应变历史关应力应变关系保持单值关系塑性变形应力应变间关系加载历史关通单拉伸时应力应变曲线加载路线盈利应变图说明 P120
30全量理什场合？什？
全量理适简单加载条件简单加载应力轴方固定变应变增量轴应力轴重合种条件劳斯方程积分全量应变应力间关系全量理
31般情况应变增量积分否等全量应变？什？什情况种积分成立？
般情况应变增量积分等全量应变般情况塑性变形时全量应变轴应力轴定重合满足简单加载条件种积分成立般情况难做例加载满足条件实现例加载参第三章第五节中全量理部分容
1塑性成形件进行质量分析重意义？
塑性成形件进行质量分析检验成形件质量种手段够成形件作出较全面评估指明成形件否程中应该注意问题效防止必安全事济损失
2试述塑性成形件进行质量分析般程分析方法
般程：调查原始情况→弄清质量问题→试验研究分析→提出解决措施
分析方法：低倍组织试验金相试验金属变形金属变形流动分析试验
3试分力学组织方面分析塑性成形件中产生裂纹原
①力学分析：否产生裂纹应力状态应变积累应变速率温度等素关中应力状态反映力学条件
物体外力作部点处定应力状态方位作正应力切应力材料断裂(产生裂纹)形式般两种：切断断裂面行切应力切应变方种正断断裂面垂直正应力正应变方塑性成形程中材料部应力外力引起外变形均匀引起附加应力温度均引起温度应力组织转变时进行产生组织应力应力超极限值时会材料发生破坏(产生裂纹)
1)外力直接引起裂纹2)附加应力残余应力引起裂纹3)温度应力(热应力)组织应力引起裂纹
②组织分析：塑性成形中裂纹般发生组织均匀带某缺陷材料中时金属晶界缺陷较集中方塑性成形件中裂纹般产生晶界相界处
1)材料中冶金组织缺陷处应力集中产生裂纹
2)第二相夹杂物身强度低塑性低产生裂纹：a晶界低熔点物质b晶界存脆性第二相非金属夹杂物c第二相强度低基体韧性相
3)第二相非金属夹杂基体间力学性理化性差异产生裂纹
4防止产生裂纹原措施什？
1)增加静水压力2)选择控制合适变形温度变形速度3)采中间退火便消变形程中产生硬化变形均匀残余应力等4)提高原材料质量
5什钢奥氏体质晶粒度钢奥氏体实际晶粒度？
钢奥氏体质晶粒度钢加热 930℃保温段时间(般 3—8h)冷室温放 100倍观察晶粒钢事晶粒度般反映钢冶金质量表征钢工艺特性钢奥氏体实际晶粒度指钢加热某温度获奥氏体晶粒奥氏体实际晶粒度影响零件性
6晶粒材料力学性影响？
般情况晶粒细化提高金属材料屈服强度疲劳强度塑性击韧度降低钢脆性转变温度
7影响晶粒素？素影响晶粒？
热加工程说变形温度变形程度机械阻碍物影响形核速度长速度三基参数面讨三基参数晶粒影响
1)加热温度(包括塑性变形前加热温度固溶处理时加热温度)温度原子扩散力重影响着温度升高原子(特晶界原子)移动扩散力断增强晶粒间吞速度加剧晶粒种长短时间完成晶粒温度升高长种必然现象
2)变形程度：热变形晶粒变形程度间关系 517相似
第晶粒区界变形区界变形区属种变形量范围变形量金属部局部区受变形结晶时受变形局部区会产生结晶核心产生核心数目数核心断长直互相接触结果获粗晶粒变形量界变形程度时金属部均产生较塑性变形具较高畸变结晶时形成较结晶核心核心稍微长相互解结晶获细晶粒变形量足够时出现第二晶粒区该区粗晶粒界变形时产生晶粒般认该区变形时先形成变形织构结晶形成织构晶粒致原：
①变形程度(90)部产生热效应引起锻件实际变形温度幅度升高
②变形程度晶界分布杂质破碎分散造成变形晶粒晶粒间局部区直接接触(织构区时相互接触晶粒位差较)促形成晶粒
3)机械阻碍物机械阻碍物存形式分两类：类钢冶炼凝固时液相直接析出颗粒较成偏析统计分布类钢凝固继续冷程中奥氏体晶粒析出颗粒十分细分布晶界类前类阻碍作机械阻碍物作表现晶界钉扎作旦机械阻碍物溶入晶时晶界存机械阻碍作晶粒便立长处温度应晶粒晶粒影响三基素外变形速度原始晶粒度化学成分等
8细化晶粒途径？
①原材料冶炼时加入合金元素(钽铌锆钼钨钒钛等)终采铝钛等作脱氧剂细化作：液态金属凝固时高熔点化合物起弥散结晶核心作保证获极细晶粒外化合物时起机械阻碍作已形成细晶粒易长
②采适变形程度变形温度塑性变形时应恰控制高变形温度(考虑加热温度考虑热效应引起升温)免发生聚集结晶果变形量较时应适降低变形温度
③采锻正火(退火)等相变重结晶方法必时利奥氏体结晶规律进行高温正火细化晶粒
11什塑性失稳？拉伸失稳压缩失稳什质区？
塑性失稳：塑性加工中材料受载荷达某界值载荷降塑性变形会继续种现象称塑性失稳压缩失稳影响素刚度参数塑性成形中表现坯料弯曲起皱弹性塑性变形范围产生拉伸失稳影响素强度参数表现明显非均匀伸长变形坯料产生局部变薄变细现象进步发展坯料拉断破裂产生塑性变形范围
13杆件塑性压缩失稳板料塑性压缩失稳表现形式？
杆件压缩失稳表现弯曲板料压缩失稳表现起皱
14塑性压缩失稳界压应力素关？(P180184)
15板料拉深中引起法兰变形区起皱原什？生产实践中防止法兰变形区起皱？
原：压缩力引起失稳起皱成形程中变形区坯料径拉应力ζ1切压应力ζ3 面应力状态变形切压应力ζ3 达失稳界值时坯料产生失稳起皱
防止方法：加设压边圈
填空题
1 衡量金属合金塑性变形力数量指标 伸长率 断面收缩率
2 谓金属结晶指 冷变形金属加热更高温度原变形金属中会重新形成新畸变等轴晶直完全取代金属冷变形组织 程
3 金属热塑性变形机理： 晶滑移 晶孪生 晶界滑移 扩散蠕变 等
4 请应力张量分解应力球张量应力偏张量
＝ ＋
5 应变张量 请写出八面体线变 八面体切应变 表达式
＝
＝
61864 年法国工程师屈雷斯加（ HTresca ）根库伦土力学中研究成果已做金属挤压试验提出材料屈服切应力关果采数学方式屈雷斯加屈服条件表述
7 金属塑性成形程中影响摩擦系数素结起 金属种类化学成分 工具表面状态 接触面单位压力 变形温度 变形速度 等方面素
8 变形体处塑性面应变状态时塑性流动面滑移线点切线方该点切应力方理想刚塑性材料处面应变状态塑性区点应力状态实质 均应力 点处 切应力 材料常数
9 众静容应力场动容速度场中必然应力场应速度场满足全部静容动容条件唯应力场速度场称 真实 应力场 真实 速度场导出载荷 真实 载荷唯
10 设面三角形单元部意点位移采线性项式表示：
单元点外应变表示 ＝
11金属塑性成形特点：
12成形特点般塑性成形分 两类成形时工件温度分 三类
13金属超塑性分 两类
14晶变形方式单晶体样分 中 变形 变形次般仅起调节作
15冷变形金属加热更高温度原变形金属中会重新形成新畸变等轴晶直完全取代金属冷变形组织程称金属
16常摩擦条件数学表达式
17研究塑性力学时通常采基假设 体积力零初应力零
19 塑性指： 外力作金属材料发生塑性变形破坏完整性力
20 金属单晶体变形两种方式： 滑移 孪生
21．影响金属塑性素： 化学成分组织 变形温度 变形速度 应力状态
22 等效应力表达式：
23点代数值 __ 应力 __ 指称 第方 第方时针转 滑移线 线
24 面变形问题中变形面垂直方应力 σ z
25．塑性成形中三种摩擦状态分： 干摩擦 边界摩擦 流体摩擦
26．数应变特点具真实性性 加
27．数金属言总趋势着温度升高塑性 提高
28．钢冷挤压前需坯料表面进行 磷化皂化 润滑处理
29．提高润滑剂润滑耐磨防腐等性常润滑油中加入少量活性物质总称 添加剂
30．材料定条件拉伸变形延伸率超 １００％ 现象超塑性
31．韧性金属材料屈服时 密塞斯（Mises） 准较符合实际
32．硫元素存碳钢易产生 热脆
33．塑性变形时产生硬化材料做 理想塑性材料
34．应力状态中 压 应力充分发挥材料塑性
35．面应变时均正应力sｍ 等 中间应力s２
36．钢材中磷钢强度硬度提高塑性韧性 降低
37．材料连续两次拉伸变形第次真实应变e１＝０1第二次真实应变e２＝０25总真实应变e＝ 035
38．塑性指标常测量方法 拉伸试验法压缩试验法
39．弹性变形机理 原子间距变化塑性变形机理 位错运动
二列题均答案选择适合填横线
1．塑性变形时工具表面粗糙度摩擦系数影响 A 工件表面粗糙度摩擦系数影响
Ａ Ｂ等 Ｃ
2．塑性变形时产生硬化材料做 A
Ａ理想塑性材料 Ｂ理想弹性材料 Ｃ硬化材料
3． 似衡微分方程似塑性条件求解塑性成形问题方法称 B
Ａ解析法 Ｂ应力法 Ｃ滑移线法
4． 韧性金属材料屈服时 A 准较符合实际
Ａ密席斯 Ｂ屈雷斯加 Ｃ密席斯屈雷斯加
5．屈服原限制物体塑性变形时总导致 A 散逸散逸功原理
Ａ量 Ｂ力 Ｃ应变
6． 硫元素存碳钢易产生 A
Ａ热脆性 Ｂ冷脆性 Ｃ兰脆性
7． 应力状态中 B 应力充分发挥材料塑性
Ａ拉应力 Ｂ压应力 Ｃ拉应力压应力
8． 面应变时均正应力sｍ B 中间应力s２
Ａ Ｂ等 Ｃ
9． 钢材中磷钢强度硬度提高塑性韧性 B
Ａ提高 Ｂ降低 Ｃ没变化
10．晶体塑性变形晶粒变形方显著伸长现象称 A
Ａ纤维组织 Ｂ变形织构 Ｃ流线
三判断题
1．密塞斯屈服准摩擦系数μ05 （ × ）
2．塑性变形时工具表面粗糙度摩擦系数影响工件表面粗糙度摩擦系数影响 （ × ）
3．静水压力增加提高材料塑性没影响 （ × ）
4．塑料变形时产生硬化材料理想刚塑性材料 （ × ）
5．塑性变形体点剪应力轨迹线滑移线 （ √ ）
6．塑性材料具种质属性 （ √ ）
7．塑性柔软性 （ × ）
8．合金元素钢塑性增加变形拉力降 （ × ）
9．合金钢中白点现象夹杂引起 （ × ）
10．结构超塑性力学特性超塑性金属m 00202 （× ）
11．影响超塑性素变形速度变形温度组织结构 （ √ ）
12．屈雷斯加准密席斯准面应变两准致 （ × ）
13．变形速度摩擦系数没影响 （ × ）
14．静水压力增加助提高材料塑性 （ √ ）
15．碳钢中冷脆性产生硫元素存致 （ × ）
16．果已知位移分量方程求应变分量然满足协调方程方法求应变分量然满足协调方程必校验否满足连续性条件 （ × ）
17．塑料变形时金属材料塑性变形抗力低例：锈钢 （ × ）
四简答题
1 纯剪切应力状态特点？
答：纯剪切应力状态物体发生形状变化发生体积变化
纯剪应力状态单元体应力偏量方单元体应力张量方致均应力 第应力变量零
3 塑性变形时应力应变关系特点？
答：塑性变形时应力应变间关系特点：
(1) 应力应变间关系非线性全量应变轴应力轴定重合
(2) 塑性变形时认体积变应变球张量零泊松
(3) 应变硬化材料卸载重新加载时屈服应力报载时屈服应力初始屈服应力高
(4) 塑性变形逆应变历史关应力－应变关系保持单值关系
1．试简述提高金属塑性途径
答：通途径提高金属塑性：
(1) 提高材料成分组织均匀性
(2) 合理选择变形温度变形速度
(3) 选择三受压较强变形方式
(4) 减少变形均匀性
2．请简述应变速率金属塑性影响机理
答：应变速度通种方式塑性发生影响：
(1) 增加应变速率会金属真实应力升高塑性变形程较复杂需定时间进行
(2) 增加应变速率没足够时间进行回复结晶软化程充分金属塑性降低
(3) 增加应变速率会温度效应增金属温度升高利金属塑性提高
综述应变速率增加金属塑性降低面金属塑性增加面两方面素综合作结果终决定金属塑性变化
3．请简述弹性变形时应力 应变关系特点
答：弹性变形时应力 应变关系特点：
(1) 应力应变完全成线性关系应力轴全量应变轴重合
(2) 弹性变形逆应变历史（加载程）关某瞬时物体形状尺寸该瞬时外载关瞬时前瞬间载荷情况关
(3) 弹性变形时应力球张量物体产生体积变化泊松
三计算题
1．直角坐标系 Oxyz 已知受力物体点应力张量
应力单位 Mpa
(1) 画出该点应力单元体
(2) 求出该点应力张量变量应力方切应力八面体应力
应力偏张量应力球张量
解：
(1) 该点应力单元体图示
(2) 应力张量变量
应力状态方程
解该应力状态三应力
（ Mpa ）
设方 应力方满足方程
解
解
解
剪应力：
八面体正应力：
Mpa
八面体切应力：
应力偏张量：
应力球张量：
2．已知金属变形体点应力张量 Mpa
求：
(1) 计算方余弦 l12 m12 n 斜截面正应力
(2) 应力偏张量应力球张量
(3) 应力剪应力
解：
(1) 首先求出方余弦（ lmn ）斜截面应力（ ）
进步求斜截面正应力 ：
(2) 该应力张量静水应力
应力偏张量
应力球张量
(3) 应力面达应力衡
中
欲述方程解
解应力张量三应力：
应剪应力
3．变形体屈服时应力状态：
10
30
0
0
15
0
23
´
÷
÷
÷
ø
ö
ç
ç
ç
è
æ
×
×
×
ij
s
MPa
试分MisesTresca塑性条件计算该材料屈服应力值分析差异
解：
Tresca准：
MPa
＝＝1
Mises准：
MPa
＝＝107
者：
4．某理想塑性材料屈服应力100 (单位：10MPa) 某点应力状态：
MPa
应力分量画图示应力单元图中判断该点处什状态（弹性塑性）？
答：＝－300MPa ＝230MPa ＝150MPa ＝－30 MPa
0
根应力张量第第二第三变量公式：
＝++
＝＋＋
＝
代入式：
＝8＝804＝－10080 (单位：10MPa)
代入－－б－＝0令>>解：
24 14 －30 (单位：10MPa)
根Mises屈服准：
等效应力 ＝
＝4976 (单位：10MPa)
(单位：10MPa)
该点处弹性状态
填空题
1 设面三角形单元部意点位移采线性项式表示：
单元点外应变表示 ＝
2 塑性指： 外力作金属材料发生塑性变形破坏完整性力
3 金属单晶体变形两种方式： 滑移 孪生
4 等效应力表达式：
5点代数值 __ 应力 __ 指称 第方 第方时针转 滑移线 线
6 面变形问题中变形面垂直方应力 σ z
7．塑性成形中三种摩擦状态分： 干摩擦 边界摩擦 流体摩擦
8．数应变特点具真实性性 加性
9．数金属言总趋势着温度升高塑性 提高
10．钢冷挤压前需坯料表面进行 磷化皂化 润滑处理
11．提高润滑剂润滑耐磨防腐等性常润滑油中加入少量活性物质总称 添加剂
12．材料定条件拉伸变形延伸率超 １００％ 现象超塑性
13．韧性金属材料屈服时 密席斯（Mises） 准较符合实际
14．硫元素存碳钢易产生 热脆
15．塑性变形时产生硬化材料做 理想塑性材料
16．应力状态中 压 应力充分发挥材料塑性
17．面应变时均正应力sm 等 中间应力s2
18．钢材中磷钢强度硬度提高塑性韧性 降低
19．材料连续两次拉伸变形第次真实应变e1＝０1第二次真实应变e2＝０25总真实应变e＝ 035
20．塑性指标常测量方法 拉伸试验法压缩试验法
21．弹性变形机理 原子间距变化塑性变形机理 位错运动
二列题均答案选择适合填横线
1．塑性变形时工具表面粗糙度摩擦系数影响 A 工件表面粗糙度摩擦系数影响
Ａ Ｂ等 Ｃ
2．塑性变形时产生硬化材料做 A
Ａ理想塑性材料 Ｂ理想弹性材料 Ｃ硬化材料
3． 似衡微分方程似塑性条件求解塑性成形问题方法称 B
Ａ解析法 Ｂ应力法 Ｃ滑移线法
4． 韧性金属材料屈服时 A 准较符合实际
Ａ密席斯 Ｂ屈雷斯加 Ｃ密席斯屈雷斯加
5．屈服原限制物体塑性变形时总导致 A 散逸散逸功原理
Ａ量 Ｂ力 Ｃ应变
6． 硫元素存碳钢易产生 A
Ａ热脆性 Ｂ冷脆性 Ｃ兰脆性
7． 应力状态中 B 应力充分发挥材料塑性
Ａ拉应力 Ｂ压应力 Ｃ拉应力压应力
8． 面应变时均正应力sｍ B 中间应力s２
Ａ Ｂ等 Ｃ
9． 钢材中磷钢强度硬度提高塑性韧性 B
Ａ提高 Ｂ降低 Ｃ没变化
10．晶体塑性变形晶粒变形方显著伸长现象称 A
Ａ纤维组织 Ｂ变形织构 Ｃ流线
三判断题
1．密席斯屈服准摩擦系数μ05 （ × ）
2．塑性变形时工具表面粗糙度摩擦系数影响工件表面粗糙度摩擦系数影响 （ × ）
3．静水压力增加提高材料塑性没影响 （ × ）
4．塑料变形时产生硬化材料理想刚塑性材料 （ × ）
5．塑性变形体点剪应力轨迹线滑移线 （ √ ）
6．塑性材料具种质属性 （ √ ）
7．塑性柔软性 （ × ）
8．合金元素钢塑性增加变形拉力降 （ × ）
9．合金钢中白点现象夹杂引起 （ × ）
10．结构超塑性力学特性超塑性金属m 00202 （× ）
11．影响超塑性素变形速度变形温度组织结构 （ √ ）
12．屈雷斯加准密席斯准面应变两准致 （ × ）
13．变形速度摩擦系数没影响 （ × ）
14．静水压力增加助提高材料塑性 （ √ ）
15．碳钢中冷脆性产生硫元素存致 （ × ）
16．果已知位移分量方程求应变分量然满足协调方程方法求应变分量然满足协调方程必校验否满足连续性条件 （ × ）
17．塑料变形时金属材料塑性变形抗力低例：锈钢 （ × ）
四名词解释
1．限法基原理什？
答：运动学许速度场确定变形载荷似解变形载荷总真实载荷高估似值称限解
2．结构超塑性力学特性中m值物理意义什？
答：应变速率敏感性系数表示超塑性特征极重指标m值越塑性越
3．谓冷变形热变形温变形？
答：冷变形：结晶温度（通常指室温）变形
热变形：结晶温度变形
温变形：结晶温度高室温变形
4．谓阻力定律？
答：变形程中物体质点着阻力方移动做少功走短路
5．谓超塑性？
答：延伸率超100现象做超塑性
五简答题
1．请简述限元法思想
答：限元法基思想：
(1) 变形体成限数目单元体集合单元间指定节点处铰接关连通节点传递单元间相互作离散变形体实际变形体计算模型
(2) 分片似单元选择相关节点量确定函数似描述场变量（速度位移）定原理建立物理量间关系式
(3) 单元建立关系式加集成限节点相关总体方程
解总体方程求限节点未知量（般速度位移）进求
整问题似解应力应变应变速率等
限元法实质具限度连续体简化成限度单元集合体较简单问题解逼复杂问题解
2 LevyMises 理基假设什？
答： LevyMises 理建立四假设基础：
(1) 材料刚塑性材料弹性应变增量零塑性应变增量总应变增量
(2) 材料符合 Mises 屈服准
(3) 加载瞬时应力轴应变增量轴重合
(4) 塑性变形时体积变 应变增量张量应变增量偏张量
3．塑性加工中润滑目什？影响摩擦系数素？
答：（1）润滑目减少工模具磨损延长工具寿命提高制品质量降低金属变形时耗
（2）影响摩擦系数素：
答：1）金属种类化学成分
2）工具材料表面状态
3）接触面单位压力
4）变形温度
5）变形速度
6）润滑剂
4．简述塑性加工中影响金属材料变形抗力素？
答：（1）材料（化学成分组织结构）（2）变形程度（3）变形温度
（4）变形速度（5）应力状态（6）接触界面（接触摩擦）
5．什说速度间断面切速度间断法速度必须连续？
答：现设变形体速度间断面SD分成①②两区域微段dSD速度间断情况图示
根塑性变形体积变条件变形体变形时保持连续形发生重叠开裂知垂直dSD速度分量必须相等切速度分量等造成①②区相滑动速度间断值
6．谓屈服准？常屈服准两种？试较异点？
答：（1）屈服准：应力分量间符合定关系时质点进入塑性状态种关系屈服准
（2）常屈服准：密席斯屈服准屈雷斯加屈服准
（3）异点：两应力相等应力状态两者致塑性金属材料密席斯准更接实验数面应变状态时两准差155
7 简述塑性成形中润滑剂求
答：（1）润滑剂应良耐压性高压作润滑膜吸附接触表面保持良润滑状态
（2）润滑剂应良耐高温性热加工时润滑剂应分解变质
（3）润滑剂冷模具作
（4）润滑剂应金属模具腐蚀作
（5）润滑剂应体毒污染环境
（6）润滑剂求清理方便源丰富价格便宜等
8．简述金属塑性加工优点
答：（1）结构致密组织改善性提高
（2）材料利率高流线分布合理
（3）精度高实现少切削求
（4）生产效率高
六计算题
1．圆板坯拉深圆筒件图1示 假设板厚t 圆板坯理想刚塑性材料材料真实应力S计接触面摩擦 忽略凹模口处弯曲效应 试应力法证明图示瞬间拉深力：
（a）拉深示意图 （b）单元体
图1 板料拉深
答：工件凸缘部分取扇形基元体图示负径静力衡方程：
展开略高阶微量：
拉应力压应力似塑性条件：
联解：
式中
2．图2示设半限体侧面作均布压应力 试应力法求单位流动压力p
图2
解：
取半限体半剖面图中基元板块（设长 l ）列衡方程：
（ 1 ）
中设 摩擦子 材料屈服时切应力值 均取绝值
(1) 式：
（ 2 ）
采绝值表达简化屈服方程：
（ 3 ）
（ 4 ）
（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ）式联立求解：
（ 5 ）
边界 （ 3 ）式知 代入（ 5 ）式：
：
（ 6 ）
单位流动压力：
（ 7 ）
3．图3示圆柱体镦粗半径re高度h圆柱体受轴压应力sZ镦粗变形接触表面摩擦力t＝０２Ｓ（Ｓ流动应力） sze锻件外端（rre）处垂直应力
（1）证明接触表面正应力：
（2）画出接触表面正应力分布
（3）求接触表面单位流动压力ｐ
（4）假re＝100MMＨ＝150MMＳ500MPa求开始变形时总变形抗力Ｐ少吨？
解：
（1）证明
该问题行砧板间轴称镦粗设基元板块列衡方程：
略二次穷项式化简成：
假定均匀镦粗变形：
图3
：
该式精确衡方程简化似衡方程完全相
密席斯屈服准写似塑性条件：
联解：
时
：
（3）接触表面单位流动压力：
544MP
（4）总变形抗力
1708T
4．图4示头外力作压入两边斜面刚塑性体中接触表面摩擦力忽略计接触面单位压力q表面AHBEX轴夹角求：
（1）证明接触面单位应力qK（2++2）
（2）假定头宽度2b求单位厚度变形抗力P
图4
解：
（1）证明
1）AH边界：
屈服准：
：
2）AO边界：
根变形情况：
屈服准：
族条滑移（OA1A2A3A4）常数
（2）单位厚度变形抗力：
5．图5示尖角2j头外力作插入具相角度缺口刚塑性体中接触表面摩擦力忽略计接触面单位压力p表面ABCX轴夹角d求：
（1）证明接触面单位应力p2K（1+j+d）
（2）假定头宽度2b求变形抗力P
图5
答：
（1）证明
1）AC边界：
2）AO边界：
3）根变形情况：
4）屈服准：
5）族条滑移（OFEB）常数
（2）设AO长度L
变形抗力：
6．模壁光滑面正挤压刚性块变形模型图6示试计算单位挤压力限解 P 设材料切应力常数K
图6
解：首先根动容条件建立变形区速端图图7示：
图7
设头移速度 图7求速度间断值：
头表面模壁表面光滑变形体限功率仅速度间隔面消耗剪切功率式示：
头功率表示：
：
7．理想刚塑性体砧头间镦粗某瞬间条料截面尺寸 2a × 2a 长度 L 较 2a 足够认面变形变形区 A B C D 四刚性块组成（图8示）瞬间砧头速度 ú i 1（砧板认静止动）试画出速端图限法求条料单位变形力 p
图8
解：根滑移线理认变形区角线分成四刚性三角形组成刚性块 B D 死区压头速度 u 相运动刚性块 A C 相 B D相运动（速度间断）数值方速端图（图9示）完全确定
图9
u * oA u * oB u * oC u * oD usin θ
根量守恒：
2P · 1 ＝ K （ u * oA ＋ u * oB ＋ u * oC ＋ u * oD ）
＝ ＝ ＝ ＝ a
单位流动压力：P ＝ 2K
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