金属塑性加工习题.docx
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金属塑性加工习题
0-1请选择你生活学习中所接触的五种物品,写一篇约五千字的调研笔记,调查其从原料到该物品制造的全过程,运用你所学的知识分析制造这些物品所涉及的学科知识。
第一章应力分析与应变分析
1-1塑性加工的外力有哪些类型?
1-2内力的物理本质是什么?
诱发内力的因素有哪些?
1-3何谓应力、全应力、正应力与切应力?
塑性力学上应力的正、负号是如何规定的?
1-4何谓应力特征方程、应力不变量?
1-5何谓主切应力、八面体应力和等效应力?
它们在塑性加工上有何意义?
1-6何谓应力张量和张量分解方程?
它有何意义?
1-7应力不变量(含应力偏张量不变量)有何物理意义?
1-8塑性变形的力学方程有哪几种?
其力学意义和作用如何?
1-9锻造、轧制、挤压和拉拔的主力学图属何种类型?
1-10变形与位移有何关系?
何谓全量应变、增量应变?
它们有何联系和区别?
1-11简述塑性变形体积不变条件的力学意义。
1-12何谓变形速度?
它们与工具速度、金属质点运动速度有何区别和联系?
1-13何谓变形力学图?
如何根据主应力图确定塑性变形的类型?
1-14锻造、轧制、挤压和拉拔的变形力学图属何种类型?
1-15塑性加工时的变形程度有哪几种表示方法?
各有何特点?
-15・・・xlO
的斜截面上的正应力和切应力打为多少?
1-18试证明:
1-19一圆形薄壁管,平均半径为R,壁厚为t,二端受拉力P及扭矩M的作用,试求三个主应力的大小与方向
1-20两端封闭的薄壁圆管。
受轴向拉力P,扭矩M,内压力p作用,试求圆管柱面上一点的主应力
:
-、'丁「I匚的大小与方向。
其中管平均半径为R,壁厚为t,管长为I。
131
t/j二一+—x+—y1-21已知平面应变状态下,变形体某点的位移函数为丨11'■.
1
并求岀主应变-■:
■的大小与方向
——y
||,试求该点的应奕分量
为全锤头压下速度,h为圆盘厚度。
试求应变速度张量
1-24一长为I的圆形薄壁管,平均半径为R,在两端受拉力P,扭矩M作用后,管子的长度变成I1,两端
的相对扭转角为卩,假设材料为不可压缩的。
在小变形条件下给岀等效应变■与洛德参数的表达式
1-25某轧钢厂在三机架连轧机列上生产h刈Xl=1.92^500X100,000mm的A3带钢产品(见图1-14),第1、
3机架上的压下率为20%,第2机架上为25%,若整个轧制过程中带材的宽度b保持不变,试求带钢在该
连轧机列上的总压下量及每机架前后带钢的尺寸为多少?
图1-25三机架连轧机列示意图
第二章金属塑性变形的物性方程
2-1金属塑性变形有哪些基本特点?
2-2何谓屈服准则?
常用屈服准则有哪两种?
试比较它们的同异点?
2-3何谓加载准则、加载路径?
它们对于塑性变形的应力应变关系有何影响?
2-4塑性变形的应力应变关系为何要用增量理论?
2-5塑性变形的增量理论的主要论点有哪些?
常用塑性变形增量理论有哪两类?
试比较它们的同异点?
2-6何谓塑性势?
2-7平面应变和轴对称问题的应变和应力特点有哪些?
2-8何谓变形抗力和变形抗力曲线?
2-9影响金属材料变形抗力的主要因素有哪些?
2-10已知材料的真应力真应变曲线为J,A为材料常数,n为硬化指数,试问简单拉伸时该材料
岀现颈缩时的应变量为多少?
此时的真实应力与强度-'的关系怎样?
塑性条件计算该材料的屈服应力-.及「值,并分析差异大小。
2-12两端封闭的矩形薄壁管内充入压力为p的高压液体。
若材料的屈服应力丄-■"MPa,试按Mises
塑性条件确定该管壁整个屈服时最小的p值为多少?
(不考虑角上的影响)。
(管材尺寸LXBXH,壁厚t)。
2-13已知一外径为.-'30mm,壁厚为1.5mm,长为250mm二端封闭的金属薄壁管,受到轴向拉伸载荷
Q和内压力p的复合作用,加载过程保持」”二:
:
I若该材料的―二I川-'MPa。
试求当:
£
=600MPa时,
(1)等效应变上;
(2)管材尺寸;(3)所需加的Q与p值大小。
2-14若薄壁管的」匚二*-:
:
,按OBE、OCE和OAE三种路径进行拉、扭加载(见题2-14图),
试求三种路径到达E点的塑性应变量:
''''为多少?
Txy
2-15试证明单位体积的塑性应变能增量
2-16一薄壁圆管,平均半径为R,壁厚为t,承受内压力作用,讨论下列三种情形:
(1)管的二端是自由
的;
(2)管的二端为固定的;(3)管的二端是封闭的。
试问p多大时管子开始屈服?
屈服条件为Mises
准则。
的应力应变曲线为-I---J-l一.MPa,变形前板厚为1mm。
变形后曲率半径为100mm,求此时的胀形
压力。
(提示:
•‘1)
第三章金属塑性加工的宏观规律
3-1何谓最小阻力定律?
它的基本点是什么?
3-2影响金属塑性流动与变形的主要因素有哪些?
3-3简述研究变形分布的基本方法及原理
3-4变形不均匀产生的原因和后果是什么?
3-5减少不均匀变形的主要措施有哪些?
3-6简述塑性加工工件残余应力的来源及减少或消除措施。
3-7简述研究残余应力的方法及原理。
3-8锻造、轧制、挤压和拉拔加工中断裂的主要形式有哪些?
产生原因如何?
3-9简述金属裂纹形成与长大的机理。
3-10何谓塑性-脆性转变温度及有哪些影响因素。
3-11简述金属的可加工性。
3-12金属试件镦粗时的变形特点和附应力之间有什么关系?
3-13轧制厚板时与轧制薄板时的变形与附应力各有哪些特点?
3-14板材生产时,影响宽展的主要因素有哪些?
3-15金属挤压时的变形特点是什么?
其基本应力状态如何?
3-16挤压时付应力产生的原因和分布特点是什么?
3-17比较一下镦粗,轧制、挤压和拉伸时,金属在变形区内的应力和变形规律
第四章金属塑性加工的摩擦与润滑
4-1金属塑性加工的接触摩擦有哪些主要特点?
对加工过程有何影响和作用?
4-2金属塑性加工的摩擦分类及其机理如何?
4-3金属塑性加工的主要摩擦定律是什么?
4-4影响摩擦系数的主要因素有哪些?
4-5简述塑性加工接触摩擦系数的测定方法及原理。
4-6简述塑性加工过程润滑的目的及机理。
4-7简述塑性加工工艺润滑剂选择的基本原则
4-8压力加工中所使用的润滑剂有哪几类?
液体润滑剂中的乳液为什么具有良好的润滑作用?
第五章金属的塑性
5-1何谓金属的塑性?
塑性高低如何度量?
有哪些常用测定方法?
5-2多晶体金属塑性变形的主要特点和主机制有哪些?
5-3改善金属材料的工艺塑性有哪些途径?
怎样才能获得金属材料的超塑性?
5-4何谓超塑性?
超塑性变形的基本特点有哪些?
5-5细晶超塑性产生的基本条件是什么?
它有何重要变形力学和组织结构特点?
5-6细晶超塑性的主要机制是什么?
5-7m值的物理意义是什么?
第六章塑性加工过程的组织性能变化与温度-速度条件
6-1何谓冷变形、热变形和温变形,它们在变形过程中,其组织性能变化的基本特点和规律如何?
6-2何谓变形织构,它对制品性能有何影响?
6-3何谓塑性变形的热力学条件?
6-4何谓热效应与温度效应?
它对塑性加工有何影响?
6-5金属塑性变形过程的温度——速度规程应如何确定?
6-6何谓形变热处理?
它有哪些基本类型,其组织性能变化的特点如何?
第七章金属塑性加工变形力的工程法解析
7-1工程法求解变形力的原理是什么?
有何特点?
7-2工程法的基本要点和基本假设有哪些?
7-3工程法求解的基本步骤如何?
7-4何谓多余应变与多余功?
7-5在锻压机上将©50x500mm的LD2铝合金圆柱体平锤横向锻压成断面积相等的方坯,若终锻温度
(420C)下的-了=40MPa,使用油基石墨作润滑剂时的摩擦系数f=0.3,所需锻压力为多少?
若不进行
润滑的锻压力又是多少?
7-6试用工程法导岀润滑砧面平锤压缩圆盘时的平均单位压力公式。
7-7不变薄拉深将t0=0.8mm的纯铝圆片生产内径©10mm、深12mm的筒形件,问圆片的直径应为多少?
若拉深时的压力边Q=200MPa,M=f2=0.1,rd=5mm,il=1.2mm,平均变形抗力丄厂’MPa,试问拉
深至h=8mm时的拉深力为多少?
7-8某厂有1600吨铝材热挤压机一台,常用挤压筒为©170mm,铝锭规格为©162x450mm为了保证挤
压制品的组织性能合格,最小挤压比不得低于8;以及正常使用的挤压机吨位为80%。
试问当不计挤压模
孔定径带部分的摩擦阻力时,该挤压机用单孔模挤压的最小和最大圆棒直径为多少?
计算时取
MPa,-…。
第八章滑移线理论及应用
8-1滑移线理论法基本原理是什么?
有何特点?
8-2何谓滑移线?
它的力学特点是什么?
8-3何谓汉盖应力方程,它的力学意义如何?
8-4滑移线的主要几何性质有哪些?
8-5滑移线的边值问题有哪几种。
8-6已知塑性流动平面上一点的应力状态为:
''=-100MPa,=-180MPa,‘=30MPa,试利用应力
摩尔圆确定•的大小和方向,以及丄、;线及其走向。
8-7如附图所示的滑移线场,-••线为直线,"线为同心圆弧线。
已知pc=-90MPa,k=60MPa,试求:
1)C点的’'「、、和’「值;
2)
E点的入、、和’「值;
8-8试绘岀附图所示光滑模面情况板条反挤压的滑移线场,并计算所需挤压力?
题8-8附图(H/h=3)
8-9用滑移线场理论计算圆棒横越向锻造时,当W/h=0.181和材料的k=150Mpa时,圆棒中心处的应力值
bxby为多少?
8-10正八边形的断的型棒,进行横向锻造时,有两种可能的滑移线场(见题8-10附图),试问哪种是可
行的,试分析之
第九章功平衡法和上限法及其应用
9-1上限法的基本原理是什么?
9-2何谓速度间断线(或速度不连续),它具有哪些速度特性?
9-3何谓速端图?
如何绘制速端图?
9-4上限法的基本能量方程包括哪几项?
各项的力学意义为什么?
9-5上限法求解变形力有哪几种基本方法,它们的基本要点是什么?
9-
6试指出附图所示两种Johnson上限模式的刚性三角形块的划分上的错误,并予以更正
题9-6图
题9-7图
9-
8试绘岀附图所示板条平面应变拉拔时的速端图,并标明沿各速度不连续线的速度不连续量的位置,及计算岀刚性三角形块△BCD的速度表达式。
题9-8图
9-9试按附图所示的板条不对称平面应变挤压的Johnson上限模式,绘制速端图,并确定流出速度的大小
及方向(v角)?
第十章原理应用
10-1请从轧制,挤压,拉拔,锻造,冲压,五个加工过程中选择一个,制定一个研究加工过程应力—应变分布的数值模拟方案(至少要分析一个工艺因素变化对应力应变分布的影响)。