金屬塑性成形原理習(xí)題集

1、金屬塑性成形原理習(xí)題集運(yùn)新兵 編模具培訓(xùn)中心二OO九年四月第一章 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(jiǎn)述變形速度、變形溫度、應(yīng)力狀態(tài)對(duì)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(shí)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(duì)分析塑性成形時(shí)的金屬流動(dòng)有何意義？5 塑性成形時(shí)，影響金屬變形和流動(dòng)的因素有哪些？各產(chǎn)生什么影響？6 為什么說(shuō)塑性成形時(shí)金屬的變形都是不均勻的？不均勻變形會(huì)產(chǎn)生什么后果？7 什么是殘余應(yīng)力？殘余應(yīng)力有哪幾類？會(huì)產(chǎn)生什么后果？如何消除工件中的殘余應(yīng)力？8 摩擦在金屬塑

2、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(shí)接觸面上的摩擦條件有哪幾種？各適用于什么情況？11 塑性成形中對(duì)潤(rùn)滑劑有何要求？12 塑性成形中常用的液體潤(rùn)滑劑和固體潤(rùn)滑劑各有哪些？石墨和二硫化鉬 如何起潤(rùn)滑作用？第二章 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

3、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(shuō)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(shí)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(duì)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，試求方向余弦為，的斜面上的全應(yīng)力、正應(yīng)力和剪應(yīng)力。14 已知物體中一點(diǎn)的應(yīng)力分量為，求其主應(yīng)力、主剪應(yīng)力、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(chǎng)為試求系數(shù)、。16 某點(diǎn)處于平面應(yīng)力狀態(tài)，已知其應(yīng)力分量、，試?yán)媚獱枅A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(guò)程中某一極短

4、時(shí)間內(nèi)的位移場(chǎng)為試求：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(gè)？如何表達(dá)？寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式。2 解釋下列概念，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(gè)屈服準(zhǔn)則有何差別？在什么狀態(tài)下兩個(gè)屈服準(zhǔn)則相同？什么狀態(tài)差別最大？4 什么是屈服表面？什么是屈服軌跡？5 兩個(gè)屈服準(zhǔn)則在主應(yīng)力空間是什么形式？6 什么是平面？為什么說(shuō)在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50mm的圓柱形試樣在無(wú)摩擦的光滑平板間壓縮，當(dāng)總壓力達(dá)到314kN時(shí)試樣屈服?，F(xiàn)設(shè)

5、在圓柱體周圍加上10Mpa的靜水壓力，試求試樣屈服時(shí)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，（應(yīng)力單位為MPa），若該應(yīng)力狀態(tài)使材料屈服，試問(wèn)該材料的屈服應(yīng)力是多少？9 某理想塑性材料的屈服應(yīng)力MPa，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）。 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，試寫出這種情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(shí)應(yīng)力應(yīng)變有何特點(diǎn)？為什么說(shuō)塑性變形時(shí)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

6、狀態(tài)下某質(zhì)點(diǎn)的應(yīng)力張量，應(yīng)變分量（為一無(wú)限小量）。試求應(yīng)變?cè)隽康钠溆喾至俊? 有一薄壁管，材料的屈服應(yīng)力為，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，試求剪應(yīng)力分量以及應(yīng)變?cè)隽扛鞣至恐g的比值。5 已知一點(diǎn)的主應(yīng)力分量，。試判斷該瞬時(shí)該點(diǎn)在三個(gè)主方向上的伸長(zhǎng)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(jiǎn)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än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(duì)真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線有什么影響？6 一直徑為10mm的黃銅試棒進(jìn)

7、行拉伸試驗(yàn)，記錄下的最大載荷為27.5kN，出現(xiàn)縮頸時(shí)的斷面收縮率=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ä0.4，直桿已有相對(duì)伸長(zhǎng)=0.25，試問(wèn)：相對(duì)伸長(zhǎng)再增加多少材料才能發(fā)生縮頸？第六章 塑性成形問(wèn)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(cè)和理論推導(dǎo)都證明，圓柱體鐓粗時(shí)接觸表面中心處壓應(yīng)力最大，而邊緣處最小，試從物理概念出發(fā)解釋此現(xiàn)象。3 一圓柱體，側(cè)面作用有均布?jí)簯?yīng)力，試用主應(yīng)力法求鐓粗力P和單位流動(dòng)應(yīng)力p（見(jiàn)下圖）。4 一20號(hào)鋼圓柱毛坯，原始尺寸為50mm×50mm，在室溫下壓縮至高度h=25mm，設(shè)接觸表面摩擦剪

8、應(yīng)力。已知Mpa，試求所需的變形力P和單位流動(dòng)壓力p。5 用主應(yīng)力法求開(kāi)式?jīng)_孔過(guò)程中的壓下力P。 6 板料拉深某瞬間如圖所示，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(jiǎn)化計(jì)算，可不考慮變形區(qū)的加工硬化，且近似取1.1）。 7 什么是滑移線？什么是滑移線場(chǎng)？滑移線求解塑性成形問(wèn)題的思路是什么？8 為什么說(shuō)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(wèn)題？在什么情況下平面應(yīng)力問(wèn)題也可以用滑移線求解？應(yīng)注意什么？9 滑移線法有哪些應(yīng)力邊界條件？如何判斷邊界上的和滑移線？10 漢基應(yīng)力方程有什么意義？11 已知某理想剛塑性體在高溫下產(chǎn)生平面塑性變形，其滑移線場(chǎng)如圖所示，線是直線族，線是一族同

9、心圓，MPa，K=60MPa。試求C、D點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。 12 試用滑移線法求光滑平?jīng)_頭壓入兩邊為斜面的半無(wú)限體坯料時(shí)的載荷P（如圖）。設(shè)沖頭寬度為2b，長(zhǎng)為l，且l>>2b。 13 試用滑移線法求光滑平?jīng)_頭壓入開(kāi)有深槽的半無(wú)限體坯料時(shí)的載荷P（如圖）。設(shè)沖頭寬度為2b，長(zhǎng)為l，且l>>2b。 14 如圖所示用平底模正擠壓板料，擠壓前坯料厚度為H，擠出后板料厚度為h，擠壓比H/h=2。板料寬度為B，且B>>H，即可視為平面應(yīng)變。設(shè)擠壓筒內(nèi)壁光滑，試用滑移線法求擠壓力。 15 一尖角為2的沖頭在外力作用下插入具有相同角度的缺口的剛塑性體中（如圖），接觸表面光滑。

10、試畫出塑性變形區(qū)的滑移線場(chǎng)和速端圖，并計(jì)算該瞬時(shí)的變形力。16 什么是最大散逸功原理？什么是上限法原理？17 什么是變形功法？其基本原理使什么？18 一平?jīng)_頭壓入某剛塑性材料的半無(wú)限體中達(dá)如圖所示的狀態(tài)，若沖頭表面光滑無(wú)摩擦，塑性變形的最大剪應(yīng)力K為已知，按圖中給定的剛性塊分塊模式，用上限法求單位變形力。 19 在平底模中進(jìn)行平面變形擠壓，若模具光滑無(wú)摩擦，設(shè)擠壓比為2，即H=2h，確定按圖所示的分塊模式的單位擠壓力。 20 已知如圖所示的長(zhǎng)楔體，頂部受均布載荷，試按圖示的剛性塊模式，用上限法求極限載荷。 21 設(shè)平?jīng)_頭壓入半無(wú)限體時(shí)的剛性塊模式如圖所示，求（1）當(dāng)=45°時(shí)的上限解

11、；（2）最佳上限解時(shí)的角和 22 求按圖所示的三種剛性塊模式的平面正擠壓力的上限解。計(jì)算和滑移線解的誤差值，指出哪一種模式有較好的上限解，分析說(shuō)明其原因。 23 如圖所示，在兩平行平板間均勻壓縮一高為h、寬為b、長(zhǎng)為l的條料，若l較長(zhǎng)，長(zhǎng)度方向的應(yīng)變可以忽略不計(jì)，且接觸面上的摩擦剪應(yīng)力為=S，試用變形功法計(jì)算壓縮時(shí)的單位變形力。 24 簡(jiǎn)述有限元法的一般解題步驟。25 對(duì)連續(xù)體進(jìn)行單元?jiǎng)澐謺r(shí)應(yīng)注意什么？26 什么是位移模式？什么是形狀函數(shù)？27 簡(jiǎn)述剛塑性材料的不完全廣義變分原理。28 試分析拉格朗日乘子法、體積可壓縮法和罰函數(shù)法的特點(diǎn)。部分參考答案第一章 金屬的塑性和塑性變形3 附加應(yīng)力：由

12、于物體內(nèi)各部分的不均勻變形要受到物體整體性的限制，因而在各部分之間會(huì)產(chǎn)生相互平衡的應(yīng)力。此外，附加應(yīng)力是互相平衡成對(duì)出現(xiàn)，當(dāng)一處受附加壓應(yīng)力時(shí)，另一處必受附加拉應(yīng)力。 附加應(yīng)力通常分為三類：第一類附加應(yīng)力是變形體內(nèi)各區(qū)域體積之間由不均勻變形所引起的互相平衡的應(yīng)力；第二類附加應(yīng)力是各晶粒之間由于其性質(zhì)、大小和方位不同，使晶粒之間產(chǎn)生不均勻變形所引起的附加應(yīng)力；第三類附加應(yīng)力存在于晶粒內(nèi)部，是由于晶粒內(nèi)部各部分之間的不均勻變形所引起的附加應(yīng)力。 如圖矩形坯中間變化快，而兩邊變化慢。所以，中間受到的是附加壓應(yīng)力，兩邊受到的是附加拉應(yīng)力。第二章 應(yīng)力應(yīng)變分析13全應(yīng)力 S=111.8正應(yīng)力 剪應(yīng)力 14， ， ，15 17， 第三章 屈服準(zhǔn)則7 8 9 Tresca 處于塑性狀態(tài)Mises 處于塑性狀態(tài) Tresca 處于塑性狀態(tài)Mises 處于塑性狀態(tài) Tresca 應(yīng)力狀態(tài)不存在Mises 應(yīng)力狀態(tài)不存在 Tresca 處于塑性狀態(tài)Mises 處于彈性狀態(tài)第四章 本構(gòu)方程3 ，51方向伸長(zhǎng)，2方向不伸長(zhǎng)也不縮短，3方向縮短第五章 真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線6 S=437.6(/0.223)0.223=611.5 0.