金属塑性成形原理_王仲奇_2004年试题B卷参考答案

西北工业大学考试试题（卷）

2004 － 2005 学年第一学期

开课学院： 机电学院 课程： 金属塑性成形原理 学时 48 考试日期 考试时间 2 小时 考试形式（闭 ）（ B）卷

考生班级 学 号 姓 名

一、填空题：（每题 3 分，共计 30 分）

1. 衡量金属或合金的塑性变形能力的数量指标有_________和_________。

2. 所谓金属的再结晶是指 __________的过程。

3. 金属热塑性变形机理主要有：_________ 、_________ 、_________ 和 等。

4. 请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量

＝

5. 对应变张量

的表达式。

，请写出其八面体线变

与八面体切应变

＝

-------

＝ -------

6.1864 年法国工程师屈雷斯加（ H.Tresca ）根据库伦在土力学中研究成果，并从他自已所做的金属挤压试验，提出材料的屈服与最大切应力有关，如果采用数学的方式，屈雷斯加屈服条件可表述为_________ 。

7. 金属塑性成形过程中影响摩擦系数的因素有很多，归结起来主要有

_________ 、_________ 、

、_________ 、_________ 等几方面的因素。

8. 变形体处于塑性平面应变状态时，在塑性流动平面上滑移线上任一点的切线方向即为该点的 最大切 应力方向。对于理想刚塑性材料处于平面应变状态下，塑性区内各点的应力状态不同其实质只是_________ 不同，而各点处_________为材料常数。

9. 在众多的静可容应力场和动可容速度场中，必然有一个应力场和与之对应的速度场，它们满足全部的静可容和动可容条件，此唯一的应力场和速度场，称之为_________应力场和_________ 速度场，由此导出的载荷，即为_________载荷，它是唯一的。

10. 设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示：

，则单元内任一点外的应变可表示为

＝

二、简答题（共计 20 分）

1. 试简述提高金属塑性的主要途径。

2. 请简述应变速率对金属塑性的影响机理。

3. 请简述弹性变形时应力 - 应变关系的特点。

4. 请简述有限元法的基本思想。

三、计算题

1. （ 15 分）对于直角坐标系 Oxyz 内，已知受力物体内一点的应力张量为

，应力单位为 Mpa ，

（ 1 ）画出该点的应力单元体；

（ 2 ）求出该点的应力张量不变量、主应力及主方向、最大切应力、八面体应力、

应力偏张量及应力球张量。

2. 如图所示，设有一半无限体，侧面作用有均布压应力

单位流

动压力 p 。（ 10 分）

，试用主应力法求

3. （ 10 分）模壁光滑平面正挤压的刚性块变形模型如下所示，试计算其单位挤压力

的上限解 P ，设材料的最大切应力为常数 K 。

西北工业大学考试试题（卷）评分标准

2004 － 2005 学年第一学期

开课学院： 机电学院 课程： 金属塑性成形原理 学时 48 考试日期 考试时间 2 小时 考试形式（闭 ）（ B）卷

考生班级 学 号 姓 名

一、填空题：（每题 3 分，共计 30 分）

1. 衡量金属或合金的塑性变形能力的数量指标有 伸长率 和 断面收缩率 。

2. 所谓金属的再结晶是指 冷变形金属加热到更高的温度后，在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶，直至完全取代金属的冷变形组织 的过程。

3. 金属热塑性变形机理主要有： 晶内滑移 、 晶内孪生 、 晶界滑移 和 扩散蠕变 等。

影响金属塑性的主要因素有： 化学成分、组织 、 变形温度 、 变形速度 、 应

力状态 。

4. 请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量

＝

＋

5. 对应变张量

的表达式。

，请写出其八面体线变

与八面体切应变

＝

＝

6.1864 年法国工程师屈雷斯加（ H.Tresca ）根据库伦在土力学中研究成果，并从他自已所做的金属挤压试验，提出材料的屈服与最大切应力有关，如果采用数学的方式，屈雷斯加屈服条件可表述为

。

7. 金属塑性成形过程中影响摩擦系数的因素有很多，归结起来主要有 金属的种类和化学成分 、 工具的表面状态 、 接触面上的单位压力 、 变形温度 、 变形速度 等几方面的因素。

8. 变形体处于塑性平面应变状态时，在塑性流动平面上滑移线上任一点的切线方向即为该点的 最大切 应力方向。对于理想刚塑性材料处于平面应变状态下，塑性区内各点的应力状态不同其实质只是 平均应力

切应力

为材料常数。 不同，而各点处的 最大

9. 在众多的静可容应力场和动可容速度场中，必然有一个应力场和与之对应的速度场，它们满足全部的静可容和动可容条件，此唯一的应力场和速度场，称之为 真实 应力场和 真实 速度场，由此导出的载荷，即为 真实 载荷，它是唯一的。

10. 设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示：

，则单元内任一点外的应变可表示为

＝

二、简答题（共计 20 分）

1 、试简述提高金属塑性的主要途径。

答：可通过以下几个途径来提高金属塑性：

(1) 提高材料的成分和组织的均匀性；

(2) 合理选择变形温度和变形速度；

(3) 选择三向受压较强的变形方式；

(4) 减少变形的不均匀性。

2 、请简述应变速率对金属塑性的影响机理。

答：应变速度通过以下几种方式对塑性发生影响：

(1) 增加应变速率会使金属的真实应力升高，这是由于塑性变形的过程比较复

杂，需要有一定的时间来进行。

(2) 增加应变速率，由于没有足够的时间进行回复或再结晶，因而软化过程不充 分而使金属的塑性降低。

(3) 增加应变速率，会使温度效应增大和金属的温度升高，这有利于金属塑性的 提高。

综上所述，应变速率的增加，既有使金属塑性降低的一面，又有使金属塑性增加的

一面，这两方面因素综合作用的结果，最终决定了金属塑性的变化。 3 、请简述弹性变形时应力 - 应变关系的特点。

答：弹性变形时应力 - 应变关系有如下特点：

(1) 应力与应变完全成线性关系，即应力主轴与全量应变主轴重合。

(2) 弹性变形是可逆的，与应变历史（加载过程）无关，即某瞬时的物体形状、 尺寸只与该瞬时的外载有关，而与瞬时之前各瞬间的载荷情况无关。

(3) 弹性变形时，应力球张量使物体产生体积的变化，泊松比

。 4 、请简述有限元法的思想。

答：有限元法的基本思想是：

(1) 把变形体看成是有限数目单元体的集合，单元之间只在指定节点处铰接，再无任何关连，通过这些节点传递单元之间的相互作用。如此离散的变形体，即为实际变形体的计算模型；

(2) 分片近似，即对每一个单元选择一个由相关节点量确定的函数来近似描述其

场变量（如速度或位移）并依据一定的原理建立各物理量之间的关系式；

(3) 将各个单元所建立的关系式加以集成，得到一个与有限个节点相关的总体方程。

解此总体方程，即可求得有限个节点的未知量（一般为速度或位移），进而求 得整个问题的近似解，如应力应变、应变速率等。

所以有限元法的实质，就是将具有无限个 …… 此处隐藏：2468字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……