塑性成形连接成形

材料成形原理思考练习题

塑性成形部分思考练习题

第一章 思考与练习

1、什么是金属的塑性?什么是塑性成形?塑性成形有何特点? 2、试述塑性成形的一般分类。 3、本课程的任务是什么？

第二章 思考与练习

1、简述滑移和孪生两种塑性变形机理的主要区别。 2、试分析多晶体塑性变形的特点。

3、试分析晶粒大小对金屑的塑性和变形抗力的影响。

4、什么是加工硬化?产生加工硬化的原因是什么?加工硬化对塑性加工生产有何利弊? 5、什么是动态回复？为什么说动态回复是热塑性交形的主要软化机制? 6、什么是动态再结晶？影响动态再结晶的主要因素有哪些?

7、什么是扩散性蠕变？为什么在高温和低速条件下这种塑性变形机理所起的作用越大? 8、钢锭经过热加工变形后其组织和性能发生什么变化? 9、冷变形金属和热变形金属的纤维组织有何不同?

10、与常规的塑性变形相比，超塑性变形具有哪些主要特征？ 11、什么是细晶超塑性?什么是相变超塑性?

12、什么是晶界滑动和扩散蠕变联合机理?试用该机理解释一些超塑性变形现象。 13、什么是塑性?什么是塑性指标?为什么说塑性指标只具有相对意义? 14、举例说明杂质元素和合金元素对钢的塑性的影响。

15、试分析单相与多相组织、细晶与粗晶组织、锻造组织与铸造组织对金属塑性的影响。 16、变形温度对金属塑性影响的基本规律是什么?

17、什么是温度效应？冷变形和热变形时变形速度对塑性的影响有何不同？ 18、试结合生产实例说明应力状态对金属塑性的影响。 第三章 思考与练习

1、如何完整地表示受力物体内任一点的应力状态?原因何在(用文字叙述)?

2、叙述下列术语的定义或含义：张量；应力张量；应力张量不变量；主应力；主切应力；最大切应力；主

应力简图；八面体应力；等效应力；平面应力状态；平面应变状态；轴对称应力状态。 3、张量有哪些基本性质?

4、试说明应力偏张量和应力球张量的物理意义。 5、等效应力有何特点?写出其数学表达式。

6、平面应力状态、平面应变状态、轴对称应力状态及纯切应力状态各有何特点? 7、已知受力物体内一点的应力张量为：

80??5050??ij??500?75????80?75?30??正应力和切应力。

Mpa，求外法线方向余弦为l=m=1/2，n=1/

2的斜切面上的全应力、

8、已知受力物体内一点的应力张量为：

0?10??10?01720???7?40??； ????4?10? ?；???1720?ij??0?1000ijij?????????0100?0?4?10??0??0???100?求该点的主应力及主方向、主切应力和最大切应力、八面体应力和等效应力。 9、某受力物体内应力场为：?x3??6xy2?c1x3，?y??c2xy2，?xy??c2y3?c3x2y，

2?z??yz??xz?0，求系数C1, C2, C3

10、平板受x、y两方向均匀拉伸(图3-48)，在板上每一点的应力都有ζx=常数，问当ζy为多大时，等效

应力为最小？并求最小值。

图3-48

11、叙述下列术语的定义或含义：位移；位移分量；相对线应变；工程切应变；切应变；对效应变；主应

变；主切应变；应变张量不变量；主应变简图；八面体应变；等效应变；应变增量；应变速率；位移速度。

12、如何完整地表示受力物体内一点的应变状态?原因何在?(用文字叙述)。 13、试说明应变偏张量和应变球张量的物理意义。 14、塑性变形时应变张量和应变偏张量有何关系? 15、用主应变简图来表示塑性变形的类型有哪些? 16、等效应变有何特点?它与相对线应变有何关系? 17、设一物体在变形过程中某一极短时间内的位移场为：

u=0.001(10+0.1xy+0.05z) v=0.001(5-0.05x+0.1yz) w=0.001(10-0.1xyz)

试求：点A(1，1，1)的应变分量、应变球张量、应变偏张量、主应变、八面体应变、等效应变。 18、判断以下应变场能否存在：

?x?x2?y2，?y?y2，?z?0，?xy?2xy，?yz??xz?0

19、判断以下应变场能否存在：

?x?xy2，?y?x2y，?z?xy，?xy?0，?yz?(z2?y),?xz?(x2?y2)；

20、塑性加工中常用的变形量计算方法有哪些?

21、叙述下列术语的定义或含义：屈服准则；屈服表面；屈服轨迹。

121222、常用的屈服准则有哪两个?如何表述？分别写出其数学表达式。

23、两个屈服准则有何差别？在什么状态下两个屈服准则相同?什么状态下差别最大? 24、对各向同性的硬化材料的屈服准则是如何考虑的? 25、某理想塑性材料在平面应力状态下的各应力分量为?x(Mpa), 若?75,?y?15,?z?0,?xy?15，

该应力状态足以产生屈服，试问该材料的屈服应力是多少? 26、试判断下列应力状态使材料处于弹性状态还是处于塑性状态?

??5?s?ij???0??0???s?ij???0??00?5?s00?0.5?s00???0.8?s?00?；?ij?????4?s???0?0?? ?1.5?s??00?0.8?s0?0??； ?0.2?s??027、薄壁圆管受拉力P和扭矩M的联合作用而屈服（图3-49），试写出此情况下的米塞斯屈服准则和屈雷

斯加屈服准则的表达式。

图3-49

28、叙述下列术语的定义或含义：增量理论；全量理论；比例加载；标称应力；真实应力；拉伸塑性失稳；

硬化材料；理想弹塑性材料；理想刚塑性材料；弹塑性硬化材料；刚塑性硬化材料。

29、 塑性变形时应力应变关系有何特点？为什么说塑性变形时应力和应变之间关系与加载历史有关？ 30、 全量理论使用在什么场合?为什么?

31、 在一般情况下对应变增量积分是否等于全量应变？为什么？在什么情况下这种积分才能成立? 32、 边长为250mm的立方体金属，在Z方向作用有ζz＝150Mpa的压应力（图3-50），为了阻止立方体的

膨胀不大于0.05mm，则在X、Y方向应加多大力?(设E＝207000Mpa，ν=0.3)。

图3-50

33、已知下列三种应力状态的三个主应力为：(a)ζ1=2ζ，ζ2=ζ，ζ3=0；（b）ζ1=0,ζ2=-ζ,ζ3=-ζ；(c)

ζ1=ζ，ζ2=ζ，ζ=0。分别求其塑性应变增量d?1，d?2，d?3，与等效应变增量d?的关系表达式。

34、已知二端封闭的长薄壁管容器，半径为r，壁厚为t，由内压力p(单位流动压力)引起塑性变形，若轴向、

pppp切向、径向塑性应变增量分别为d?z，d??，d?r，如果忽略弹性应变．试求各塑性应变增量之间的比值(即d?z：d??：d?r)。 (提示：先求出应力偏量)。

35、如何用单向拉伸、单向压缩及轧制实验来确定第三类真实应力—应变曲线？在单向拉伸实验中，出现

颈缩后为什么要对曲线进行修正?

36、真实应力—应变曲线的简化类型有哪些？分别写出其数学表达式。 37、变形温度和变形速度对真实应力—应变曲线有什么影响? 第四章 思考与练习

1、塑性成形过程中的摩擦有哪些特点? 2、简述摩擦对塑性成形的不利影响。 3、塑性成形中的摩擦分哪几类? 4、产生摩擦的机理是什么？

5、在计算金属塑性成形中的摩擦力时，常用的摩擦条件有哪几种？ 6、简述影响摩擦系数的主要因素。

7、简述用圆环镦粗法测定摩擦系数的原理和方法。 8、塑性成形中对润滑剂有何要求?常用的润滑剂有哪些? 第五章 思考与练习

1、对塑性成形件进行质量分析有何重要意义?

2、试述对塑性成形件进行质量分析的一般过程及分析方法。 3、试分别从力学和组织方面分析塑性成形件中产生裂纹的原因。 4、防止产生裂纹的原则措施是什么?

5、什么是钢的奥氏体本质晶粒度和钢的奥氏体实际晶粒度? 6、晶粒大小对材料的力学性能有何影响?

7、影响晶粒大小的主要因素有哪些?这些因素是如何影响晶粒大小的? 8、细化晶粒的主要途径有哪些? 9、折叠有哪些特征?

10、试述折叠的类型及其形成原因。

11、什么是塑性失稳?拉伸失稳与压缩失稳有什么本质区别？ 12、单向拉伸时，塑性失稳有何特点?

14、塑性压缩失稳的临界压应力与哪些因索有关?

15、在板料拉深中，引起法兰变形区起皱的原因是什么?在生产实践中，如何防止法兰变形区的起皱? 第六章 思考与练习

1、主应力法的基本原理和求解要点是什么?

2、实验和理论推导都证明，圆柱体镦粗对接触表面中心处压应力ζz最大，而边缘处最小，而且m或d／h

越大,则中心处的ζz也越大，试从物理概念出发解释此现象。

3、一20号钢圆柱毛坯，原始尺寸为θ50mm x 50mm，在室温下压缩至高度h=25mm，设接触表面摩擦切

应力η＝0.2Y。己知Y=746ε

0.20

ppppppMpa，试求所需的变形力P和单位流动压力p。

4、在平砧上镦粗长矩形截面的钢坯，其宽度为a，高度为h，长度l＞＞a，若接触面上的摩擦条件符合库

仑摩擦定律，试用主应力法推导单位流动压力p的表达式。

5、一圆柱体，侧面作用有均布压应力ζ0，试用主应力法求镦粗力P和单位流动压力p(见图6-17)，设η＝mY/2。

6、试求圆锥凹模拉拔圆棒时的单位拉拔力（采用球形坐标，见图6-18）。已知按绝对值列出的近似屈服方程为ζr+p=Y。

7、板料拉深某瞬间如图6-19所示，试用主应力法求解其凸缘变形区的应力分布。(注：为简化计算、可不

考虑变形区的加工硬化，且β近似取1.1)

第七章 思考与练习

1、什么是滑移线？什么是滑移线场？ 2、判断滑移线族性的规则是什么？

3、写出Hencky应力方程式。该方程有何意义？它说明了滑移线场的哪些重要特性？ 4、滑移线场有哪些典型的应力边界条件（画图说明）？

5、如图7-40所示，已知楔体由不可压缩材料制成，处于平面应变状态，沿楔体一侧受均布垂直裁荷q作

用，试向当q为多大时，楔体开始进入塑性？材料的屈服极限为ζs，并利用：Mises屈服条件；(b) Tresca

屈服条件。

图7-40

6、已知具有角形切口的板条，试求此板条的极限裁荷(图7-41)。

图7-41 图7-42

7、已知削平的楔体，两侧面受外压力p的作用，顶面受压力q的作用如图7-42所示，试按如下两种情况

求出极限载荷的值。

(1) P＝q； (2) p＞q

8、具有角形深切口的厚板，其滑移场构造如图7-43，试求此时法板所能承受弯矩的值。

连接成形部分思考练习题

一焊接热过程

1、实现焊接的条件是什么？ 2、焊接接头由哪几部分组成？ 3、焊接线能量的概念及计算 4、焊接热源的种类

5、基本概念:焊接热影响区，焊接热循环，t8/5, t8/3, t100

二焊接化学冶金

1、焊条加热和熔化的热源有哪些？各部分对焊条加热的效果如何？

2、什么叫焊条平均熔化速度，平均熔敷速度？它们与焊接电流之间有什么关系？ 3、什么叫熔敷金属？与焊缝金属有什么区别？

4、什么叫熔滴过渡？焊条电弧焊熔滴过渡形式主要有哪几种？ 5、焊接过程中为什么要对金属进行保护？常见的保护方式有哪几种？ 6、手工焊条电弧焊化学冶金反应可分为哪几个区域？ 7、熔合比的概念，公式（1－11）及应用

8、氮对焊接质量有哪些影响?控制焊缝含氮量的主要措施是什么?

9、焊缝中的氢可分为哪两类？对焊接质量影响最大的是哪类氢？用甘油法测定的焊 缝含氢量实际上是测的哪种氢？

10、氢对焊接质量的影响有哪些？控制焊缝含氢量的主要措施有哪些？

11、碱性焊条（如J507）控制氢的主要措施是什么？酸性焊条（如J422）控制氢的主要措施是什么？ 12、 焊缝金属中氧的来源主要有哪些?

13、焊缝脱氧方式有哪几种？为什么酸性焊条用锰铁作为脱氧剂，而碱性焊条用硅铁、锰铁和钛铁作为脱氧剂？

14、什么叫合金过渡？合金过渡系数的计算公式及应用。 三.熔池凝固和焊缝固态相变

1、什么叫联生结晶、晶粒选择性长大？

2、熔池结晶速度和焊接速度的关系表达式。影响熔池结晶速度及晶粒长大方向的因素。 3、凝固结晶组织形态特性及其形成条件 4、焊缝中的偏析主要有哪几种？ 5、常见固态相变组织的特性。

6、综合分析改善焊缝韧性的主要措施有哪些? 四.焊接热影响区的组织和性能 1、概念解释：碳当量、组织遗传 2、如何利用线算图求t8/5？

3、HAZ加热过程与冷却过程的特点。

4为什么40Cr焊接时的淬硬倾向较热处理 时小，而45号钢则相反？

5、根据SH-CCT图和线算图确定焊接工艺（t8/5、焊接线能量E）并分析其性能（组织百分比及硬度）。 6、对不易淬火钢（如低碳钢，低合金钢），其HAZ根据组织特征可分哪几个区？并说明各区温度范围、组织性能特征？

7、已知钢的化学成分，计算其碳当量，评估材料的淬硬倾向，冷裂纹倾向。 8、HAZ的硬度主要由什么决定？

9、碳当量、冷却速度、最大硬度以及冷裂倾向之间有何关系？ 10、常见HAZ的脆化类型有哪几种，了解各种脆化机理。 五.焊接缺欠

1、试述氢气孔、CO气孔的形成原因、特征及如何防止？

2、焊缝中气孔形成的条件是什么？材料气孔倾向与哪些因素有关？ 3、裂纹产生的条件是什么？按裂纹产生的本质分可分哪几类?

4、结晶裂纹的形成机理？其致脆因素是什么？结晶裂纹的一般特征，易在哪些材质中产生？结晶裂纹在结晶过程中的哪个阶段最易产生？ 5、结晶裂纹的影响因素及防治措施。

6、焊接18-8不锈钢时，希望得到γ+5%δ双相焊缝组织，为什么？

7、某工程因急需钢材，购进一批含碳和硫偏高的16Mn钢板，拟制造焊接结构，为防止产生结晶裂纹应选用何种焊接材料及焊接工艺？

8、焊接冷裂纹有何特点？影响冷裂纹形成的三大要素是什么？（尤其掌握氢的作用）

9、利用氢的组织诱导扩散理论和应力扩散理论分析，焊接一般低合金钢时，冷裂纹的延迟特性及为什么容易在焊接HAZ产生？

10、根据氢在不同材料中扩散速度以及材料本身的特性分析哪些材料会发生冷裂纹，哪些材料不会发生冷裂纹。

11、影响焊接冷裂纹的主要因素及防治措施。预热为什么可以防治冷裂纹？

图7-43 图7-44

9、设二边有对称角形深切口的厚板加图7-44所示，试求该板所能承受的弯矩值。

10、已知具有角为2γ的刚性楔体，切入一刚塑性介质中去(图7-45)，如楔体和介质之间的摩擦可以忽略不计，试求当楔体切入介质深度为h时所需的压力P为多少？AC=l，设AB线接触压力p是均匀的。

图7-45 图7-46

11、试求如图7-46所示双边切口试件以及中心切口试件的极限载荷(试件厚度为B)。

12、图7-47为板条通过半角150拉拔模的情况[只画了一半]。由于缩减率小、模压大，在进入模口前板条

形成了鼓曲(或折曲)。试绘出相应的速端图。

图7-47

第八章 思考与练习

1、什么是真实速度场(或位移场)?什么是动可容速度场(或位移场)? 2、什么是真实应力场？什么是静可容应力场?

3、试写出上限定理的数学表达式，并说明该表达式中各项的意义。

4、模壁光滑平面正挤压的刚性块变形模式如图8-25所示。试分别计算其上限裁荷P? 并与滑移线解作比较，

说明何种模式的上限解为最优？

5、对于轴对称变形问题，是否也可象平面应变问题那样采用简化的刚性块变形模式?为什么? 6、已知顶部被削平的对称楔体，有如图8-26所示四根速度间断线，试求此时极限载荷的上限。

图8-26 图8-27

7、已知金属矩形块厚为2h，在刚性光滑平板间压缩，板宽为2w，以单位速度移动，如图8-27所示，交叉

线代表速度不连续线，与台板相交的角为θ，如伸出部分为刚性，试求极限载荷q。 8、试按图8-28(a)、(b)所示的平面挤压速度间断线，求出平面挤压力P的上限值。

图8-28

9、当金属冲头压入金属内部时，试按如图8-29所示的速度间断线，求出压力q的上限表达式。

图8-29

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