1.金属塑性成形是金属加工的方法之一，它是在外力作用下使金属产生塑性变形，从而将工件加工成所需形状和尺寸的加工方法。
2.金属塑性成形的特点：1.组织，性能得到改善和提高2.材料利用率高
3.生产效率高
4.尺寸精度高
3.金属塑性成形分类：按照成形的特点不同将塑性加工分为轧制，拉拔，挤压，锻造和冲压。按成形时工件温度不同分为热成形，冷成形和温成形。
4.塑性理论采用的假设：1.变形体是连续的，即整个变形体内不存在任何空隙。2.变形体是均质的和各向同性的。3.在变形的任意瞬间，力的作用是平衡的。4.在一般情况下，忽略体积力的影响。
5.在变形的任意瞬间，体积不变。
5.塑性变形是利用金属的塑性，在外力作用下使金属成形的一种加工方法。作用于金属的外力分为两类：一类是作用在金属表面上的力，称为面力，它可以是集中力，但更一般的是分布力，面力可以分为作用力，反作用力和摩擦力。第二类是作用在金属每个质点上的力，称为体积力。
6.主应力的概念：切应力为零的平面叫做主平面，主平面上的正应力叫做主应力，
7.应力张量不变量：对于一个确定的应力状态，只能有一组主应力。因此应力状态特征方程的系数都应该是单值，不随坐标而变，分别称为应力张量的第一，二，三变量。
8.主切应力：切应力随斜面上的方位而变化，当斜面上的切应力为极大值时，该切应力称为主切应力。三个切应力中绝对值最大的一个叫做最大切应力。
9.应力张量的分解：按照应力叠加原理，表示受力物体内任一点应力状态的应力张量可以分解为应力球张量和应力偏张量。
10.应力球张量和应力偏张量的物理意义：由于球应力状态在任何斜面上都没有切应力，所以应力球张量不能使物体产生形状变化，只能产生体积变化。被分解出的应力球张量没有切应力，任意方向都是主方向且主应力相等。因而应力偏张量使物体产生形状变化，而不能产生体积变化，材料的塑性变形就是由应力偏张量引起的。
11.平面应力状态的特点：①.变形体内各质点在与某一方向（如z 向）垂直的平面没有应力作用，即0===zy zx z ττσ，z 轴为主方向，只有xy y x τσσ、、三个应力分量：②.xy y x τσσ、、沿z 轴方向均匀分布，即应力分量与z 轴无关，对z 的偏导数为零。需要特别指出，平面应力状态中z 方向虽然没有应力，但有应变，只有在纯剪切时，没有应力的方向上才没有应变，纯切应力状态属于表面应力状态的特殊情况。
12.平面应变的应力状态特点：①.不产生变形的方向。②.在z 方向有阻止变形的正应力。3.所有应力分量沿z 轴均匀分布，即与z 轴无关，对z 的偏导数为零。
13.轴对称应力状态的特点：①由于子午面在变形过程中始终不会扭曲，所有在θ面上没有切应力。即0==z θθρττ。只有、、、、z z ρθρσσσσ等应力分量，而且θσ是主应力②.各应力分量与θ坐标无关，对θ的偏导数都为零。
14.应变连续方程的物理意义在于：只有当应变分量之间的关系满足应变连续方程时，物体变形后才是连续的，否则，变形后会出现“撕裂”或“重叠”，破坏变形物体的连续性。使用情况：如果已知位移分量，则由几何方程求得的应变分量自然满足连续方程，但若先用其他方法求得应变分量，则只有当它们满足连续方程时，才能由几何方程求得正确的位移分量。
15.对数应变的特点：1.对数应变具有叠加性，为可加应变。2.对数应变为可比应变。
16.塑性变形体积不变条件：弹性变形时，体积变化率必须考虑，但在塑性变形时，由于材料连续且致密，体积变化很微小，与形状变化相比可以忽略，因此认为塑性变形时体积不变。
17.屈雷斯加屈服准则：材料的屈服与最大切应力有关，即当受力材料中的最大切应力达到某一定值k （剪切屈服强度）时，材料就发生屈服。
18.密席斯屈服准则：当等效应力达到某定值时，材料即行屈服，该定值与应力状态无关。或者说，材料处于塑性状态时，其等效应力是一个不变的值。
19.屈雷斯加屈服准则与密席斯屈服准则的异同点：相同点：1.屈服准则的数学表达式都与坐标的选择无关，等式左边都是不变量的函数。2.三个主应力可以任意置换而不影响屈服，同时，认为拉应力与压应力的作用是一样的。3.各表达式都与应力球张量无关。不同点：屈雷斯加屈服准则没有考虑中间应力的影响，三个主应力大小顺序不知时使用不方便，而密席斯屈服准则考虑了中间应力的影响，在上述条件下使用方便。
20.主应力空间中的屈服表面：以三个主应力为坐标轴构成了一个主应力空间，屈服准则的表达式在主应力空间的几何图形是个封闭的空间曲面，这个封闭的空间曲面称为屈服表面。
21.两向应力状态下的屈服轨迹：两向应力状态下屈服准则的数学表达式在主应力坐标平面上的几何图形是封闭的曲线，这条封闭飞曲线为屈服轨迹，从轨迹中可以看出：1.两个屈服轨迹有6个交点，说明在这6个点上两个屈服准则是一致的。这6个交点分别是：A（sσ，0），E（0，sσ），G（-sσ，0），K（0,-sσ)表示单向应力状态，C（sσsσ），I（-sσ，-sσ）表示轴对称应力状态。2.在两个屈服轨迹不相交的部分，密席斯椭圆上的点均在屈雷斯加6边形之外，这表明按密席斯屈服准则需要较大的应力才能使材料屈服。3.两个屈服轨迹差别
σ- 2σ坐标平面中的极值，F，L是密席最大的有6个点，其中B，D,H,J是密席斯椭圆在1
σ'轴的交点。
斯椭圆与2
22.弹性变形时，应力-应变关系具有以下特点：1.应力与应变完全呈线性关系，应力主轴与全量应变主轴重合。2.弹性变形是可逆的，应力与应变之间是单值关系，加载与卸载的规律完全相同。3.弹性变形时，应力球张量使物体产生体积的变化，泊松比v＜0.5。
23.材料产生塑性变形时，应力与应变之间的关系具有以下特点：1.塑性变形是不可恢复的，是不可逆的关系。2.对于应变硬化材料，卸载后再重新加载，其屈服应力就是卸载时的屈服应力，比初始屈服应力要高。3.塑性变形时，可以认为体积不变，即应变球张量为零，泊松比为0.5。4.应力与应变之间的关系是非线性的，因此全量应变主轴与应力主轴不一定重合。
24.塑性变形的增量理论：描述材料处于塑性状态时，应力与应变增量或应变速率之间关系的理论。列维-密席斯方程建立在以下4个假设基础上：1.材料是理想刚塑性材料，即弹性应变增量为零，塑性应变增量就是总应变增量。2.材料服从密席斯屈服准则3.在每一加载瞬间，应力主轴与应变增量主轴重合。4.塑性变形时体积不变。适用什么场合：增量理论能表达出加载过程对变形的影响，能反映出复杂的加载状况。增量理论并没有给出卸载规律，所以这个理论仅适合于加载情况，在卸载情况下仍按胡克定律进行。
25.塑性变形的全量理论：在比例加载的条件下，可以对普朗特-路埃斯方程进行积分，得到全量应力应变的关系，叫做全量理论。
26.最小阻力定律：当变形体的质点有可能沿不同方向移动时，则物体各质点将向着阻力最小的方向移动。
27.金属塑性的概念：金属在外力作用下能稳定地改变自己的形状和尺寸，而各质点间的联系不被破坏的性能称为塑性。
28.塑性指标：在生产中，塑性需要用一种数量指标来表示，这就是塑性指标。
29.变形温度对金属塑性的影响（温度升高）：1.随着温度的升高，发生了回复和再结晶。
2.温度升高，临界切应力降低，滑移系增加。
3.金属组织发生变化。
4.新的塑性变形方式（热塑性）的发生。
5.晶界性质发生变化，有利于晶间变形，并有利于晶间破坏的消除。
30.变形速率对塑性的影响：1.热效应及温度效应。2.随着变形速率的增大，可能使塑性降低和实际应力提高，也可能相反。
31.化学成分对塑性的影响：碳对钢的性能影响最大，碳能固熔到铁里，形成铁素体和奥氏体，它们都具有良好的塑性和低的强度。磷是钢中的有害杂质，磷能溶于铁素体中，使钢的强度，硬度显著提高，塑性和韧性显著降低。当磷的质量分数达到0.3%时，钢完全变脆，冲击韧度接近零，称为冷脆性。当刚在1000度以上热加工时，由于晶界处的FeS-FeO共晶体熔化，导致锻件开裂，这种现象称为热脆性。在室温或稍高温度下，氮将以FeN形式析出，使钢的强度和硬度提高，塑性和韧性大为降低，这种现象称为效脆性。钢中熔氢较多时会引起氢脆现象，使钢的塑性大大降低。
32.晶粒度对塑性的影响：金属和合金晶粒越细小，塑性越好。这是由于晶粒越细，则同一体积内晶粒数目越多，在一定变形数量下，变形可分散在许多晶粒内进行，变形比较均匀。
33.应力状态的影响：在主应力图中，压应力的个数越多，数值越大，即静水压力越大，则金属的塑性越高。反之，拉应力的个数越多.数值越大，即静水压力越小，则金属塑性越低。
34.超塑性：金属材料在一定的内部条件和外部条件下所显示的极高塑性。
35.影响超塑性的主要因素：变形速率，变形温度，组织结构及晶粒度。
36.随着变形程度的增加，金属的强度和硬度增加，塑性和韧性降低，这种现象叫加工硬化。
37.加工硬化的利弊：利：可以作为强化金属的一种手段，尤其对一些不能通过热处理方法的金属材料，加工硬化就成为这些材料强化的重要手段。加工硬化还可以改善一些冷加工的工艺性。弊：由于金属的屈服强度越高，相应的要提高塑性加工设备的能力；由于金属塑性的下降，使金属继续塑性变形困难，需要增加中间退火工艺，从而降低了生产率，提高了生产成本。
38.由于物体各部分的不均匀变形要受到物体整体性的限制，因而在各部分之间会产生相互平衡的应力，该应力叫做附加应力。附加应力分为三类：第一类附加应力是变形体内各区域体积之间由于不均匀所引起的相互平衡的应力；第二类附加应力是各晶粒之间由于其性质，大小和方位不同，使晶粒之间产生不均匀变形所引起的附加应力；第三类附加应力存在晶粒内部，是由于晶粒内各部分之间的不均匀变形所引起的附加应力。
39.附加应力对金属塑性造成的不良后果：1.使变形体的应力状态发生变化，导致应力分布更不均匀。2.提高了单位变形力。3.使塑性降低，甚至可能造成破坏。4.造成物体形状的歪扭。5.形成残余应力。
40.引起内应力的外因去除后在物体内仍残存的应力称为残余应力。残余应力分为三类：第一类残余应力存在于变形物体的各大区之间；第二类残余应力存在于各晶粒之间；第三类残余应力存在于晶粒内部。残余应力产生的原因：凡是塑性变形不均匀都会产生附加应力，当外力去除后，由于附加应力是自相平衡的内应力，不会消失，它将成为残余应力存在于工件中；另外由于温度不均匀所引起的热应力以及由相变过程所引起的组织应力等都会形成残余应力。残余应力引起的后果：1.有残余应力的变形物体再承受塑性变形时，其应变分布及内部应力分布更不均匀。2.缩短制品的使用寿命。3.是制品的尺寸和形状发生变化。4.残余应力增加了塑性变形抗力，使金属的塑性，冲击韧度及抗疲劳强度降低。
41.消除残余应力的方法：1.热处理法：是较彻底的消除残余应力的方法，即采用去应力退火。2.机械处理法：这种方法是使制品表面再产生一些表面变形，使残余应力得到一定程度的释放和松弛，或者使之产生新的附加应力，以抵消制品内的残余应力或尽量减少其数值。
42.断裂的基本类型：脆性断裂和韧性断裂
43.塑性成形时摩擦的分类：1.干摩擦：当变形金属与工具之间的接触表面上不存在任何外来的介质，即直接接触时产生的摩擦称为干摩擦。2.边界摩擦：当变形金属与工具之间的接触面上存有很薄的润滑剂膜时产生的摩擦称为边界摩擦。3.流体摩擦：当变形金属与工具表面之间的润滑剂层较厚，两表面完全被润滑剂隔开时的润滑状态称为流体润滑。这种状态下的的摩擦称为流体摩擦。
44.关于摩擦产生的原因（摩擦机理）的学说：1.表面凹凸学说2.分子吸附学说3.粘着理论
45.塑性成形时接触表面摩擦力的计算：1.库仑摩擦条件适用于三向压应力不太显著，变形量小的冷成形工序。2.最大摩擦条件适用于热变形。3.摩擦力不变条件适用于摩擦系数低于最大值的三向压力显著的塑性变形过程。如挤压，变形量大的模锻和镦粗。
46.润滑剂中的添加剂：为了提高润滑剂的润滑，耐磨及防腐等性能，需要在润滑剂中加入少量的活性物质，这种活性物质总称为添加剂。润滑剂中的添加剂一般易溶于机油，热稳定性要好，且应具有良好的物理和化学性能，常用的添加剂有油性剂.极压剂.抗磨剂.防锈剂。
47.在什么情况下用表面磷化-皂化处理？冷挤压钢制零件时，接触面上的压力往往高达2000-2500MPa，在这样高的压力下，即使在润滑剂中加入添加剂，润滑剂还是会遭到破坏或者被挤掉，而失去润滑作用。因此应将坯料表面进行磷化处理。
48.表面磷化-皂化处理：在胚料表面上用化学方法制成一层磷酸盐或草酸盐薄膜，这种磷化膜是由细小片状的无机盐结晶组成的，呈多孔状态，对润滑剂有吸附作用。
49.主应力法的基本原理：1.根据实际变形区的情况，将问题简化为轴对称问题或平面问题，这样联立方程中的塑性条件就比较简单。2.切取基元体。3.假定工具与金属接触面上的边界
μσ或常摩擦条件τ=Sμ。4.忽略条件为：正应力为主应力，切应力服从库仑摩擦条件τ=n
各坐标平面上的切应力和摩擦切应力对塑性屈服条件的影响，列出基元体的塑性条件，然后与简化的平衡微分方程联立求解，利用边界条件定积分常数得出接触面上的应力分布，进而求得变形力。
50.镦粗变形的特点：在外力作用下使坯料高度减少，横截面增大的塑性成形工序称为镦粗。变形区大致分为三个区：区域一是和工具的上下砧面接触的区域，其变形程度较小，称为难变形区。区域二处于上下两个难变形区域1之间，其变形程度最大，称为大变形区。区域三是外侧的鼓形区部分，其变形程度居中，称为小变形区。变形不均匀产生的主要原因是由于工具与坯料端面之间具有摩擦力。
51.滑移线是处于塑性平面应变状态下的变形体内各质点最大切应力的迹线。
一、名词解释 1. 主应力：只有正应力没有切应力的平面为主平面，其面上的应力为主应力。 2. 主切应力：切应力最大的平面为主切平面，其上的切应力为主主切应力。 3. 对数应变 答：变形后的尺寸与变形前尺寸之比取对数 4. 滑移线 答：最大切应力的方向轨迹。 5. 八面体应力：与主平面成等倾面上的应力 6. 金属的塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。 7. 等效应力：又称应力强度，表示一点应力状态中应力偏张量的综合大小。 8. 何谓冷变形、热变形和温变形：答度以下，通常是指室温的变形。热变形：在再结晶温度以上的变形。 温变形，高于室温的变形。 9. 何谓最小阻力定律：答，物体质点将向着阻力最小的方向移动，即做最少的功，走最短的路。 10.金属的再结晶 答：冷变形金属加热到一定的温度后，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。 11. π平面 答：是指通过坐标原点并垂于等倾线的平面。 12.塑性失稳 答：在塑性加工中，当材料所受的载荷达到某一临界后，即使载荷下降，塑性变形还会继续，这种想象称为塑性失稳。 13.理想刚塑性材料：在研究塑性变形时，既不考虑弹性变形，又不考虑变形过程中的加工硬化的材料。P139 14.应力偏张量：应力偏张量就是应力张量减去静水压力，即：σij ′ =σ－δij σm 二、填空题 1. 冷塑性变形的主要机理:滑移和孪生 2. 金属塑性变形的特点：不同时性、相互协调性和不均匀性。 3. 由于塑性变形而使晶粒具有择优取向的组织称为：变形织构 。 4. 随着变形程度的增加,金属的强度 硬度增加,而塑性韧性降低,这种现象称为：加工硬化。 5. 超塑性的特点:大延伸率、低流动应力、无缩颈、易成形、无加工硬化 。 6. 细晶超塑性变形力学特征方程式中的m 为:应变速率敏感性指数。 7. 塑性是指金属在外力作用下,能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力 。 8. 塑性指标是常用的两个塑性指标是：伸长率和断面收缩率。 9. 影响金属塑性的因素主要有：化学成分、组织状态、变形温度、应变速率、应力状态(变形力学条)。 10. 晶粒度对于塑性的影响为：晶粒越细小，金属的塑性越好。 11. 应力状态对于塑性的影响可描述为：(静水压力越大)主应力状态下压应力个数越多，数值越大时,金属的塑性越好。 12. 通过试验方法绘制的塑性——温度曲线,称为：塑性图 。 13. 用对数应变表示的体积不变条件为: 0x y z εεε++=。 14. 平面变形时,没有变形方向(设为z 向)的正应力为： 21311=()=()=22 z x y m σσσσσσσ=++。 15. 纯切应力状态下，两个主应力数值上相等,符号相反 。
《金属塑性成形原理》习题（2）答案 一、填空题 1. 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＝。 2. 塑性是指：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。 3. 金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。 4. 等效应力表达式：。 5.一点的代数值最大的__ 主应力__ 的指向称为第一主方向，由第一主方向顺时针转所得滑移线即为线。 6. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σ z = 。 7．塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦。8．对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性。 9．就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性提高。 10．钢冷挤压前，需要对坯料表面进行磷化皂化润滑处理。 11．为了提高润滑剂的润滑、耐磨、防腐等性能常在润滑油中加入的少量活性物质的总称叫添加剂。 12．材料在一定的条件下，其拉伸变形的延伸率超过１００％的现象叫超塑性。 13．韧性金属材料屈服时，密席斯（Mises）准则较符合实际的。 14．硫元素的存在使得碳钢易于产生热脆。 15．塑性变形时不产生硬化的材料叫做理想塑性材料。 16．应力状态中的压应力，能充分发挥材料的塑性。 17．平面应变时，其平均正应力σm 等于中间主应力σ2。
18．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低。 19．材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为ε1＝０.1，第二次的真实应变为ε2＝０.25，则总的真实应变ε＝0.35 。 20．塑性指标的常用测量方法拉伸试验法与压缩试验法。 21．弹性变形机理原子间距的变化；塑性变形机理位错运动为主。 二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上 1．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响 A 工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 2．塑性变形时不产生硬化的材料叫做 A 。 Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想弹性材料；Ｃ、硬化材料； 3．用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为 B 。 Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法； 4．韧性金属材料屈服时， A 准则较符合实际的。 Ａ、密席斯；Ｂ、屈雷斯加；Ｃ密席斯与屈雷斯加； 5．由于屈服原则的限制，物体在塑性变形时，总是要导致最大的 A 散逸，这叫最大散逸功原理。 Ａ、能量；Ｂ、力；Ｃ、应变； 6．硫元素的存在使得碳钢易于产生 A 。 Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性； 7．应力状态中的 B 应力，能充分发挥材料的塑性。 Ａ、拉应力；Ｂ、压应力；Ｃ、拉应力与压应力； 8．平面应变时，其平均正应力σｍ B 中间主应力σ２。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 9．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性 B 。 Ａ、提高；Ｂ、降低；Ｃ、没有变化； 10．多晶体经过塑性变形后各晶粒沿变形方向显著伸长的现象称为 A 。 Ａ、纤维组织；Ｂ、变形织构；Ｃ、流线； 三、判断题 1．按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=0.5。（×） 2．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响小于工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。
《金属塑性成形原理》复习 一、填空题 1. 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 2. 塑性是指：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。 3. 金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生 4. 等效应力表达式： 7．塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦 8、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。 9、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。 10、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。 11、请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量 12. 对应变张量，请写出其八面体线变与八面体切应变的表达式。
13.1864 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： 14. 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。15. 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不同，而各点处的最大切应力K 为材料常数。 16. 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。 17、金属塑性成形有如下特点：、、、 18、按照成形的特点，一般将塑性成形分为和两大类，按照成形时工件的温度还可以分为、和三类。 19、金属的超塑性分为和两大类。 20、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，这个过程称为金属的。 21、研究塑性力学时，通常采用的基本假设有、、、体积力为零、初应力为零、。 22. 塑性是指：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力 ; 23. 金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。 24．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25．塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦。
《金属塑性成形原理》习题集 运新兵编 模具培训中心 二OO九年四月
第一章 金属的塑性和塑性变形 1．什么是金属的塑性？什么是变形抗力？ 2．简述变形速度、变形温度、应力状态对金属塑性和变形抗力的影响。如何提高金属的塑性？ 3．什么是附加应力？ 附加应力分几类？试分析在凸形轧辊间轧制矩形板坯时产生的附加应力？ 4．什么是最小阻力定律？最小阻力定律对分析塑性成形时的金属流动有何意义？ 5．塑性成形时，影响金属变形和流动的因素有哪些？各产生什么影响？ 6．为什么说塑性成形时金属的变形都是不均匀的？不均匀变形会产生什么后果？ 7．什么是残余应力？残余应力有哪几类？会产生什么后果？如何消除工件中的残余应力？ 8．摩擦在金属塑性成形中有哪些消极和积极的作用？塑性成形中的摩擦有什么特点？ 9．塑性成形中的摩擦机理是什么？ 10． 塑性成形时接触面上的摩擦条件有哪几种？各适用于什么情况？ 11． 塑性成形中对润滑剂有何要求？ 12． 塑性成形中常用的液体润滑剂和固体润滑剂各有哪些？石墨和二硫化钼 如何 起润滑作用？ 第二章 应力应变分析 1．什么是求和约定？张量有哪些基本性质？ 2．什么是点的应力状态？表示点的应力状态有哪些方法？ 3．什么是应力张量、应力球张量、应力偏张量和应力张量不变量？ 4．什么是主应力、主剪应力、八面体应力？ 5．什么是等效应力？有何物理意义？ 6．什么是平面应力状态、平面应变的应力状态？ 7．什么是点的应变状态？如何表示点的应变状态？ 8．什么是应变球张量、应变偏张量和应变张量不变量？ 9．什么是主应变、主剪应变、八面体应变和等效应变？ 10． 说明应变偏张量和应变球张量的物理意义？ 11． 塑性变形时应变张量和应变偏张量有和关系？其原因何在？ 12． 平面应变状态和轴对称状态各有什么特点？ 13． 已知物体中一点的应力分量为???? ??????---=30758075050805050ij σ，试求方向余弦为21==m l ，2 1=n 的斜面上的全应力、正应力和剪应力。 14． 已知物体中一点的应力分量为???? ??????---=10010010010010ij σ，求其主应力、主剪应力、八面体应力、应力球张量及应力偏张量。 15． 设某物体内的应力场为
名师整理精华知识点 名词解释 塑性成型：金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法 加工硬化：略 动态回复：在热塑性变形过程中发生的回复 动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的结晶 超塑性变形：一定的化学成分、特定的显微组织及转变能力、特定的变形温度和变形速率等，则金属会表现出异乎寻常的高塑性状态 塑性：金属在外力作用下，能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。 屈服准则（塑性条件）：在一定的变形条件下，只有当各应力分量之间符合一定关系时，指点才开始进入塑性状态，这种关系成为屈服准则。 塑性指标：为衡量金属材料塑性的好坏，需要有一种数量上的指标。 晶粒度：表示金属材料晶粒大小的程度，由单位面积所包含晶粒个数来衡量，或晶粒平均直径大小。填空 1、塑性成形的特点（或大题？） 1组织性能好（成形过程中，内部组织发生显著变化）2材料利用率高（金属成形是靠金属在塑性状态下的体积转移来实现的，不切削，废料少，流线合理）3尺寸精度高（可达到无切削或少切屑的要求）4生产效率高适于大批量生产 失稳——压缩失稳和拉伸失稳 按照成形特点分为1块料成形（一次加工、轧制、挤压、拉拔、二次加工、自由锻、模锻2板料成形多晶体塑性变形——晶内变形（滑移，孪生）和晶界变形 超塑性的种类——细晶超塑性、相变超塑性 冷塑性变形组织变化——1晶粒形状的变化2晶粒内产生亚结构3晶粒位向改变 固溶强化、柯氏气团、吕德斯带（当金属变形量恰好处在屈服延伸范围时，金属表面会出现粗超不平、变形不均匀的痕迹，称为吕德斯带） 金属的化学成分对钢的影响（C略、P冷脆、S热脆、N兰脆、H白点氢脆、O塑性下降热脆）；组织的影响——单相比多相塑性好、细晶比粗晶好、铸造组织由于有粗大的柱状晶粒和偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷、塑性降低。 摩擦分类——干摩擦、边界摩擦、流体摩擦 摩擦机理——表面凹凸学说、分子吸附学说、粘着理论 库伦摩擦条件T=up 常摩擦力条件 t=mK 塑性成形润滑——1、特种流体润滑法2、表面磷化-皂化处理3、表面镀软金属 常见缺陷——毛细裂纹、结疤、折叠、非金属夹杂、碳化物偏析、异金属杂物、白点、缩口残余 影响晶粒大小的主要因素——加热温度、变形程度、机械阻碍物 常用润滑剂——液体润滑剂、固体润滑剂（干性固体润滑剂、软化型固体润滑剂） 问答题 1、提高金属塑性的基本途径 1、提高材料成分和组织的均匀性 2、合理选择变形温度和应变速率 3、选择三向压缩性较强的变形方式 4、减小变形的不均匀性 2、塑性成形中的摩擦特点 1、伴随有变形金属的塑性流动 2、接触面上压强高 3、实际接触面积大 4、不断有新的摩擦面产生 5、常在高温下产生摩擦 3、塑性成形中对润滑剂的要求 1、应有良好的耐压性能 2、应有良好的耐热性能 3、应有冷却模具的作用 4、应无腐蚀作用 5、应无毒 6、应使用方便、清理方便 4、防止产生裂纹的原则措施 1、增加静水压力 2、选择和控制适合的变形温度和变形速度 3、采用中间退火，以便消除变形过程中产生的硬化、变形不均匀、残余应力等。 4、提高原材料的质量 5、细化晶粒的主要途径 1、在原材料冶炼时加入一些合金元素及最终采用铝、钛等作为脱氧剂 2、采用适当的变形程度和变形温度 3、采用锻后正火或退火等相变重结晶的方法 6、真实应力-应变的简化形式及其近似数学表达式1、幂指数硬化曲线Y=B?n 2、有初始屈服应力的刚塑性硬化曲线Y=σs+B1?m 3、有初始屈服应力的刚塑性硬化直线Y=σs+B2?4、无加工硬化的水平直线Y=σs 7、为什么晶粒越细小，强度和塑性韧性都增加？晶粒细化时，晶内空位数目与位错数目都减少，位错与空位、位错间的交互作用几率减小，位错易于运动，即塑性好。位错数目少，塞积位错数目少，使应力集中降低。晶粒细化使晶界总面积增加，致使裂纹扩展的阻力增加，推迟了裂纹的萌生，增加了断裂应变。晶粒细小，裂纹穿过晶界进入相邻晶粒并改变方向的频率增加，消耗的能量增加，韧性增加。另外晶界总面积增加可以降低晶界上的杂质浓度，减轻沿晶脆性断裂倾向。 8、变形温度对金属塑性的影响 总趋势：随着温度的升高，塑性增加，但是这种增加并非简单的线性上升；在加热过程的某些温度区间，往往由于相态或晶粒边界状态的变化而出现脆性区，使金属的塑性降低。在一般情况下，温度由绝对零度上升到熔点时，可能出现几个脆性区，包括低温的、中温的、和高温的脆性区。 9、动态回复、为什么说是热塑性变形的主要软化机制？ 动态回复是指在热塑性变形过程中发生的回复，2，动态回复，主要是通过位错的攀移，交滑移等，来实现的，对于铝镁合金、铁素体钢等，由于它们层错能高，变形时扩展位错宽度窄，集束容易，位错的攀移和交滑移容易进行，位错容易在滑移面间转动，而使异号位错相互抵消，结果使位错密度下降，畸变能降低，不足以达到动态再结晶所需的能量水平。因此这类金属在热塑性变形过程中，即使变形程度很大，变形温度远高于再结晶温度，也只会发生动态回复，而不发生动态再结晶。 10、什么是动态再结晶，其主要影响因素？（自己总结吧，课本太乱） 动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的结晶。与金属的位错能高地有关，与晶界迁移的难易有关 ，金属越纯，发生动态再结晶的能力越强。
金属塑性成形原理课程标准 (78学时) 一.课程性质和任务 本课程是高等职业技术学校材料成形专业的一门专业基础课程。通过本课程的学习，使学生了解有关塑性成形原理的专业知识；掌握塑性成形方法及简单工艺流程，应力.应变和塑性变形的相关知识；变形力计算方法；塑性成形件质量的一般分析方法；掌握压力加工模拟及其成立条件。 二.课程教学目标 本课程的教学目标是：使学生掌握塑性.塑性加工方法.塑性加工变形力计算等相关概念，包括晶体缺陷.晶格类型.塑性成形件质量分析.各种计算变形力的方法等。并且使学生掌握塑性相关概念，质量分析方法及变形力的理论计算；培养学生动手分析计算解决实际问题的能力。 (一) 知识教学目标 1．掌握塑性.塑性加工的相关基础知识。 2．掌握热加工.冷加工的区别及各自的优缺点。 3. 掌握金属变形区域的应力.应变分析方法。 4．熟悉塑性成形件的质量分析方法。 5．掌握变形力计算相关理论推导公式。 6．掌握主应力法.上限法的计算方法。 7．掌握塑性成形中的摩擦及其影响因素。 8．了解刚塑性有限元法的基本原理。 9. 了解压力加工模拟的条件及意义. (二) 能力培养目标 1．对本专业的发展历史.发展趋势有所了解。 2．能对塑性成形中质量影响因素进行分析。 3．具有对实际成形计算其变形力的能力。 (三) 思想教育目标 1．具有热爱科学.实事求是的学风和勇于实践.勇于创新的意识和精神。 2．具有良好的职业道德。
三.教学内容和要求 基础模块 (一)绪论 1．金属塑性成形特点及分类 掌握塑性成形的优点及局限性。 2．金属塑性成形原理课程的目的和任务 了解本课程的学习目的和任务，掌握学习方法。 3．金属塑性成形理论的发展概况 了解塑性理论的发展历史及今后发展趋势。 (二) 金属塑料变形的物理基础 1．金属冷态下的塑性变形 掌握冷加工的优缺点； 了解冷加工的适用范围。 2．金属热态下的塑性变形 掌握热加工的优缺点； 了解热加工的适用范围。 3. 金属的超塑性变形 了解超塑性的概念； 掌握超塑性原； 了解超塑性的应用前景。 4. 金属在塑性加工过程中的塑性行为 了解常见的金属塑性行为及其影响因素 (三) 金属塑性变形的力学基础 1．应力分析 理解内力.外力.面力.体积力的概念； 掌握塑性变形中应力分析的方法。 2．应变分析 理解应变的相关概念； 掌握塑性变形中应变分析的方法。 3．平面问题和轴对称问题 了解平面问题和轴对称问题的基本概念； 掌握平面问题和轴对称问题的常见处理方法。 4．屈服准则 理解材料的屈服现象； 掌握屈雷斯加屈服准则及米塞斯准则的使用原则和范围；了解影响材料屈服强度的相关因素。 5．塑性变形时的应力应变关系 掌握本构关系满足的条件； 掌握应力应变关系的应用条件和场合。 6．真实应力—应变曲线
《金属塑性成形原理》试卷及答案 一、填空题 1. 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＝。 2. 塑性是指：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。 3. 金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。 4. 等效应力表达式：。 5.一点的代数值最大的 __ 主应力 __ 的指向称为第一主方向，由第一主方向顺时针转所得滑移线即为线。 6. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σ z = 。 7．塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦。 8．对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性。 9．就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性提高。 10．钢冷挤压前，需要对坯料表面进行磷化皂化润滑处理。 11．为了提高润滑剂的润滑、耐磨、防腐等性能常在润滑油中加入的少量活性物质的总称叫添加剂。 12．材料在一定的条件下，其拉伸变形的延伸率超过１００％的现象叫超塑性。 13．韧性金属材料屈服时，密席斯（Mises）准则较符合实际的。 14．硫元素的存在使得碳钢易于产生热脆。 15．塑性变形时不产生硬化的材料叫做理想塑性材料。 16．应力状态中的压应力，能充分发挥材料的塑性。 17．平面应变时，其平均正应力ｍ等于中间主应力２。 18．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低。 19．材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为１＝０.1，第二次的真实应变为２＝０.25，则总的真实应变＝。 20．塑性指标的常用测量方法拉伸试验法与压缩试验法。
21．弹性变形机理原子间距的变化；塑性变形机理位错运动为主。 二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上 1．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响A工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 2．塑性变形时不产生硬化的材料叫做A。 Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想弹性材料；Ｃ、硬化材料； 3．用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为B。 Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法； 4．韧性金属材料屈服时，A准则较符合实际的。 Ａ、密席斯；Ｂ、屈雷斯加；Ｃ密席斯与屈雷斯加； 5．由于屈服原则的限制，物体在塑性变形时，总是要导致最大的 A 散逸，这叫最大散逸功原理。 Ａ、能量；Ｂ、力；Ｃ、应变； 6．硫元素的存在使得碳钢易于产生A。 Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性； 7．应力状态中的B应力，能充分发挥材料的塑性。 Ａ、拉应力；Ｂ、压应力；Ｃ、拉应力与压应力； 8．平面应变时，其平均正应力ｍB中间主应力２。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 9．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性 B 。 Ａ、提高；Ｂ、降低；Ｃ、没有变化； 10．多晶体经过塑性变形后各晶粒沿变形方向显着伸长的现象称为A。 Ａ、纤维组织；Ｂ、变形织构；Ｃ、流线； 三、判断题 1．按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=。（×） 2．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响小于工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。（×） 3．静水压力的增加，对提高材料的塑性没有影响。（×） 4．在塑料变形时要产生硬化的材料叫理想刚塑性材料。（×） 5．塑性变形体内各点的最大剪应力的轨迹线叫滑移线。（√） 6．塑性是材料所具有的一种本质属性。（√） 7．塑性就是柔软性。（×）
第一章 1.什么是金属的塑性？什么是塑性成形？塑性成形有何特点？ 塑性----在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力； 塑性变形----当作用在物体上的外力取消后，物体的变形不能完全恢复而产生的残余变形；塑性成形----金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能 的加工方法，也称塑性加工或压力加工； 塑性成形的特点：①组织、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生产效率高 2.试述塑性成形的一般分类。 Ⅰ.按成型特点可分为块料成形(也称体积成形)和板料成型两大类 1）块料成型是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的。可分为一次成型和二次加工。一次加工： ①轧制----是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间使其产生塑性变形，以获得一定截面形状材料的塑性成形方法。分纵轧、横轧、斜轧；用于生产型材、板材和管材。 ②挤压----是在大截面坯料的后端施加一定的压力，将金属坯料通过一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得符合模孔截面形状的小截面坯料或零件的塑性成形方法。分正挤压、反挤压和复合挤压；适于(低塑性的)型材、管材和零件。 ③拉拔----是在金属坯料的前端施加一定的拉力，将金属坯料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面坯料的塑性成形方法。生产棒材、管材和线材。 二次加工： ①自由锻----是在锻锤或水压机上，利用简单的工具将金属锭料或坯料锻成所需的形 状和尺寸的加工方法。精度低，生产率不高，用于单件小批量或大锻件。 ②模锻----是将金属坯料放在与成平形状、尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形，从 而获得与模腔形状、尺寸相同的坯料或零件的加工方法。分开式模锻和闭式模锻。 2）板料成型一般称为冲压。分为分离工序和成形工序。 分离工序：用于使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，如冲裁、剪切等工序； 成型工序：用来使坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，成为具有要求形状和尺寸的零件，如弯曲、拉深等工序。 Ⅱ.按成型时工件的温度可分为热成形、冷成形和温成形。 第二章 3.试分析多晶体塑性变形的特点。 1）各晶粒变形的不同时性。不同时性是由多晶体的各个晶粒位向不同引起的。 2）各晶粒变形的相互协调性。晶粒之间的连续性决定，还要求每个晶粒进行多系滑移；每个晶粒至少要求有5个独立的滑移系启动才能保证。 3）晶粒与晶粒之间和晶粒部与晶界附近区域之间的变形的不均匀性。 Add： 4）滑移的传递，必须激发相邻晶粒的位错源。 5）多晶体的变形抗力比单晶体大，变形更不均匀。 6）塑性变形时，导致一些物理，化学性能的变化。 7）时间性。hcp系的多晶体金属与单晶体比较，前者具有明显的晶界阻滞效应和极高的加工硬化率，而在立方晶系金属中，多晶和单晶试样的应力—应变曲线就没有那么大的差别。 4.试分析晶粒大小对金属塑性和变形抗力的影响。
1. 冷塑性变形的主要机理:滑移和孪生 2. 金属塑性变形的特点:不同时性、相互协调性和不均匀性. 3. 由于塑性变形而使晶粒具有择优取向的组织,称为:变形织构 4. 随着变形程度的增加,金属的强度 硬度增加,而塑性韧性降低,这种现象称为:加工硬化 5. 超塑性的特点:大延伸率 低流动应力 无缩颈 易成形 无加工硬化 6. 细晶超塑性变形力学特征方程式 中的m 为:应变速率敏感性指数 7. 塑性是指金属在外力作用下,能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力 8. 塑性指标是以材料开始破坏时的塑性变形量来表示,通过拉伸试验可以的两个塑性指标 为:伸长率和断面收缩率 9. 影响金属塑性的因素主要有:化学成分和组织 变形温度 应变速率 应力状态(变形力学 条件) 10. 晶粒度对于塑性的影响为:晶粒越细小,金属的塑性越好 11. 应力状态对于塑性的影响可描述为(静水压力越大)主应力状态下压应力个数越多 数值 越大时,金属的塑性越好 12. 通过试验方法绘制的塑性 — 温度曲线,成为塑性图 13. 用对数应变表示的体积不变条件为: 14. 平面变形时,没有变形方向(设为z 向)的正应力为:12132()z m σσσσσ==+= 15. 纯切应力状态下,两个主应力数值上相等,符号相反 16. 屈雷斯加屈服准则和米塞斯屈服准则的统一表达式为:13s σσβσ-=,表达式中的系数 β的取值范围为:1 1.155β= 17. 塑性变形时,当主应力顺序123σσσ>>不变,且应变主轴方向不变时,则主应变的顺序 为:123εεε>> 18. 拉伸真实应力应变曲线上,过失稳点(b 点)所作的切线的斜率等于该点的:真实应力Y b 19. 摩擦机理有：表面凸凹学说、分子吸附学说、粘着理论 20. 根据塑性条件可确定库伦摩擦条件表达式中的μ的极限值为（0.5---0.577） 21. 速度间断线两侧的法向速度分量:相等 22. 不考虑速度间断时的虚功(率)方程的表达式为:
考生班级学号姓名 一、填空题：（每题 3 分，共计 30 分） 1. 塑性是指： _ 在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。 2. 金属的超塑性可分为细晶超塑性和相变超塑性两大类。 3. 金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。 4. 影响金属塑性的主要因素有：化学成份，组织，变形温度，应变速率，变形力学条件。 5. 等效应力表达式： 。 6. 常用的摩擦条件及其数学表达式：库伦摩擦条件，常摩擦条件 。 7.π 平面是指：通过坐标原点并垂于等倾线的平面，其方程为 __ 。 8.一点的代数值最大的 __ 主应力 __ 的指向称为第一主方向，由第一主方向顺时针转所得滑移线即为线。 9. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σ z = 10. 在有限元法中：应力矩阵 [S]= ，单元部各点位移 {U}=
三、计算题（共计 40 分） 1 、已知金属变形体一点的应力量为Mpa ，求：（ 18 分） (1) 计算方向余弦为 l=1/2 ， m=1/2 ， n= 的斜截面上的正应力大小。 (2) 应力偏量和应力球量； (3) 主应力和最大剪应力； 解： (1) 可首先求出方向余弦为（ l,m,n ）的斜截面上的应力（） …… 4' 进一步可求得斜截面上的正应力 …… 2' (2) 该应力量的静水应力为 …… 2' 其应力偏量
…… 2' 应力球量 …… 2' (3) 在主应力面上可达到如下应力平衡 …… 2' 其中 欲使上述方程有解，则 …… 1' 即 解之则得应力量的三个主应力 …… 2' 对应地，可得最大剪应力 …… 1' 2 、如图所示，设有一半无限体，侧面作用有均布压应力，试用主应力法求
欢迎共阅填空题 1.冷塑性变形的主要机理:滑移和孪生 2.金属塑性变形的特点:不同时性、相互协调性和不均匀性. 3.由于塑性变形而使晶粒具有择优取向的组织,称为:变形织构 4.随着变形程度的增加,金属的强度硬度增加,而塑性韧性降低,这种现象称为:加工硬化 5.超塑性的特点:大延伸率低流动应力无缩颈易成形无加工硬化 6.细晶超塑性变形力学特征方程式中的m为:应变速率敏感性指数 7.塑性是指金属在外力作用下,能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力 8.:伸长9. 10. 11., 12. 13.: 14. 15. 16. 1.155 17.当主应力顺序 ε 为: 1 18. 19. 20. 21. 22.不考虑速度间断时的虚功(率)方程的表达式为:
选择题 1下面选项中哪个不是热塑性变形对金属组织和性能的影响() A 改善晶粒组织C 形成纤维组织 B 产生变形织构D 锻合内部缺陷 2导致钢的热脆性的杂质元素是() A 硫C 磷B 氮D 氢 3 A 45） A 6A 1(2i i u x ??7A B C 应变增量主轴与当时的应变全量主轴不一定重合 Ｄ 应变增量ｄε ｉｊ 对时间ｔ的导数 即为应变速率ε ｉｊ 8关于滑移线的说法，错误的是（ ） A 滑移线必定是速度间断线 B 沿同一条滑移线的速度间断值为常数 C 沿滑移线方向线应变增量为零 D 直线型滑移线上各点的应力状态相同
9根据体积不变条件，塑性变形时的泊松比ν（ ） A ＜0.5 C ＝0.5B ＞0.5 10下面关于粗糙平砧间圆柱体镦粗变形说法正确的有（） AI 区为小变形区 BII 区为难变形区 C III 区为小变形区 11A 12A B C Ｄ A 连续性A n m ?B 某受力物体内应力场为： 0,,2 3 ,6233222312===--=-=+-=zx yz z xy y x y x c y c xy c x c xy ττστσσ，系数321,,c c c 的值应为：（） A 3,2,1321===c c c B 3,2,1321-==-=c c c C 3,2,1321=-==c c c D 无解
金属塑性成形原理复习指南 第一章绪论 1、基本概念 塑性:在外力作用下材料发生永久性变形，并保持其完整性的能力。 塑性变形:作用在物体上的外力取消后，物体的变形不能完全恢复而产生的永久变形成为塑性变形。 塑性成型:材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定的力学性能的加工方法。 2、塑性成形的特点 1）其组织、性能都能得到改善和提高。 2）材料利用率高。 3）用塑性成形方法得到的工件可以达到较高的精度。 4）塑性成形方法具有很高的生产率。 3、塑性成形的典型工艺 一次成形（轧制、拉拔、挤压） 体积成形 塑性成型 分离成形（落料、冲孔） 板料成形 变形成形（拉深、翻边、张形） 第二章金属塑性成形的物理基础 1、冷塑性成形 晶内：滑移和孪晶（滑移为主）滑移性能（面心>体心>密排六方） 晶间：转动和滑动 滑移的方向：原子密度最大的方向。 塑性变形的特点： ① 各晶粒变形的不同时性； ② 各晶粒变形的相互协调性； ③ 晶粒与晶粒之间和晶粒内部与晶界附近区域之间变形的不均匀性。 合金使塑性下降。 2、热塑性成形 软化方式可分为以下几种：动态回复，动态再结晶，静态回复，静态再结晶等。 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。 3、金属的塑性 金属塑性表示方法：延伸率、断面收缩率、最大压缩率、扭转角（或扭转数） 塑性指标实验：拉伸试验、镦粗试验、扭转试验、杯突试验。 非金属的影响：P冷脆性 S、O 热脆性 N 蓝脆性 H 氢脆 应力状态的影响：三相应力状态塑性好。 超塑性工艺方法：细晶超塑性、相变超塑性 第三章金属塑性成形的力学基础 第一节应力分析 1、塑性力学基本假设：连续性假设、匀质性假设、各向同性假设、初应力为零、体积力为零、体积不变假设。
《金属塑性成形原理》习题集 2012年12月7日
第一章 金属的塑性和塑性变形 1．什么是金属的塑性？什么是变形抗力？ 2．简述变形速度、变形温度、应力状态对金属塑性和变形抗力的影响。如何提高金属 的塑性？ 3．什么是附加应力？ 附加应力分几类？试分析在凸形轧辊间轧制矩形板坯时产生的 附加应力？ 4．什么是最小阻力定律？最小阻力定律对分析塑性成形时的金属流动有何意义？ 5．塑性成形时，影响金属变形和流动的因素有哪些？各产生什么影响？ 6．为什么说塑性成形时金属的变形都是不均匀的？不均匀变形会产生什么后果？ 7．什么是残余应力？残余应力有哪几类？会产生什么后果？如何消除工件中的残余应 力？ 8．摩擦在金属塑性成形中有哪些消极和积极的作用？塑性成形中的摩擦有什么特点？ 9．塑性成形中的摩擦机理是什么？ 10． 塑性成形时接触面上的摩擦条件有哪几种？各适用于什么情况？ 11． 塑性成形中对润滑剂有何要求？ 12． 塑性成形中常用的液体润滑剂和固体润滑剂各有哪些？石墨和二硫化钼 如何起 润滑作用？ 第二章 应力应变分析 1．什么是求和约定？张量有哪些基本性质？ 2．什么是点的应力状态？表示点的应力状态有哪些方法？ 3．什么是应力张量、应力球张量、应力偏张量和应力张量不变量？ 4．什么是主应力、主剪应力、八面体应力？ 5．什么是等效应力？有何物理意义？ 6．什么是平面应力状态、平面应变的应力状态？ 7．什么是点的应变状态？如何表示点的应变状态？ 8．什么是应变球张量、应变偏张量和应变张量不变量？ 9．什么是主应变、主剪应变、八面体应变和等效应变？ 10． 说明应变偏张量和应变球张量的物理意义？ 11． 塑性变形时应变张量和应变偏张量有和关系？其原因何在？ 12． 平面应变状态和轴对称状态各有什么特点？ 13． 已知物体中一点的应力分量为??? ? ? ?????---=3075 80 75050805050ij σ，试求方向余弦为2 1==m l ，
一、塑性加工原理基本概念 1.最小阻力定律 2.干摩擦 3.热变形 4.塑性状态图 5.金属塑性加工的热力学条件 6.多晶体的晶间变形机构 7.热效应 8.动态再结晶 9.外端 10.附加应力 11.塑性—脆性转变 12.温度效应 13.加工硬化 14.形变热处理 15.弹塑性共存定律 二、塑性加工原理基本知识 1.金属变形要经过哪三个阶段。 2.塑性变形的主变形图有几种，分别是什么？其变形类型可用哪种应力张量不变量来判定。 3.Mises塑性条件的物理意义之一是什么，它与Tresca塑性条件在什么状态差别最大. 4.简单加载时，各应力分量如何增加。 5.对于强化材料，当应力状态点沿着屈服表面上运动时，称作什么（载），此时有什么变形，而无新的什么变形。 6.工程法实际上只用上了基本方程中的什么方程和_什么方程。 7．一点的应力状态是指_什么_可以用什么__表示? 8．应力不变量的物理意义是__什么_，应力偏量的物理意义是_什么_?_ 9．应变增量是指_什么_，其度量基准是_什么_？_ 10．应变速度是指_什么，其量纲是_什么__。 11．Tresca塑性条件的物理意义是_什么，Mises塑性条件的物理意义是_什么_。 12．Levy-Mises增量理论适合_什么_材料模型，Prandtl-Reuss增量理论适合_什么_材料模型。 13．把材料简化为理想刚塑性体是忽略了材料的_什么_和_什么_。 14．平面应变问题（设Z方向不变形）的力学特点是σz=σ2=_什么__, τzx=τzy=_什么_。 15.塑性加工中其工作应力、基本应力、附加应力三者的关系_什么_. 16.根据塑性加工成形时的摩擦性质，摩擦可分为_哪三种类型。 17.塑性加工润滑剂分为_哪几种类型。 18.塑性加工中控制制品的力学性能的两种主要工艺措施分别是控制_什么_。 19.金属塑性加工时，工件所受的外力分为_什么和_什么？ 20.主变形图有_几种，各主应变分量必须满足条件是：_什么？ 21. 金属塑性加工中常用的两个摩擦定律是_什么_。
试卷 一、填空题：（每题 3 分，共计30 分） 1. 塑性是指：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。 2. 金属的超塑性可分为细晶超塑性和相变超塑性两大类。 3. 金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。 4. 影响金属塑性的主要因素有：化学成份，组织，变形温度，应变速率，变形力学条件。 5. 等效应力表达式： 。 6. 常用的摩擦条件及其数学表达式：库伦摩擦条件，常摩擦条件 。 7.π平面是指：通过坐标原点并垂于等倾线的平面，其方程为 __。 8.一点的代数值最大的主应力的指向称为第一主方向，由第一主方向顺时针转所得滑移线即为线。
9. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σ z = 10. 在有限元法中：应力矩阵[S]= ，单元部各点位移{U}= 二、简答题（共计30 分） 1. 提高金属塑性的主要途径有哪些？（8 分） 答：提高金属塑性的途径有以下几个方面： (1) 提高材料成分和组织的均匀性； (2) 合理选择变形温度和应变速率； (3) 选择三向压缩性较强的变形方式； (4) 减小变形的不均匀性。 2.纯剪切应力状态有何特点？（ 6 分） 答：纯剪切应力状态下物体只发生形状变化而不发生体积变化。 纯剪应力状态下单元体应力偏量的主方向与单元体应力量的主方向一致，平均应力。 其第一应力不变量也为零。
3. 塑性变形时应力应变关系的特点？（8 分） 答：在塑性变形时，应力与应变之间的关系有如下特点： (1) 应力与应变之间的关系是非线性的，因此，全量应变主轴与应力主轴不一定重合。 (2) 塑性变形时，可以认为体积不变，即应变球量为零，泊松比。 (3) 对于应变硬化材料，卸载后再重新加载时的屈服应力就是报载时的屈服应力，比初始屈服应力要高。 (4) 塑性变形是不可逆的，与应变历史有关，即应力－应变关系不再保持单值关系。 4. Levy-Mises 理论的基本假设是什么？（8 分） 答：Levy-Mises 理论是建立在以下四个假设基础上的： (1) 材料是刚塑性材料，即弹性应变增量为零，塑性应变增量就是总的应变增量； (2) 材料符合Mises 屈服准则，即； (3) 每一加载瞬时，应力主轴与应变增量主轴重合； (4) 塑性变形时体积不变，即，所以应变增量量就是应变增量偏量，即
第一章 1.什么是金属的塑性什么是塑性成形塑性成形有何特点 塑性----在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力； 塑性变形----当作用在物体上的外力取消后，物体的变形不能完全恢复而产生的残余变形； 塑性成形----金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能 的加工方法，也称塑性加工或压力加工； 塑性成形的特点：①组织、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生产效率高2.试述塑性成形的一般分类。 Ⅰ.按成型特点可分为块料成形(也称体积成形)和板料成型两大类 1）块料成型是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的。可分为一次成型和二次加工。 一次加工： ①轧制----是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间使其产生塑性变形，以获得一定截面形状材料的塑性成形方法。分纵轧、横轧、斜轧；用于生产型材、板材和管材。 ②挤压----是在大截面坯料的后端施加一定的压力，将金属坯料通过一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得符合模孔截面形状的小截面坯料或零件的塑性成形方法。分正挤压、反挤压和复合挤压；适于(低塑性的)型材、管材和零件。 ③拉拔----是在金属坯料的前端施加一定的拉力，将金属坯料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面坯料的塑性成形方法。生产棒材、管材和线材。 二次加工：
①自由锻----是在锻锤或水压机上，利用简单的工具将金属锭料或坯料锻成所需的形 状和尺寸的加工方法。精度低，生产率不高，用于单件小批量或大锻件。 ②模锻----是将金属坯料放在与成平形状、尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形，从 而获得与模腔形状、尺寸相同的坯料或零件的加工方法。分开式模锻和闭式模锻。2）板料成型一般称为冲压。分为分离工序和成形工序。 分离工序：用于使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，如冲裁、剪切等工序；成型工序：用来使坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，成为具有要求形状和尺寸的零件，如弯曲、拉深等工序。 Ⅱ.按成型时工件的温度可分为热成形、冷成形和温成形。 第二章 3.试分析多晶体塑性变形的特点。 1）各晶粒变形的不同时性。不同时性是由多晶体的各个晶粒位向不同引起的。2）各晶粒变形的相互协调性。晶粒之间的连续性决定，还要求每个晶粒进行多系滑移；每个晶粒至少要求有5个独立的滑移系启动才能保证。 3）晶粒与晶粒之间和晶粒内部与晶界附近区域之间的变形的不均匀性。 Add： 4）滑移的传递，必须激发相邻晶粒的位错源。 5）多晶体的变形抗力比单晶体大，变形更不均匀。 6）塑性变形时，导致一些物理，化学性能的变化。 7）时间性。hcp系的多晶体金属与单晶体比较，前者具有明显的晶界阻滞效应和极高的加工硬化率，而在立方晶系金属中，多晶和单晶试样的应力—应变曲线就没有那么大的差别。 4.试分析晶粒大小对金属塑性和变形抗力的影响。
1、什么是金属塑性？什么是塑性成型？塑性成型有何特点？ 塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力称为塑性。 利用金属在一定的外力作用下产生塑性变形，并获得具有一定形状、尺寸和机械性能的材料、毛坯或零件的加工方法，称为金属的塑性成形（也称压力加工）。 塑性成型特点： 1）组织、性能好 2）材料利用率高 3）尺寸精度高 4）生产率高，易实现连续化、自动化、高速、大批量生产 不足：设备较庞大，相对能耗较高，成本较高 2试述塑性成型的一般分类？ 一、板料成型： 1、一次加工：1）轧制2）挤压3）拉拔 2、二次加工：1）自由锻2)模锻 二、块料成型： 1、分离工序:1)冲裁2）落料 2、成型工序：1）弯曲2）拉深 三、按温度分： 热成型、冷成型、温成型 3、试简述滑移和孪生两种变形机理的主要区别？ ?滑移与孪生的比较 滑移：晶体中已滑移部分与未滑移部分的位向相同 孪生：已孪生部分（孪晶）和未孪生部分(基体)的位向不同，两部分之间具有特定的位向关系（镜面对称） 2）变形机制： 滑移是全位错运动的结果；孪生是部分位错 3）对塑性变形的贡献：总变形量大；孪生（小） 4）变形应力：近似临界分切应力；高于临界分切应力 5）变形条件：一般情况下，先发生滑移变形； 滑移变形难以进行时，或晶体对称度很低、变形温度较低、加载速率较高，发生孪生变形 4、试分析多晶体塑性变形的特点？ （1）各晶粒变形的不同时性 首先在位向有利、滑移系上切应力分量已优先达到临界值的晶粒内发生 （2）各晶粒变形的相互协调性 晶粒的变形需要相互协调配合，才能保持晶粒之间的连续性，即变形不是孤立和任意的。 （3）变形的不均匀性