中南大学考试试卷
2001 —— 2002 学年第二学期时间110 分钟金属塑性加工原理课程64 学时 4 学分考试形式：闭卷
专业年级材料1999 级总分100 分，占总评成绩70%
一、名词解释（本题10分，每小题2分）
1.热效应
2.塑脆转变现象
3.动态再结晶
4.冷变形
5.附加应力
二.填空题（本题10分，每小题2分）
1.主变形图取决于______，与_______无关。
2.第二类再结晶图是_____，_______与__________的关系图。
3.第二类硬化曲线是金属变形过程中__________与__________之间的关系曲线。
4.保证液体润滑剂良好润滑性能的条件是_______，__________。
5.出现细晶超塑性的条件是_______，__________，__________。
三、判断题（本题10分，每小题2分）
1.金属材料冷变形的变形机构有滑移（），非晶机构（），孪生（），晶间滑动（）。
2.塑性变形时，静水压力愈大，则金属的塑性愈高（），变形抗力愈低（）。
3.金属的塑性是指金属变形的难易程度（）。
4.为了获得平整的板材，冷轧时用凸辊型，热轧时用凹辊型（）。
5.从金相照片上观察到的冷变形纤维组织，就是变形织构（）。
四、问答题（本题40 分，每小题10 分）
1.分别画出挤压、平辊轧制、模锻这三种加工方法的变形力学图，并说明在生产中对于低塑性材料的开坯采用哪种方法为佳？为什么？
2.已知材料的真实应变曲线，A 为材料常数，n 为硬化指数。试问简单拉伸时材料出现细颈时的应变量为多少？
3.试比较金属材料在冷，热变形后所产生的纤维组织异同及消除措施？
4.以下两轧件在变形时轧件宽度方向哪一个均匀？随着加工的进行会出现什么现象？为什么？（箭头表示轧制方向）
五、证明题（本题10 分）
证明Mises 塑性条件可表达成：
六、综合推导题（本题20 分）
试用工程法推导粗糙砧面压缩矩形块（Z 向不变形）的变形力P 表达式，这里接触摩擦
一、名词解释（本题10分，每小题2分）
1.变形过程中的金属发热现象
2.材料由于温度降低等内在因素和外在条件变化，塑性急剧下降的现象。
3.在热变形过程中，在应力状态下所发生的再结晶。[金属在热变形过程中发生的再结晶]
4.回复温度以下发生的变形。在物体中，由于其各部分的不均匀变形受到物体整体性的限制而引起
5.的相
互平衡的应力。
二.填空题（本题10分，每小题2分）
1.[偏应力]，球应力[静水压力]
2.变形温度、变形程度、晶粒大小
3.真应力、断面收缩率
4.适当粘度、良好活性
5.稳定细晶（5μm以下）、一定的温度区间()、一定的变形速度()
三、判断题（本题10分，每小题2分）
1.(√)、(×)、(√)、(×)
2.(√)、(×)
3.(×)
4.(√)
5.(×)
四、问答题（本题40 分，每小题10 分）
1.答：
对于低塑性材料的开坯采用挤压加工方法为佳，因为：挤压时静水压力大，塑性好。缺陷变成线状。
2.答：
3.答：
相同：使材料产生各向异性(沿纤维方向上强度高)。
不同：
冷变形：基本晶粒沿最大主变形方向拉长；热变形：夹杂物、第二相拉长。(基体是再结晶等轴晶粒)
消除措施：
冷变形：完全再结晶退火；热变形：净化，铸锭中尽量减少杂质；高温长时间退火，使夹杂物扩散，改变加工方向。
4.答：
(1)种情况沿辊宽变形均匀。
(2)种情况中部易出现裂纹，因为中部附加拉应力。
五、证明题（本题10 分）
证：已知Mises塑条可表达为：
六、推导题（本题20 分）
解：
建立直角坐标系xoy如图，上下左右对称只研究第一象限
2002 —— 2003 学年第二学期时间110 分钟金属塑性加工原理课程64 学时 4 学分考试形式：闭卷
专业年级材料2000 级总分100 分，占总评成绩70%
一、名词解释（本小题10分，每小题2分）
1.热变形
2.弹塑性共存定律
3.动态再结晶
4.附加应力
5.热效应
二、填空题（本题22 分，每小题 2 分）
1.金属塑性加工时，工件所受的外力分为_______________ 和_______________
2.主变形图有_______________ 种，各主应变分量必须满足条件是：_______________
3.应变速度是指_________________________________________
4.平面应变其应力状态的特点是σz ＝________________________________________
5.材料模型简化为理想刚塑性材料是忽略了材料的_______________ 和______________
6.压力加工中热力学条件是指________、_______、_______
7.第二类再结晶图是_______、________与_________关系图。
8.塑性图是________与________关系图。
9.第二类硬化曲线是________与________关系曲线。
10.金属在外力作用下发生变形要经历_______、__________、________三个阶段。
11.金属塑性加工中常用的两个摩擦定律是______________________________。
三、判断题（本题10分，每小题2分）
1.铝棒的加热温度为，即挤压时的变形温度为。（）
2.挤压时挤压杆的运动速度为，则挤压速度为。（）
3.冷变形时形成的变形织构就是冷变形时晶粒被拉长、压扁而形成的纤维组织.（）
4.金属的塑性好，则变形抗力一定会小。（）
5.冷变形即是室温下的变形。( )
四、问答题（本题36 分，每小题 6 分）
1. 应力张量不变量或应力偏量不变量的物理意义各是怎样的？
2. 简述塑性加工常用的两个屈服准则的物理意义，在π平面上的几何表示各是怎样？它们在何种情况下差别最大？
3. 何谓简单加载？何谓复杂加载？Levy-Mises 增量理论的应力应变关系的基本表达式是什么？
4.冷热变形形成的纤维组织有何异同？如何消除？
5.画出挤压、拉拔、锻压三种加工方式的变形力学图。对于低塑性材料开坏，选用那一种方式有利于塑性
发挥。
6.冷变形下列两种断面形状轧件，试问哪种送料方式变形不均匀？为什么？（图中箭头为轧制方向）
五、计算题（7分）
已知某点的应力状态，如下：Mpa写出其张量分解方程及张量分解的物理意义？
六、推导题（本题15分）
按单一粘着区考虑，用工程法推导出粗糙砧面压缩矩形薄板时的变形应力公：。（的大小为）
一、名词解释（本小题10分，每小题2分）
1.在金属再结晶条件下进行的塑性变形
2.在塑性变形的过程中存在弹性变形
3.在热变形过程中在应力作用下的再结晶
4.物体不均匀变形受到整体性的限制而引起物体内相互平衡的应力
5.金属在塑性变形时的发热现象
二、填空题（本题22 分，每小题 2 分）
1.作用力（主动力）、约束反力
2.3、（体积不变条件）
3.单位时间内的应变量（应变对时间的变化率）
4.
5.弹性变形、加工硬化
8.变形温度、变形程度、变形速度
7.变形温度、变形程度、再结晶晶粒大小
8.塑性指标、变形温度
9.断面收缩率、真实应力
10.弹性变形、塑性变形、断裂
11.定摩擦定律和滑动摩擦定律
三、判断题（本题10分，每小题2分）
1.×
2.×
3.×
4.×
5.×
四、问答题（本题36 分，每小题 6 分）
1.答：
：反映了变形体体积改变的剧烈程度
：反映了变形体形状改变的剧烈程度
：反映了塑性变形的类型
2.答：
Tresca准则：变形体某点的最大切应力达到定值材料就屈服，π平面上为正六边形
Misec准则：弹性形状改变达到定值材料就屈服，π平面上为一个圆
两准则在平面应变情况下差别最大
3.答：
简单加载：应力分量按比例加载，只加载不卸载，应力与应变的主轴重合
复杂加载：不满足简单加载条件
Levy-Mises增量理论：或
4.冷变形纤维组织是晶粒被拉长，拉细压扁呈现纤维状。而热变纤维组织是热变形时，非金属杂质、第二相各种缺陷沿最大变形方向被拉长。冷变形纤维组织都是沿纤维方向强度高，使材料呈各向异性。
消除措施：冷变形纤维组织用完全再结晶退火
热变形纤维组织：熔炼尽可能除杂，铸锭细化晶粒，采用长时间高温均匀化退火，加工时变换加工方向5.答：
对于低塑性材料的开坯采用挤压加工方法为佳，因为：挤压时静水压力大，塑性好。
6.答：
图1：送料方向沿轧件宽度方向变形不均匀，因为沿轧件礼宽度方向坯料厚度不一，压下量不同。图2：送料方向沿轧件宽度方向变形均匀
五、计算题（7分）
解：
六、推导题（本题15分）
解：
平衡方程：
塑件：
联立（a）（b）得：
又：
所以：
积分得：
应力边界条件：时，，代入塑条
有：
即：
所以：
所以：
中南大学考试试卷
2003 —— 2004 学年第二学期时间110 分钟金属塑性加工原理课程64 学时 4 学分考试形式：闭卷
专业年级材料2001 级总分100 分，占总评成绩70%
一、名词解释（本题8分，每小题2分）
1.最小阻力定律
2.温度效应
3.加工硬化
4.形变热处理
二、填空题（本题10分，每小题2分）
1.金属塑性变形通常经历________、________、_______三个阶段。
2.塑性加工中其工作应力、基本应力、附加应力三者的关系________.
3.根据塑性加工成形时的摩擦性质，摩擦可分为_______、_______、________三种类型。
4.塑性加工润滑剂分为_______、________、________、________几种类型。
5.塑性加工中控制制品的力学性能的两种主要工艺措施是控制________和控制________。
三、判断题（12分）
1.塑性加工时静水压力越大，金属塑性越好，所需的变形力越小.( )
2.润滑剂的粘度越大，润滑越好。( )
3.变形织构导致各向异性，纤维组织没有各向异性。( )
4.细晶超塑性中，应变速率敏感性指数m越大，其塑性越好。（）
5.在平辊轧制实验中，对于一个方向具有凹形断面的坏料，无论采用哪种喂料方向都易出现裂纹.（）
6.对于塑性比较差的材料，塑性加工要优先选用三向压缩的主应力图与二向压缩一向延伸的主应变图的加工方式。
四、问答题（本题38分，1-6小题第小题3分，7,8小题第小题7分，9小题6分）
1.一点的应力状态的定义是什么？掌握它有何实际意义？
2.平衡方程是以应力偏微分方程形式表达的，实际上应是什么量的平衡？
3.与的差别在哪里？
4.Tresca屈服准则与材料力学中的第三强度理论有何区别？
5.弹性本构方程与塑性本构方程有何区别？由此说明哪个求解更容易？
6.从目前所讲的工程法求解加工问题中，实际上只用了基本理论中的13个方程的哪二类方程？
7.金属塑性加工工艺包括主要哪些参数制定工艺通常要依据哪些因素？
8.金属热变形与冷变形的变形机制、变形特点有何差异？
9.压缩圆柱体矮件，不均匀变形有哪些典型表现？为防止出现图示纵向裂纹可以采用哪些措施？
五、分析应用题（本题16分，每小题8分）
1.园棒单孔挤压后流动情况如图，若Vp为已知常数，试求出变形区中X＝截面上的水平速度Vx的
分布，由此说明该Vx分布与挤压缩尾的关系。（8分）
2.已知用工程法求解出的平锤压缩矩形块的载荷～宽高比W/H摩擦因子m的曲线，试讨论薄板轧制时，为使厚度能轧下，为何采用小直径轧辊、叠轧、强润滑等措施？（8分）
六、综合推理题（本题16分）
平锤压缩圆柱体，已知几何尺寸D、H，设接触面上的摩擦应力τk=mk，求
载荷p，由此说明实验中的载荷因子m的关系。
一、名词解释（本题8分，每小题2分）
1.在变形过程中，物体各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
2.塑性变形过程中因金属发热而促使金属的变形温度升高的效果。
3.金属冷变形时，随着变形程度的累积，金属的变形抗力提高而塑性下降的现象。
4.对金属材料有效地综合利用形变强化和相变强化，将塑性加工与热处理操作相结合，使成形工艺同获得最终发性能统一起来的一种工艺方法。
二、填空题（本题10分，每小题2分）
1.弹性变形、塑性变形、断裂
2.工作应力＝基本应力＋附加应力
3.干摩擦、边界摩擦、液体摩擦
4.液体润滑亮剂、固体滑亮剂、液固滑亮剂、熔体滑亮剂
5.变形温度、冷变形程度
三、判断题（12分）
1.×
2.×
3.×
4.√
5.×
6.√
四、问答题（本题38分，1-6小题第小题3分，7,8小题第小题7分，9小题6分）
1.答：
通过该点所有斜载面上的应力有无、大小、方向情况
意义：下述内容中举出1－2种：弹塑性类型，是否进入了塑性变形、变形类型、分析变形、计算变形力、σ－ε关系的基础
2.答：
力平衡
3.答：
：应变全量，以变形开始的原始尺寸为度量基准，反映一次变形过程从起始到终了的总应变量。
：应变增量，以变形过程中的某瞬时状态为度量基准，反映该瞬时开始后一极短的时间的微分应变量。
4.答：
第三强度理论是从材料使用角度出发，要求材料不发生塑性变形，使用的终点Tresca屈服准则从加工成形角度出发，衡量发生塑性变形否，塑性变形的起点
5.答：
弹性本构方程：考虑了体积的变化，线性关系与变形历史无关，简单，唯一性塑性本构方程：不考虑体积的变化，一般非线性
6.答:
平衡方程，塑性条件
7.答：
变形温度，变形速度，变形程度；变形力学图，相图，塑性图，再结晶全图，变形抗力图
８.答:
热变形：变形过程发生再结晶，具有明显的软化过程和扩散特性，塑性发挥好，有修复机构（溶解－深沉、
非晶机构），晶向变形机构作用最大，晶向变形机构主要中要在热变形中起作用，高温下晶粒的移动和转动比晶内变形所起的作用大，溶解－深沉、非晶机构比冷变形明显。冷变形：变形温度低于回复温度，在变形中只有加工感化而无回复与再结晶现象，以晶内变形为主。
9.答：
典型表现：轮廓呈现单鼓形，接触面存在三个区（粘着区、滑动区、侧翻区），变形体内存在三个区（难变形区、易变形区、自由变形区）
图于裂纹是由于易变形区对自由变形区同向附加拉应力而产生的，措施：减少摩擦，采用凹模，采用软垫，采用包套
五、分析应用题（本题16分，每小题8分）
1.解：
同一θ上=常数，即所以分布如下图：
由于坯料中心水平流动速度快，挤压后期中心必须靠径向流动来补充，挤压变形力升高，而出现挤压缩尾2.解：
轧件厚度主要取决于实际工作辊径的大小
小辊：变形区W小，W/H小，变小，F变小，而且P总变小，轧辊弹性变形小，故更簿。
叠轧：H增大，W/H减小，变小，F变小，其次分成两层后，单层更小润滑：m减小，减小，F 变小。
六、综合推理题（本题16分）
解：
由上可知，当m增大时Ｐ增大
2004 —— 2005 学年第二学期时间110 分钟金属塑性加工原理课程64 学时 4 学分考试形式：闭卷
专业年级材料2002 级总分100 分，占总评成绩70%
一、名词解释：（本题10分，每小题2分）
1.热效应
2.动态再结晶
3.外端
4.附加应力
5.塑性—脆性转变
二、填空题（本题16分，每小题2分）
1．一点的应力状态是指_____________________________________________________
可以用__________________________________________________________来表示。
2．应力不变量的物理意义是_______________________________________________，
应力偏量的物理意义是_________________________________________________。
3．应变增量是指_____________________________________________________________，
其度量基准是_____________________________________________________________。
4．应变速度是指______________________________________________________________，
其量纲是_________________________________________________________________。
5．Tresca塑性条件的物理意义是________________________________________________，
Mises塑性条件的物理意义是_________________________________________________。
6．Levy-Mises增量理论适合_____________________________________________材料模型，
Prandtl-Reuss增量理论适合____________________________________________材料模型。
7．把材料简化为理想刚塑性体是忽略了材料的______________和____________________。
8．平面应变问题（设Z方向不变形）的力学特点是σz=σ2=_______________________,
τzx=τzy=____________________________________________。
三、计算与问答（58分，1-3小题每小题6分，4,5小题第小题15分，6小题10分）
1．塑性变形时已知某点的应力状态为σij=MPa（i.j=x,y,z），写出其张量
分解方程，指出各分解张量的名称，并说明它们各与什么变形有关，该σij对应的塑性变形类型是什么？
?
?
? 2.在σx，τxy作用下的屈服曲
面如图所示，图中两条弧线的含义是
什么？在图中有a,b,c,d四种加载路径，
哪些是简单加载？哪些是复杂加载？
哪些路径具有相同的塑性变形？为什么？
3.用轧制或平锤压缩方法生产双金属层状复合板。设坯料原始厚度相同，但硬度不相同。若工具工件上下接触面和切向速度一致，试定性预测复合后两层材料的厚与薄，并简述理由。
4.压力加工中外摩擦有何特点？试分析压力加
工中使用的润滑剂种类及润滑机理。
5.不均匀变形的典型现象是什么？试分析轧制薄板时产生边裂的力学根源及防止措施。
6.什么是冷变形的纤维组织？它和热变形的纤维组织所带来的影响。
四、推导题(16分)
试用工程法导出全粘着摩擦条件下平锤均匀压缩带包套圆柱体时的接触正应力σz的表达式，并比较包套与不包套哪种接触面正压力|σz|大？已知|τk|=|σT/√3|，包套径向力为|σa|。
一、名词解释：（本题10分，每小题2分）
1.热效应：金属在塑性变形时的发热现象。
2.动态再结晶：在热变形过程中，在应力作用下的再结晶。
3.外端：变形体处于变形区以外的那一部分坯料。
4.附加应力：物体不均匀变形受到其整体性限制而引起物体内相互平衡的应力。
5.塑性-脆性转变：金属塑性随温度下降等内外因素变化而明显转变为脆性的现象。
二、填空题（本题16分，每小题2分）
1.过变形体任意斜载面上的应力有无，大小，方向的情况、该点三个坐标面上的应力分量
2.反映了弹性变形体积变化的大小、反映形状变化的大小
3.变形过程中某一极短阶段的无限小应变、变形过程中某一瞬间的尺寸
4.单位时间内的应变量、1/秒
5.最大切应力达到某一极限K时，材料发生屈服、材料的弹性形状改变达到某一定值，材料就屈服
6.刚塑性体、弹塑性体
7.弹性变形、加工硬化8.、0
三、计算与问答（58分，1-3小题每小题6分，4,5小题第小题15分，6小题10分）
1.解：
所以：
由，对应延伸型应变
2. 解：
内弧线：初始屈服曲面
外弧线：后继屈服曲面
OAB、OCD是简单加载
OAD、OABD是复杂加载
OAB与OABD具有相同的塑性变形，因为B-D是中性变载，只有弹性应变量改变，塑性应变量不变3. 解：
变形后软层薄，硬层厚
理由：
由塑条或材料软易达到塑条，变形大，簿
由形状改变比解：材料软G小，则大，变形大，簿
由小，则大，则H小，簿
4.答：
外摩擦特点：接触面压力大，润滑困难，摩擦应力高；温度条件恶劣(如高温)；接触条件不断变化，表面
状态不一；摩擦副差异大。
塑性加工所使用的润滑剂种类有：液体润滑剂、固体润滑剂、液-固润滑剂和熔体润滑剂等几种类型。
液体润滑剂主要是通过适当的粘度较大的活性形成一层稳定结实的润滑膜。
固体润滑剂：固体本身的剪切强度低于被加工材料的剪切强度。
液-固润滑剂：兼有上述两者的特点。
熔体润滑剂：在高温下可以在工具与坯料接触面间熔成液体薄膜隔开接触面。
5.答：
不均匀变形的典型现象：轮廓呈现单鼓或双鼓，接触面出现粘着、滑动、侧翻三个区，整个体积分为难、易、自由变形区。
薄板轧制时的裂边主要是变形不均匀，中间延伸大、边部延伸小，造成边部出现附加拉应力，中间附加压应力。当边部的附加拉应力与基本主应力叠加大于材料的断裂强度时出现裂边。另外，热轧件边部温度低，冷轧件边部晶粒粗大，都易裂边。
防止措施：尽量使金属变形均匀如：压下量、坯料厚度、辊型、润滑均匀、合理的加热、热处理等。
6.答：
冷变形的纤维组织：冷变形时晶粒被拉长、拉细或被压扁呈现纤维状。而热变形纤维组织是热变形对非金属夹杂物、第二相等各种缺陷沿最大主变形方向被拉长。冷变形对组织的影响是：形成纤维组织、形成亚结构、变形织构及晶内与晶间的破坏。热变形过程中硬化和软化同时存在可以改善铸锭组织，使金属热变形后晶粒细化、成份趋于均匀、塑性得到改善等。
四、推导题(16分)
解：
由有
应力边界条件：r=R时，
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 。
重庆理工大学考试试卷 材料成型原理（金属塑性成形部分） A 卷 共 7 页 一、填空题（每空1分，共 16 分） 1. 塑性成形中的三种摩擦状态分别是： 、 、 。 2. 物体的变形分为两部分：1） , 2) 。其中，引起 变化与球应力张量有关，引起 变化与偏应力张量有关。 3. 就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性 。 4. 钢冷挤压前，需要对坯料表面进行 润滑处理。 5. 在 平面的正应力称主应力。该平面特点 ，主应力的方向与主剪应力方向的夹角为 或 。剪应力在 平面为极值，该剪应力称为： 。 6. 根据变形体的连续性，变形体的速度间断线两侧的法向速度分量必须 。 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（每空1分，共13分） 一般而言，接触面越光滑，摩擦阻力会越小，可是当两个接触表面非常光滑时，摩擦阻力反而提高，这一现象可以用哪个摩擦机理解释 。 Ａ、表面凹凸学说； Ｂ、粘着理论； Ｃ、分子吸附学说 计算塑性成形中的摩擦力时，常用以下三种摩擦条件，在热塑性变形时，常采用哪个 。 Ａ、库伦摩擦条件； Ｂ、摩擦力不变条件； Ｃ、最大摩擦条件 下列哪个不是塑性变形时应力—应变关系的特点 。 Ａ、应力与应变之间没有一般的单值关系； Ｂ、全量应变与应力的主轴重合 C 、应力与应变成非线性关系 4. 下面关于粗糙平砧间圆柱体镦粗变形说法正确的是 。 Ａ、I 区为难变形区； B 、II 区为小变形区； C 、III 区为大变形区 5. 下列哪个不是动可容速度场必须满足的条件 。 Ａ、体积不变条件； Ｂ、变形体连续性条件； Ｃ、速度边界条件； D 、力边界条件 6. 韧性金属材料屈服时， 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； 7. 塑性变形之前不产生弹性变形（或者忽略弹性变形）的材料叫做 。 Ａ、理想弹性材料； Ｂ、理想刚塑性材料； Ｃ、塑性材料； 8. 硫元素的存在使得碳钢易于产生 。 Ａ、热脆性； Ｂ、冷脆性； Ｃ、兰脆性； 9. 应力状态中的 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； 10. 根据下面的应力应变张量，判断出单元体的变形状态。 ??????????=80001000010ij σ ??????????--=4-0001-2027-ij σ ????? ?????=10000000020-ij σ （ ） （ ） （ ） A 、平面应力状态； B 、平面应变状态； C 、单向应力状态； D 、体应力状态 11. 已知一滑移线场如图所示，下列说法正确的是： 。 A 、C 点和B 点的ω角相等，均为45°； B 、如果已知B 、 C 、 D 、 E 四点中任意点的平均应力，可以求解其他三点的平均应力； C 、D 点和E 点ω角相等，均为-25°
塑性加工原理复习题（答案） 1.弹簧的塑性变形量很小。T 2.弹簧的屈强比很高。T 3.橡皮筋的变形量大，所以塑性好。F 4.屈服强度以下屈服点的数值确定。F（有的金属无屈服平台） 5.塑性材料才有屈服强度。T 6.钢铁在1000℃的条件下进行轧制，属于热加工，因为轧制温度远高于室温。F 7.锡的熔点为232℃，在室温20℃的条件下加工属于热加工。T 8.锡的熔点为232℃，在-50℃的条件下加工属于冷加工。F 9.只要物体受到外力一定会产生应力。T 10.所受外力合力为0的条件下，物体不会产生应力。F 11.静水压力作用下物体一定不会发生塑性变形。F 粉体压制 12.静水压力作用下物体也会发生变形。T 13.最大主应力的平面与最大切应力平面没有位置上的关系。F 14.最大主应力的平面与最大切应力平面有位置上的关系。T 15.最大主应力可能为0。T 16.最大主应力不可能为0。F 17.主应力方向一定和外力方向平行。F 18.最大主应力方向一定和外力方向平行。F 19.最大主应力方向一定和外力合力方向平行。F 20.Σf外≠0时，最大主应力方向一定和外力合力方向平行。F 21.最大主应力的方向只有一个。F（球应力状态） 22.最大主应力的方向可能有多个。T 23.一点的应力空间有可能是圆球形。T（一般是椭球形，球应力状态为球形） 24.塑性变形是最终归结于切应力作用。T 25.延伸率Δl/l 真实反映了变形体的变形程度，属于“真应变”。F 26.真应变是可以比较的应变。T 27.L0长的物体，伸长到2L0，与缩短到0.5L0，两种变形程度，按照名义应变计算不等， 按照真应变计算相等。T 28.对于致密材料而言，因为有同号的应力状态，那么就可能出现完全同号的应变状态。F 29.完全同号的应变状态有可能出现在材料变形加工过程中。F 30.屈斯加准则比密塞斯准则更符合材料实际塑性变形情况。F 31.异号应力状态有助于减小塑性变形所需的外力。T 32.同号应力状态有助于提高材料塑性，但变形所需的外力增大。T
《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》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。（×）
一、简述“经典塑性力学”的主要内容，以及“现代塑性力学”的发 展概况（选2～3个发展方向加以简单介绍） （20分） 答：“经典塑性力学”的主要内容 经典塑性理论主要基于凸性屈服面、正交法则和塑性势等概念，描述的是 一种均匀连续的介质在外力作用下产生不可恢复的位移或滑移现象的唯象平 均。 经典塑性理论主要基于以下三个方面：（1）初始屈服准则；（2）强化准 则；（3）流动规则。 经典塑性力学的三个假设 (1) 传统塑性势假设。众所周知,传统塑性势是从弹性势借用过来的, 并非由 固体力学原理导出。因此这是一条假设。按传统塑性势公式, 即可得出塑性主 应变增量存在如下比例关系: (1) 式中Q 为塑性势函数。可推证塑性主应变增量与主应力增量有如下关系: (2) 由式(1)知式(2)中矩阵[Ap]中的各行元素必成比例,即有 (3) 且[Ap]的秩为1,它只有一个基向量,表明这种情况存在一个势函数。由 式(1)或式(2) 或传统塑性势理论,都可推知塑性应变增量的方向只与应力 状态有关,而与应力增量无关,所以它的方向可由应力状态事先确定。 传统塑性势假设数学上表现为[Ap]中各行元素成比例及[Ap]的秩为1, 物理上表现为存在一个势函数, 且塑性应变增量方向与应力具有唯一性。 (2)关联流动法则假设,假设屈服面与塑性势面相同。 无论在德鲁克塑性公设提出之后还是之前, 经典塑性力学中都一直引 用这条假设。对于稳定材料在每一应力循环中外载所作的附加应力功为非 负,即有 0)(00≥-?ij ij ij d ij εσσσ (4) 式(4)本是用来判断材料稳定性的,而并非是普遍的客观规律。然而有人错 误地认为德鲁克公设可依据热力学导出, 即应力循环中弹性功为零, 塑性 功必为非负,因而式(4)成立。按功的定义,应力循环中,外载所作的真实功 应为 (5)
《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
. 重庆工学院考试试卷（B） 一、填空题（每空2分，共40分） 1．液态金属本身的流动能力主要由液态金属的、和等决定。2．液态金属或合金凝固的驱动力由提供。 3．晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度，当温度梯度为正时，晶体的宏观生长方式为，当温度梯度为负时，晶体的宏观生长方式为。 5．液态金属凝固过程中的液体流动主要包括和。6．液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为。 7．铸件宏观凝固组织一般包括、和 三个不同形态的晶区。 8．内应力按其产生的原因可分为、和三种。9．铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历、和三个收缩阶段。 10．铸件中的成分偏析按范围大小可分为和二大类。 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（每空1分，共9分）。 1.塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响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、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。 Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法； 4.韧性金属材料屈服时，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.塑性变形之前不产生弹性变形（或者忽略弹性变形）的材料叫做。 Ａ、理想弹性材料；Ｂ、理想刚塑性材料；Ｃ、塑性材料； 6.硫元素的存在使得碳钢易于产生。 Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性； 7.应力状态中的应力，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 ｍ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。 Ａ、提高；Ｂ、降低；Ｃ、没有变化； 三、判断题（对打√，错打×，每题1分，共7分） 1．合金元素使钢的塑性增加，变形拉力下降。（）
金属塑性加工原理考试试卷
考试试卷（一） 一、名词解释（本题10分，每小题2分） 1.热效应 2.塑脆转变现象 3.动态再结晶 4.冷变形 5.附加应力 二.填空题（本题10分，每小题2分） 1.主变形图取决于______，与_______无关。 2.第二类再结晶图是_____，_______与__________的关系图。 3.第二类硬化曲线是金属变形过程中__________与__________之间的关系曲线。 4.保证液体润滑剂良好润滑性能的条件是_______，__________。 5.出现细晶超塑性的条件是_______，__________，__________。 三、判断题（本题10分，每小题2分） 1.金属材料冷变形的变形机构有滑移（），非晶机构（），孪生（），晶间滑动（）。 2.塑性变形时，静水压力愈大，则金属的塑性愈高（），变形抗力愈低（）。 3.金属的塑性是指金属变形的难易程度（）。 4.为了获得平整的板材，冷轧时用凸辊型，热轧时用凹辊型（）。 5.从金相照片上观察到的冷变形纤维组织，就是变形织构（）。 四、问答题（本题40 分，每小题10 分） 1.分别画出挤压、平辊轧制、模锻这三种加工方法的变形力学图，并说明在生产中对于低塑性材料的开坯采用哪种方法为佳？为什么？ 2.已知材料的真实应变曲线，A 为材料常数，n 为硬化指数。试问简单拉伸时材料出现细颈时的应变量为多少？ 3.试比较金属材料在冷，热变形后所产生的纤维组织异同及消除措施？ 4.以下两轧件在变形时轧件宽度方向哪一个均匀？随着加工的进行会出现什么现象？为什么？（箭头表示轧制方向）
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。
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:
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。
填空题： 1、铸件的宏观凝固组织主要是指 ，其通常包括 、 和 三个典型晶区。 2、金属塑性变形的基本规律有 和 。 3、铸件凝固组织中的微观偏析可分为 、 和 等，其均可通过 方法消除。 4、在塑性加工中润滑的目的是 ， 模具寿命和产品质量， 变形抗力，提高金属的充满模腔的能力等。 5、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 。 6、钢冷挤压前，需要对坯料表面进行 润滑处理。 7、铸造应力有 、 和? 三种。 8、铸件的宏观凝固组织主要是指 ，其通常包 括 、 和 三个典型晶区。 9、铸件凝固组织中的微观偏析可分为 、 和 等，其均可通 过 方法消除。 10、在塑性加工中润滑的目的是 ， 模具寿命和产品质量， 变形 抗力，提高金属的充满模腔的能力等。 11、材料的加工过程可以用相关的材料流程、 流程和 流程来描述。材料流程中，用来产生材料的形状、尺寸和（或） 变化的过程称为基本过程。材料流程中的基本过 程又分为机械过程、 过程和化学过程过程。 12、通常所说弹塑性力学三大基础方程指的是 方程、 方程和 方 程 。其中表达变形与应变之间关系的是 方程。 13、液态金属成形过程中在 附近产生的裂纹称为热裂纹，而在 附近产生的裂纹称为冷裂纹。 14、润湿角是衡量界面张力的标志。界面张力达到平衡时，杨氏方程可写为 =θcos 。当 时，液体能润湿固体；=θcos 时，为绝对润湿； 当 时，液体绝对不能润湿固体。 15、在塑性加工中润滑的目的是 ，提高模具寿命和产品质量， 变形 抗力，提高金属的充满模腔的能力等。 16、材料中一点的两种应力状态相等的充要条件是两应力状态的 分别相等。 17、采用主应力法分析宽度为B 的细长薄板在平锤下压缩变形。已知平衡方程为： 02=+h dx d k x τσ，接触表面摩擦条件y k f στ＝，利用近似屈服条件为k y x 2=-σσ，方程的通解为： ，其中的积分常数，可根据边界条件： 确定，C ＝ 。 18.液态金属或合金中一般存在 起伏、 起伏和 起伏。 19、铸件的宏观凝固组织主要是指 ，其通常包 括 、 和 三个典型晶区。
重庆大学试题答卷 科目《金属塑性加工理论》 学院材料科学与工程学院 姓名 学号 2010年－2011年第1学期
注意事项： （1）本学期结束前，将纸质答卷（加封面，注明姓名、学号）交给任课教师。（2）请勿相互抄袭，否则后果自负。 一、简述金属塑性加工的特点及其应用情况。（20分） 二、什么叫初始与后继屈服？写出常用的各向同性和各向异性材料的初始屈服准则的表达式，并说明其物理意义。（20分） 三、设材料是理想刚塑性体。证明在平面应变下（设dεz = 0 ），有： dσ1 - dσ2 =0 其中，σ1和σ2为（x,y）平面内的主应力。（20分） 四、简述金属塑性成形问题主要求解方法的基本内容及其应用范围。（20分） 五、简述板料应变强化指数n和厚向异性指数r的意义及其对板料成形性能的影响。
一、答： 1）与金属切削加工、铸造、焊接等加工方法相比，金属塑性加工主要有以下特点： ①产品组织性能好，性能得到改善和提高： 金属材料经过相应的塑性加工后，其内部组织发生显著变化使材料结构致密、组织改善、性能提高。特别是对于铸造组织的改善，效果更为显著。此外，经过塑性成形后，金属的流线分布合理，从而改善制件的性能。 ②材料利用率高： 金属塑性成型主要是靠金属在塑性状态下的体积转移来实现的，不产生切削，因而材料利用率高，可以节约大量的金属材料。 ③生产效率高，适于大量生产： 对于零件毛坯或零件成品，当采用塑性成形工艺来生产时，一般都以模具为主要的工装，加上普遍采用机械化、自动化流水作业实现大批量乃至大规模生产，可以达到很高的生产率。这一点在金属的轧制，拉丝和挤压等工艺中尤为明显。 ④尺寸精度高： 表面粗糙度较低，形状和尺寸规格的一致性好：如果采用精密模锻、冷挤压和精密冲裁等精密成形工艺，所得工件的一致性好，其尺寸精度、表面粗糙度完全可达到切削加工中的磨削加工的水平。 2）应用情况：由于金属塑性加工具有上述特点，因而在汽车、拖拉机与农业机械、机床、航空航天、兵器、舰船、工程机械、起重机械、动力机械、是有化工机械、冶金机械、仪器仪表、轻工、家用电器和信息产业等制造业中起着极为重要的作用。
重庆工学院考试试卷（B） 一、填空题（每空2分，共40分） 1．液态金属本身的流动能力主要由液态金属的、和等决定。2．液态金属或合金凝固的驱动力由提供。 3．晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度，当温度梯度为正时，晶体的宏观生长方式为，当温度梯度为负时，晶体的宏观生长方式为。 5．液态金属凝固过程中的液体流动主要包括和。6．液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为。 7．铸件宏观凝固组织一般包括、和 三个不同形态的晶区。 8．内应力按其产生的原因可分为、和三种。9．铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历、和三个收缩阶段。 10．铸件中的成分偏析按范围大小可分为和二大类。 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（每空1分，共9分）。 1.塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响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、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。 Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法； 4.韧性金属材料屈服时，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.塑性变形之前不产生弹性变形（或者忽略弹性变形）的材料叫做。 Ａ、理想弹性材料；Ｂ、理想刚塑性材料；Ｃ、塑性材料； 6.硫元素的存在使得碳钢易于产生。 Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性； 7.应力状态中的应力，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。 Ａ、提高；Ｂ、降低；Ｃ、没有变化； 三、判断题（对打√，错打×，每题1分，共7分） 1．合金元素使钢的塑性增加，变形拉力下降。（）
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
一、1.加工硬化指经过塑性变形后，金属内部的组织结构和物理力学性能发生改变，其塑性、 韧性下降，强度、硬度增加，继续变形的力提高的现象。 2.加工硬化的后果： 强度提高，增加设备吨位； 塑性下降，降低变形程度，增加变形工序和中间退火工序； 强化金属材料（不能热处理的），提高金属零件的强度，改善冷塑性加工的工艺性能。 3.措施：经冷塑性变形后金属产生加工硬化，如将变形后的金属加热到一定温度，又 将产生软化，塑性韧性提高，强度硬度降低，即产生回复和再结晶—静态回复和再结晶。 二、1.金属的塑性指固体金属在外力的作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。塑性 是一种状态、而不是一种性质 2.塑性的影响因素 ○1变形温度对塑性的影响 变形温度对塑性影响显著，总趋势：温度升高、塑性增加。 三个脆区低温脆区（蓝脆区）中温脆区高温脆区 主要原因： 回复和再结晶消除加工硬化 降低临界切应力，增加滑移系 金属的组织结构发生变化 增强热塑性作用 加强晶界滑动作用 ○2变形速度对塑性的影响 增加变形速度会使金属晶体的临界切应力升高，使塑性降低 增加变形速度，温度效应显著，金属温度升高，使塑性提高 增加变形速度，由于没有足够的时间进行回复和再结晶，使塑性降低 工艺过程中一般希望提高变形速度 降低摩擦改善不均匀性 减少热量损失 增强惯性流动 ○3应力状态对塑性的影响 主应力状态中，压应力个数越多，数值越大，金属的塑性越好；拉应力个数越多，数值越大，金属的塑性越差。 原因 拉应力促进晶间变形，加速晶界破坏； 三向压缩应力有利于愈合塑性变形过程中产生的各种损伤；而拉应力则相反，它促使损伤的发展； 压应力有利于抑制和消除晶体中塑性变形产生的各种微观破坏，拉应力相反； 三向压应力能抵消由于不均匀变形引起的附加拉应力。 ○4金属的化学成分和组织结构对塑性的影响 晶格类型的影响 面心立方晶格结构：塑性较好 体心立方晶格结构：塑性较差 密排六方晶格结构：塑性较差 组织结构的影响
中南大学考试试卷 2001 —— 2002 学年第二学期时间110 分钟金属塑性加工原理课程64 学时 4 学分考试形式：闭卷 专业年级材料1999 级总分100 分，占总评成绩70% 一、名词解释（本题10分，每小题2分） 1.热效应 2.塑脆转变现象 3.动态再结晶 4.冷变形 5.附加应力 二.填空题（本题10分，每小题2分） 1.主变形图取决于______，与_______无关。 2.第二类再结晶图是_____，_______与__________的关系图。 3.第二类硬化曲线是金属变形过程中__________与__________之间的关系曲线。 4.保证液体润滑剂良好润滑性能的条件是_______，__________。 5.出现细晶超塑性的条件是_______，__________，__________。 三、判断题（本题10分，每小题2分） 1.金属材料冷变形的变形机构有滑移（），非晶机构（），孪生（），晶间滑动（）。 2.塑性变形时，静水压力愈大，则金属的塑性愈高（），变形抗力愈低（）。 3.金属的塑性是指金属变形的难易程度（）。 4.为了获得平整的板材，冷轧时用凸辊型，热轧时用凹辊型（）。 5.从金相照片上观察到的冷变形纤维组织，就是变形织构（）。 四、问答题（本题40 分，每小题10 分） 1.分别画出挤压、平辊轧制、模锻这三种加工方法的变形力学图，并说明在生产中对于低塑性材料的开坯采用哪种方法为佳？为什么？
2.已知材料的真实应变曲线，A 为材料常数，n 为硬化指数。试问简单拉伸时材料出现细颈时的应变量为多少？ 3.试比较金属材料在冷，热变形后所产生的纤维组织异同及消除措施？ 4.以下两轧件在变形时轧件宽度方向哪一个均匀？随着加工的进行会出现什么现象？为什么？（箭头表示轧 制方向） 五、证明题（本题10 分） 证明Mises 塑性条件可表达成：