(中南大学)塑性加工试卷及重点概要

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)式(5)表明,应力循环中只存在塑性功, 并按热力学定律必为非负。

由式(5)还可看出, 真实功与起点应力ijσ无关。

由此也说明附加应力功并非真实功, 它只能理解为应力循环中外载所作的真实功与起点应力ijσ所作的虚功之差(见下图) 。

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）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，这里接触摩擦考试试卷（二）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。

二判断题1．（×）主应变状态一共有9种可能的形式。

2．（×）材料的成形质量好，其成形性能一定好。

3．（√）热处理退火可以消除加工硬化（冷作硬化）。

4．（√）屈强比越小，则金属的成形性能越好。

5．（×）拉深属于分离工序。

6．（√）离合器的作用是实现工作机构与传动系统的接合与分离；制动器的作用是在离合器断开时使滑块迅速停止在所需要的位置上。

7．（×）连杆调至最短时的装模高度称为最小装模高度。

8．（√）滑块每分钟行程次数反映了生产率的高低。

9．（×）落料件比冲孔件精度高一级。

10．（×）在其它条件相同的情况下，H62比08钢的搭边值小一些。

11．（√）在复合模中，凸凹模的断面形状与工件完全一致。

12．（×）复合模所获得的零件精度比级进模低。

13．（×）直对排比斜对排的材料利用率高。

14．（×）一般弯曲U形件时比V形件的回弹角大。

15．（√）足够的塑性和较小的屈强比能保证弯曲时不开裂。

16．（√）弯曲件的精度受坯料定位、偏移、回弹，翘曲等因素影响。

17．（×）弯曲坯料的展开长度等于各直边部分于圆弧部分中性层长度之差。

18．（√）弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据之一。

19．（×）在拉深过程中，根据应力情况的不同，可将拉深坯料划为四个区域。

20．（√）起皱是一种受压失稳现象。

21．（×）用于拉深的材料，要求具有较好的塑性，屈强比σs/σb小、板厚方向性r小，板平面方向性系数△r大。

22．（√）阶梯圆筒形件拉深的变形特点与圆形件拉深的特点相同。

23．（×）制成的拉深件口部一般较整齐。

24．（√）压缩类曲面的主要问题是变形区的失稳起皱。

25．（×）缩口模结构中无支撑形式，其模具结构简单，但缩口过程中坯料的稳定性差，允许缩口系数较小。

26．（√）冷挤压坯料的截面应尽量与挤压轮廓形状相同。

15.以下哪些金属塑性成形方法适用于小型精密零件的生产？（）
A.精密冲压
B.精密挤压
C.精密锻造
D.精密铸造
16.金属塑性成形过程中，以下哪些因素会影响成形力的分布？（）
A.模具设计
B.材料的屈服强度
C.成形工艺参数
D.润滑条件
17.以下哪些金属塑性成形方法适用于航空航天领域的零件生产？（）
A.锻造成形
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1.请简述金属塑性成形的基本原理，并列举三种常见的金属塑性成形方法。
2.在金属塑性成形过程中，如何通过控制工艺参数来减少产品的回弹现象？
3.描述金属塑性成形中模具磨损的原因，并提出至少三种减少模具磨损的措施。
4.论述在金属塑性成形中，如何提高材料的塑性和成形性能，同时降低加工硬化程度。
D.铜合金
4.在金属塑性成形过程中，提高材料的塑性有利于以下哪个方面？（）
A.提高模具寿命
B.减少加工硬化
C.降低成形力
D.提高产品精度
5.下列哪种金属塑性成形方法适用于轴对称零件的生产？（）
A.拉伸成形
B.冲压成形
C.挤压成形
D.锻造成形
6.金属塑性成形过程中，以下哪个因素会影响材料的屈服强度？（）
A.材料的屈服强度
B.成形工艺
C.模具设计
D.以上都对
19.下列哪种金属塑性成形方法可以获得更高的生产效率？（）
A.精密精密锻造
20.金属塑性成形过程中，以下哪个因素会影响产品的表面质量？（）
A.模具的制造精度
B.润滑条件
C.成形速度
D.以上都对
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）

Levy-Mises增量理论
Prandtl-Reuss增量理论
增量理论总结
增量理论的实验验证
➢ 全量理论：
或：
若已知应变变化历史，即知道加载路径， 则这个路径可以积分得出应力与应变全量之间 的关系，建立全量理论或形变理论，尤其是简 单加载下，把增量理论中的增量符号“d”取 消即可。
在简单加载条件不成立的情况下全量理论 是不能使用的。但由于全量理论解题的方便性， 在简单加载条件不成立的情况下，也经常使用 全量理论求解。
面)
Mises屈服准则的图形表示
]
两种屈服条件的实验验证 薄壁筒拉扭实验
]
比较两屈服准则的区别
相同点
不同点
物理含义不同 表达式不同 几何表达不同
Tresca：最大剪应力达到极限值K Mises：畸变能达到某极限 Tresca：没有考虑中间应力 Mises：考虑了中间应力； Tresca：主应力空间中垂直p 平面正六棱柱； Mises：主应力空间中垂直于p 平面圆柱。
关系是塑性变形的两个基本特征。
由于加载、卸载规律不同，导致 关系不唯一。只有知道变形 历史，才能得到一一对应的 关系，即塑性变形与变形历史或路径
有关。这是第3个重要特征。 事实上， s 以后的点都可以看成是重新加载时的屈服点。以g点
为例，若卸载则 关系为弹性。卸载后再加载，只要 g 点， 关系仍为弹性。一旦超过g点， 呈非线性关系，即g点也是弹 塑性变形的交界点，视作继续屈服点。一般有 g s，这一现象为硬化
➢ 增量理论：
d为一正的瞬时参数。 ——等效应力， ——等效塑性应变增量
主应力状态下：
增量理论的假设：
（1）材料是刚塑性体。
（2）材料符合Mises塑性条件 e r 。

金属塑性加工:金属塑性加工是利用金属塑性，在外力作用下发生塑性变形以制备具有一定外形尺寸及组织性能制品的材料加工技术。

一点应力状态：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。

主应力：主应力是指作用面上无切应力时所对应的正应力。

主切应力：改变方向，总有若干方向使τn达到极值，成为主切应力。

八面体应力：在主应力空间中，每一卦限中均有一组与三个坐标轴成等倾角的平面，八个卦限共有八组，构成正八面体，简称八面体面。

八面体表面上的应力为八面体应力。

等效应力：为了使不同应力状态具有可比性，定义了等效应力σe。

主应力图：表示某点六面体各面上各主应力有无及其方向的图叫主应力图。

主应力空间：主应力空间就是以三个主应力为坐标轴，用应力为度量尺度形成的一个空间。

π平面：主应力空间内通过坐标原点且以σ1=σ2=σ3的等倾线为外法线的平面。

该平面的方程为σ1+σ2+σ3=0。

应力平衡微分方程：应力平衡微分方程就是物体任意无限相邻两点间σij关系，可以通过微元体沿坐标轴力平衡关系方程来确定。

几何方程：在塑性加工力学中反映变形体内任意点应变与位移的关系式及应变速度与位移速度的关系式变形连续方程（应变协调方程）：如已知一点的εij，要根据几何方程确定其三个位移分量时，则该应变分量将受到一定内在关系的制约，才能保证物体的连续性。

一点的应变状态：过某一点任意方向上的正应变εn与切应变γn的有无、大小等情况。

主应变：在应变主轴上只有正应变，无切应变，称为主应变。

全量应变：反映单元体在某一变形过程终了时的变形大小，称为全量应变。

增量应变：增量应变指变形过程中某一极短阶段的无限小应变。

变形速率：单位时间的应变量，单位是（1/秒）塑性变形的体积不变条件：P z P y P x P V d d d d εεεε++=主应变图：用主应变的个数和符号来表示应变状态的简图。

变形力学图：变形体内一点的主应力图与主应变图结合构成变形力学图。

中南大学试卷(一)一、名词解释（本题10分，每小题2分）1.热效应:.变形过程中的金属发热现象2.塑脆转变现象: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.动态再结晶: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.冷变形:回复温度以下发生的变形。

5.附加应力: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的相互平衡的应力。

二.填空题（本题10分，每小题2分）1.主变形图取决于__[偏应力]____，与球应力[静水压力]__无关。

2.第二类再结晶图是__变形温度___，__变形程度___与__晶粒大小__的关系图。

3.第二类硬化曲线是金属变形过程中__真应力_与_断面收缩率_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__适当粘度_，__良好活性_。

5.出现细晶超塑性的条件是_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.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（错）。

4.为了获得平整的板材，冷轧时用凸辊型，热轧时用凹辊型（对）。

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？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.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？相同：使材料产生各向异性(沿纤维方向上强度高)。

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，这里接触摩擦中南大学考试试卷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。

《金属塑性加工技术》思考题(学生用)一、 填空题（1）根据轧辊的配置、轧辊的运动特点和产品的形状、轧制可分为三类，即纵轧、横轧和斜轧 。

（2）讨论简单轧制过程主要研究几何变形区。

几何变形区的主要参数有接触角α、变形长度L 、变形几何形状系数2/)(//h H h B B h l +=---其中和。

（3）稳定轧制过程中,中性角、接触角和摩擦角之间的关系式为：γ=)2/-1(2/βαα（4）宽展由滑动宽展、翻平宽展、鼓形宽展 组成。

（5）轧制时主电机轴上输出的传动力矩，主要克服的阻力矩有：轧制力矩M 、空转力矩M 0、附加摩擦力矩M g 、动力矩M d . （6）自由锻的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、扩孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接 等。

（7）冲孔的方法通常包括 实心冲子冲孔 、 空心冲子冲孔 和 在垫环上冲孔 。

（8）锻造过程中常出现的缺陷有 表面裂纹 、 非金属夹杂 、 过热 、 等。

（9）评价板材冲压工艺性的方法包括实物冲压 、 模拟实验 、间接实验法 （10）孔型轧制时宽展类型分为 自由宽展 、 限制宽展 、 强迫宽展种。

（11）实现带滑动拉拔的基本条件为 滑动率R n >0 (绞盘的圆周速度大于线的运动速度）。

（12）带滑动多模连续拉拔配模的必要条件 当第n 道次以后的总延伸系数大于收线盘与第n 个绞盘圆周线速度之比，才能保证成品模磨损后不等式u n > v n 仍然成立。

（13）带滑动多模连续拉拔配模的充分条件 任一道次的延伸系数应大于相邻两个绞盘的速比。

（14）金属挤压时，按金属流动特征分类有 正挤 和反挤 。

（15）正向或反向挤压时，其变形能计算式中的系数Ce 分别为 70%和90% 。

（16）正向挤压时，锭坯的尺寸为φ60mm ，挤压杆的移动速度为100mm/s ，φ20mm 的圆棒单根流出模孔的速度则为 900 mm/s 。

（17）“Y”孔型的特征参数：形状参数K=b/R 面积参数M=F/d 2 内接圆参数G=d/b（18）孔型轧制的品种包括：线杆、棒材、管材、型材二、名词解释：（1）连续挤压：通过槽轮或链带的连续运动实现挤压筒的无限工作长度，变形力由与坯料相接触的运动所施加的摩擦力提供的挤压方式（2）集束拉拔：将两根以上断面为圆形或异型的坯料同时通过圆的或异型孔的模子进行拉拔以获得特殊形状的异型材的一种加工方法。

1、何为正向挤压，说明其特点? 金属流出方向与挤压轴运动方向相同优点：⑴设备简单操作方便⑵制品表面质量好⑶制品外形尺寸变化灵活,不受筒径限制。

2、何为反挤压，说明其特点？挤压时，金属流出方向与轴运动方向相反，由于筒运动所以筒与金属无摩擦⑴金属流动较均匀,变形也较均匀⑵所需挤压力小，挤压速度快⑶制品的组织性能均匀，残余废料少。

缺点：⑴空心轴受强度限制,挤压制品尺寸受到限制⑵制品表面欠佳⑶设备结构复杂,需采用长行程的挤压筒,挤压周期较长。

3、挤压法有何优点? 优点：⑴具有最佳的应力状态和变形状态,能充分发挥金属的塑性，有些热塑性低的金属如Qsn6.5-0.1、Hpb63-3只有挤压才能生产。

⑵制品用一台设备可生产多品种管棒型线坯，而且可以生产断面变化形状复杂的型材和管材,如阶段变断面型材、带异型筋条的壁板型材、空心型材等⑶生产灵活性大⑷挤压制品尺寸精确，表面质量好并可直接出成品；⑸生产过程易实现自动化和机械化；⑹能最大限度满足冷加工提出的各种胚料尺寸要求，大大的简化了冷加工生产流程，提高了生产效率4、挤压过程分为哪几个过程？1)开始挤压阶段（填充挤压阶段）2)基本挤压阶段（平流挤压阶段）3)挤压终了阶段（紊流挤压阶段）5、叙述金属正向挤压时金属流动和变形规律？金属流动：中心＞边部,这是产生附加应力的原因变形：边部＞中心，后端＞前端，这是造成制品组织性能不均匀的原因6、基本挤压阶段有哪几个特殊区域？各有何作用？在挤压筒内的金属存在着两个难变形区A. 前端难变形区（死区，前端弹性区）在基本挤压阶段死区金属一般不产生塑变,也不参与流动死区的作用：死区大可阻碍金属表面氧化物流到制品表面上,对产品表面质量有好处B.后端难变形区（1).形成原因：是由于垫片和金属间的摩擦力作用和冷却的结果。

作用：阻止锭表面的金属氧化物过早流入制品内部形成挤压缩尾7、挤压缩尾有哪几种？说明其形成原因及减少措施？(1)中心缩尾形成原因：由于横向流动加剧，金属硬化速度加快摩擦力↑即dtτ↑，破坏了与dτp的平衡，促使外层金属向中心流动，沿后端难变形区界面流入中心而形成。

中南大学金属塑性加工原理试题答案-2013.12---○---○---学 院专业班级学 号姓 名………… 评卷密封线 ……………… 密封线内不要答题，密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理 ……………… 评卷密封线 …………中南大学考试试卷（答案与评分细节）2012 ~2013 学年 二 学期 金属塑性加工原理 课程 时间110分钟 64学时， 4 学分，闭 卷，总分100分，占总评成绩70 % 2014年1月6日题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 合 计 满 分 10 24 30 22 12 100 得 分评卷人 复查人一、填空题（每空2分，共30分）1.1 Tresca 屈服准则与Mises 屈服准则的区别在于后者考虑了_中间主应力_的影响；二者在_有两个主应力分量相等的应力___状态下一致，在_平面应变/纯剪切应力__状态下差别最大，最大差别_1.154__倍。

1.2 单向拉伸应力状态的塑性应变增量之比123::p P p d d d εεε= 2：（-1）：（-1） ；纯剪切应力状态下的塑性应变增量之比123::p P p d d d εεε= 1:0：（-1） 。

1.3 已知平面应变状态下某点的应变分量000,0.5,0.5x y xy εεεεγε==-=， 则该点的应变张量为：0 1.00.2500.250.50(,,,)000ij i j x y z εε⎡⎤⎢⎥=-=⎢⎥⎢⎥⎣⎦。

1.4 如图所示，对于某种应变硬化材料，沿着OA单向施加拉应力到A 点开始发生塑性屈服，继续增加载荷到C 点，产生εC 的应变；同样，对该材料施加剪应力到B 点，开始发生塑性屈服；或者同时施加拉伸和剪切应力，到达F 点开始发生塑性屈服。

沿着OB 或OF 分别增加载荷到D 和E 点，其等效应变εE =εD =εC 。

（1）沿DE 曲线，由D 点到E 点，等效应变εE =εD ，这种加载路径称为：中性变载；（2）沿OFE 路径加载，该加载方式属于 比例加载 （比例加载/非比例加载）。

一、解释名词滑移：是指在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。

这些晶面和晶向分别被称为滑移面和滑移方向。

滑移的结果是大量的原子逐步从一个稳定位置移动到另一个稳定的位置，产生宏观塑性变形。

滑移系：晶体通过滑移产生塑性变形时，由滑移面和其上的滑移方向所组成的系统孪生：金属塑性变形的重要方式。

晶体在切应力作用下一部分晶体沿着一定的晶面（孪晶面）和一定的晶向（孪生方向）相对于另外一部分晶体作均匀的切变，使相邻两部分的晶体取向不同，以孪晶面为对称面形成镜像对称，孪晶面的两边的晶体部分称为孪晶。

形成孪晶的过程称为孪生；屈服：材料在拉伸或压缩过程中，当应力超过弹性极限后，变形增加较快，材料失去了抵抗继续变形的能力。

当应力达到一定值时，应力虽不增加（或在微小范围内波动），而变形却急速增长的现象，称为屈服。

应变时效：具有屈服现象的金属材料在受到拉伸等变形发生屈服后，在室温停留或低温加热后重新拉伸又出现屈服效应的情况；加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。

又称冷作硬化。

产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力等。

织构：多晶体中位向不同的晶粒经过塑性变形后晶粒取向变成大体一致，形成晶粒的择优取向，择优取向后的晶体结构称为变形织构，织构在变形中产生，称为变形织构。

二、已知体心立方的滑移方向为<111>，在一定的条件下滑移面是{112}，这时体心立方晶体的滑移系数目是多少？解答：{112}滑移面有12组，每个{112} 包含一个<112>晶向，故为12个三、如果沿fcc晶体的[110]方向拉伸，写出可能启动的滑移系。

滑移面和滑移方向垂直。

面（abc）和方向［hkl］一定有下面的关系。

ah＋bk＋cl＝0滑移面是原子密排面，面心立方晶体密排面是｛111｝晶面族。

1、论述锻压成型加工工艺对锻件的物理性能、微观组织和最终形状的影响规律。

500字以上答：锻压成型工艺过程一般由以下工序组成，即下料、加热、成形、锻后冷却、酸洗及锻后热处理。

锻压过程中如果工艺不当将可能产生一系列的锻件缺陷。

加热工艺包括装炉温度、加热温度、加热速度、保温时间、炉气成分等。

如果加热不当，例如加热温度过高和加热时间过长，将会引起脱碳、过热、过烧等缺陷。

对于断面尺寸大及导热性差、塑性低的坯料，若加热速度太快，保温时间太短，往往使温度分布不均匀，引起热应力，并使坯料发生开裂。

锻压成形工艺包括变形方式、变形程度、变形温度、变形速度、应力状态、工模具的情兄和润滑条件等，如果成形工艺不当，将可能引起粗大晶粒、晶粒不均、各种裂纹、折叠。

寒流、涡流、铸态组织残留等。

锻压成型加工工艺在改善金属微观组织方面主要通过以下几方面改善锻件组织和性能（1）打碎柱状晶，改善宏观偏析，把铸态组织变为锻态组织，并在合适的温度和应力条件下，焊合内部孔隙，提高材料的致密度；（2）铸锭经过锻造形成纤维组织，进一步通过轧制、挤压、模锻，使锻件得到合理的纤维方向分布；（3）控制晶粒的大小和均匀度；（4）改善第二相（例如：莱氏体钢中的合金碳化物）的分布；（5）使组织得到形变强化或形变——相变强化等。

在保证锻件所要求的形状和尺寸外，还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求，其中主要包括：强度指针、塑性指针、冲击韧度、疲劳强度、断裂韧度和抗应力腐蚀性能等。

2、论述焊接工艺的类型、及其基本工作原理。

（400字以上至少包括三种主要焊接工艺及其工作原理图）答：○1金属焊接方法按照焊接过程特点，焊接方法可分为熔焊、压焊和钎焊三大类。

熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。

熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。

熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。

为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。

(完整word 版)中南大学弹塑性力学试卷答案-材料11级-2013---○—-—○------○—-—○--—学 院专业班级学 号姓 名………… 评卷密封线 ……………… 密封线内不要答题，密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理 ……………… 评卷密封线 ………… 中南大学考试试卷2012～2013 学年 二 学期 弹塑性力学 课程 时间110分钟32 学时， 2学分，闭卷,总分100分题 号 一二三四五六七八九十合 计得 分评卷人 复查人一、填空题 （本题30分，每小题2分）1、固体材料弹性力学分析中对于材料所做的基本假设有连续性假设、均匀性假设、各向同性假设；弹塑性体假设；小应变假设;无初应力假设 ( 至少写出三个）。

2、表征裂纹尖端的应力场强度的力学参数是 应力强度因子Ki （i=Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ） ，其量纲是 [N ］×[m]—3/2 .3、在Ⅲ型裂纹扩展模式中，载荷τ的作用方向与裂纹线方向 平行 ，裂纹面与载荷τ作用方向 平行 。

4、根据弹性力学原理，为了提高承载能力，承受强内压力作用的厚壁筒应该设计成 多层紧配合结构 。

5、如图所示为某理想材料的变形体内两点a 和b 的单元体主应力状态，其中σ=σs 为材料的拉伸屈服强度，则用Mises 屈服准则判别，a 点处于不存在的应力 状态;b 点处于 弹性变形 状态.6、如图所示的裂纹体，同时受到两种应力作用,其扩展类型是 Ⅰ+Ⅲ 型。

7、对于Ⅰ型裂纹，当裂纹体厚度很小时，与厚向一致的裂纹线的尖端得 分 评卷人题一（5）a 图题一（5）b 图1.5σ σ τ题一（6）图12、如图所示,受单向均匀拉伸载荷的平板构件，其上的中心穿透小孔边缘的a 、b 及远离小孔的c 、d 点，处于压应力状态的是 b 点；随着外载荷q 增加，最先进入塑性变形状态的是 a 点。

13、应变增量是 以物体在变形过程中某瞬时的形状 尺寸为原始状态，在此基础上发生的无限小应变 ； 应变增量的量纲为 无 。

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，这里接触摩擦中南大学考试试卷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。

1.轧制时的咬入条件与稳定轧制条件咬入条件∑Fx≥0 β≥α，摩擦角大于咬入角；稳定轧制条件∑Fx≥0 2β≥α，摩擦角的两倍大于接触角。

2.摩擦角，咬入角，中性角摩擦角：轧制过程中，正压力N与合力R的夹角称为摩擦角，通常用β表示；咬入角：开始咬入时，轧件上的正压力与两轧辊中心连线的夹角通常用α表示；中性角：前滑区接触弧所对应的圆心角，通常用γ表示。

接触角：轧件与轧辊的接触弧对应的圆心角3.厚板轧制与薄板轧制的界定条件（l/），厚板轧制与薄板轧制金属的流动特点，以及利用二者表面残余应力差来消除残余应力的方法（1）厚轧件与薄轧件（按几何形状系数l/来划分）（l/>0.5~1.0）的轧件为薄轧件；（l/<0.5~1.0）为厚轧件；l/=0.5~1.0）视情况而定。

（2）流动特点：1）薄轧件：在比值l/较大时，轧件端面高度较小，变形容易深透。

表层金属所受阻力比中部大，其延伸比中部小，变形呈单鼓形（及出、入口端面向外凸肚）。

此外，因工具形状等因素的影响，是纵向滑动远大于横向滑动，所以金属的变形绝大部分趋于延伸，宽展很小。

随l/不断增加，如轧制极薄带、箔材，轧件高度更小，变形更容易深透，整个变形受接触摩擦力的影响很大。

无论在表层还是轧件中部都呈现较强的三向压缩应力状态。

而且沿断面高向的应力和变形都趋于均匀。

2）厚轧件：随着变形区状态系数l/的减小，高向压缩变形或变形很小，只是外端深入到几何变形区内部，产生“表层变形”的特点，及轧件中心层没有发生塑性变形或变形很小，只有表层金属才发生变形，沿断面高向呈双鼓形。

3）表面碾压可显著减小薄板表面附加拉应力。

由于厚轧件是“表层变形”，表层产生的附加压应力可减小轧件的表层附加拉应力。

4.轧辊直径、板的宽度、压下量、摩擦对宽展的影响（1）随加工率（即压下量）的增大、辊径的增大、摩擦系数的增大，宽展量增加；（2）在摩擦系数和加工率的条件不变时，随轧件宽度增大，宽展增加，当轧件宽度达到一定值，轧件与辊的接触面积增大（水平投影的长宽比减小），金属沿横向流动的阻力增大，大部分金属将向纵向流动，使宽展量不再因宽度增加而显著增加。

金属塑性加工原理课后答案【篇一：金属塑性加工原理试题及答案中南大学考试试卷(试题四)】004 —— 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_________________________________________________。