金属塑性成形原理期末复习考试题

一.名词解释1.理想刚塑性材料/刚塑性硬化材料2.拉伸塑性失稳/压缩失稳3.工程切应变/相对线应变4.增量理论/全量理论5.轴对称应力状态/平面应力状态6.屈服轨迹/屈服表面7.动态回复/动态再结晶8.等效应力/等效应变9.弥散强化/固溶强化10.临界切应力/形变织构二.简答题提高金属塑性的基本途径。

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。

①相组成的影响：单相组织(纯金属或固溶体)比多相组织塑性好。

多相组织由于各相性能不同，变形难易程度不同，导致变形和内应力的不均匀分布，因而塑性降低。

如碳钢在高温时为奥氏体单相组织，故塑性好，而在800℃左右时，转变为奥氏体和铁素体两相组织，塑性就明显下降。

另外多相组织中的脆性相也会使其塑性大为降低。

②晶粒度的影响：晶粒越细小，金属的塑性也越好。

因为在一定的体积内，细晶粒金属的晶粒数目比粗晶粒金属的多，因而塑性变形时位向有利的晶粒也较多，变形能较均匀地分散到各个晶粒上；又从每个晶粒的应力分布来看，细晶粒时晶界的影响局域相对加大，使得晶粒心部的应变与晶界处的应变差异减小。

由于细晶粒金属的变形不均匀性较小，由此引起的应力集中必然也较小，内应力分布较均匀，因而金属在断裂前可承受的塑性变形量就越大。

③锻造组织要比铸造组织的塑性好。

铸造组织由于具有粗大的柱状晶和偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷，故使金属塑性降低。

而通过适当的锻造后，会打碎粗大的柱状晶粒获得细晶组织，使得金属的塑性提高。

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。

防止产生裂纹的原则措施是什么？变形温度对金属塑性的影响的基本规律是什么？就大多数金属而言，其总体趋势是：随着温度的升高，塑性增加，但是这种增加并不是简单的线性上升；在加热过程中的某些温度区间，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。

金属塑性成型复习题金属塑性成形原理复习题一、解释名词和术语1塑性:金属产生塑性变形而不破坏其完整性的能力。

2塑性变形:微观结构的相邻部分产生永久性位移，并不引起材料破裂的现象。

3塑性成形:在外力的作用下使金属产生塑性变形，从而加工成所需形状和尺寸的工件的加工方法。

4应力张量 :点的应力状态是一个张量。

5主应力:主平面上的正应力。

6主切应力:斜面上切应力的极大值。

7主平面:切应力为零的平面。

8主切应力平面:主切应力作用的平面。

9平面应力状态:变形体在某一平面上没有应力的作用时物体内质点所处的应力状态。

10平面应变状态:变形体在某一方向不产生变形时物体内质点所处的应力状态。

11轴对称应力状态: 旋转体承受的外力对称于旋转轴分布时物体内质点所处的应力状态。

12位移 :变形体内任一点变形前后的直线距离。

13位移分量:坐标系中，一点的位移矢量在三个坐标轴上的投影。

14对数应变:试样单向拉伸时伸长的总应变。

15主应变 :某一方向上线元没有切应变，只有线应变。

16主切应变:与主切应变方向成45?角方向上的应变。

17应变增量 :将变形体在变形过程中任意瞬间的形状和尺寸作为初始状态，在此基础上产生的无限小应变。

18应变速率:单位时间内的应变。

19全量应变:反映单元体在某一变形过程中的某个阶段结束时的变形大小的应变。

20屈服准则: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，质点才开始进入塑性变形状态，这种关系称为屈服准则。

21屈服表面 :屈服准则的数学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。

22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，这封闭的曲线，称为屈服轨迹。

23π平面 :在主应力空间中，通过坐标原点并垂直于等倾斜线的平面。

24本构方程:塑性变形时，应力与应变之间的关系称为本构关系，这种关系的数学表达式称为本构方程。

一、填空1、典型的塑性成形工艺包括拉深,挤压,轧制,拉拔等。

2、金属发生塑性变形时,其晶内变形的主要方式是滑移和孪生。

3、主应变简图采用主应变的个数和方向描述一点的应变状态,满足体积不变条件的应变状态主应变简图有3种。

4、米塞斯和屈雷斯加两个屈服准则相差最大的应力状态是平面应变状态。

5、不考虑材料的弹性,也不考虑材料硬化的材料模型称为理想刚塑性材料;不考虑材料的弹性,考虑材料硬化的材料模型称为刚塑性硬化材料。

6、超塑性成形工艺方法有结构超塑性和动态超塑性。

(相变超塑性)7、米塞斯和屈雷斯加两个屈服准则一致的应力状态是单向应力状态。

8、按照加工特点来分,塑性成形可以分为块料成形和板料成形两大类,其中,常见的块料成形包括拉拔,锻造,挤压,轧制等工艺。

9、冷挤压钢制零件时,需要对制件表面进行磷化处理,磷化处理后必须进行润滑处理,常用的润滑方法是表面皂化。

10、主应力简图共有9种。

满足体积不变条件的主应变简图共有3种。

11、应力偏张量引起物体产生形状变化;应力球张量引起物体产生体积变化。

12、多晶体的塑性变化包括晶内变形和晶间变形,其中,晶间变形的主要方式是滑移。

13、对数应变的主要特点是准确性、叠加性、可比性。

14、塑性应力应变关系与加载历史有关,变形过程中材料体积不变。

15、单位面积的内力被称为应力。

16、多晶体塑性变形的特点包括:具有不均匀性、不同时性、和相互协调性。

17、塑性成形中的三种摩擦状态分别是:干摩擦,流体摩擦,边界摩擦。

18、常用的求解塑性工程问题的方法有主应力法、滑移线法、上限元法。

19、塑性成形工艺按成形件的特点可以分为块料成形和板料成形。

20、金属发生塑性变形时,其晶内变形的主要方式是滑移和孪生。

21、屈雷斯加屈服准则的物理意义为,当材料的最大剪应力达到某一常数时材料就屈服了;米塞斯屈服准则的物理意义为,当材料的等效应力达到某一定值时,材料就屈服了。

22、关于摩擦产生机理有:表面凸凹学说,分子吸附学说,表面粘着学说。

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。

金属塑性期末考试试题
一、选择题（每题2分，共20分）
1. 金属塑性变形的基本原理是什么？
A. 弹性变形
B. 塑性变形
C. 断裂
D. 蠕变
2. 金属塑性加工中，哪个参数是影响材料变形能力的关键？
A. 温度
B. 应变率
C. 应力
D. 材料的化学成分
3. 金属在拉伸过程中，哪个阶段是塑性变形的主要阶段？
A. 弹性阶段
B. 屈服阶段
C. 强化阶段
D. 颈缩阶段
4. 在金属塑性变形过程中，什么是应力-应变曲线？
A. 描述材料强度的曲线
B. 描述材料硬度的曲线
C. 描述材料塑性变形的曲线
D. 描述材料弹性变形的曲线
5. 金属塑性加工中的“冷加工”和“热加工”的区别是什么？
A. 温度不同
B. 应变率不同
C. 材料类型不同
D. 变形机制不同
二、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述金属塑性变形的微观机制。

2. 什么是金属的屈服现象？它在工程应用中有何意义？
3. 描述金属塑性加工中的“加工硬化”现象，并解释其对材料性能的影响。

三、计算题（每题25分，共50分）
1. 已知某金属材料的应力-应变曲线，求在某一应变下的材料屈服强度和抗拉强度。

（给出具体数据和计算过程）
2. 某金属棒在拉伸过程中，其直径从20mm减小到18mm，求其塑性变形率。

（给出计算公式和结果）
四、论述题（共30分）
1. 论述金属塑性加工过程中的“应变率敏感性”现象及其对材料加工的影响。

五、实验题（共30分）
1. 设计一个实验来测量不同温度下金属材料的塑性变形能力，并说明实验步骤和预期结果。

一、填空题（每空1分，共20分）1、（ 最大 ）。

2、（ 好/高 ）。

3、（ {1 1 0} ）、（ 12 ）。

4、（ 好/高 ）。

5、（ 中间退火 ）。

6、（ 扩散蠕变 ）。

7、（ 降低 ）。

8、（ 大 ）。

9、（ 绕单元体各轴的合力矩 ）。

10、（ 最大剪应力 ）。

11、（ 正六边形 ）。

12、（ 卸载 ）。

13、（ 重合 ）。

14、（ 圣维南流动方程 ）。

15、 ( ≥ ) 。

16、（ 1σ方向顺时针旋转π4）。

17、（ 2m K σωη+= ）。

18、（ d d 0αβυυω-= ）。

19、（ 相等 ）。

二、简答题（共23分）1、与其它加工方法（如金属的切削加工、焊接、铸造），金属塑性成形有何特点？（4分）答：（1）组织、性能好（1分）。

（2）材料利用率高（1分）。

（3）尺寸精度高（1分）。

（4）生产效率高（1分）。

2、按材料性质来分，材料可分为理想弹性材料、理想塑性材料、理想弹塑性材料等材料类型，金属在较高温度下发生大的塑性变形，可将此时的金属材料按何种材料类型处理？为什么？（5分）答：金属在较高温度下发生大的塑性变形，可将此时的金属材料按理想刚塑性材料类型处理（2分），因为金属在较高温度下塑性变形，可以通过动态回复和动态再结晶来消除加工硬化，故可以认为是理想塑性材料（1.5分）。

同时因为是发生大塑性变形，弹性变形可以相对塑性塑性变形可以忽略，可以认为是刚塑性材料（1.5分）。

3、影响金属塑性有哪些因素？（5分）答：（1）化学成分（1分）。

（2）组织（1分）。

（3）变形温度（1分）。

（4）应变速率（1分）。

（5）变形力学条件（1分）。

4、什么是位移的动可容（运动学许可的）条件？（3分）答：1）满足速度的边界条件，在位移边界S u 上满足*i i u u = ，其中i u 为给定的真实速度（1分）。

2）在变形体内保持连续性，不发生重叠和开裂（1分）。

3）满足体积不变条件，*0ii ε= （1分）。

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：答冷变形：在再结晶温度以下，通常是指室温的变形。

热变形：在再结晶温度以上的变形。

温变形在再结晶温度以下，高于室温的变形。

9. 何谓最小阻力定律：答变形过程中，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。

P13914.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 。

金属塑性成形原理复习题1.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。

2.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形并获得一定力学性能的加工方法称为塑性成形，也称塑性加工或压力加工。

3.塑性成形金属塑性成形块料成形板料成形非金属塑性成形4.塑性变形机理晶内变形（为主）滑移——相对滑动，切变孪生——均匀切变晶界变形（协调）滑动转动5.晶体的滑移过程，实质上就是位错的移动和增殖的过程。

6.孪生与滑移的区别○1变形方式孪生均匀切变变形波及整个孪生区滑移变形仅集中在滑移面不均匀切变○2原子位移距离孪生：移动距离为原子间距的千分之几滑移：移动距离为原子间距的整数倍○3变形后的位向孪生：镜面滑移：未改变位向○4变形难易孪生：难滑移：易滑移孪生滑移○5显微观察孪生：可以观察滑移：观察不到7.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晶粒与晶粒之间和内部与晶界附近区域之间变形的不均匀性8.固溶强化：固溶体晶体中有异类原子存在，这种异类原子（即溶质原子）无论是以置换还是间隙方式溶入基体金属，都会对金属的变形行为产生影响，表现为变形抗力和加工硬化率有所提高，塑性有所下降。

这种现象称为固溶强化。

9.冷塑性变形对金属组织和性能的影响：①产生滑移带和孪生带②晶粒形状的变化③晶粒内产生亚结构④晶粒位向改变10.晶粒位向改变（变形织构）：由于塑性变形的结果而使晶粒具有择优取向的取向称为变形织构。

分为丝织物和板织物11加工硬化：随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性韧性降低的现象称为加工硬化。

优点：①加工硬化，强化金属②安全性能提高③保证成形缺点：①变形阻力加大，消耗能量更多②脆性增大12.热塑性变形的软化过程按性质分：动态回复，动态再结晶，静态回复，静态再结晶，亚动态再结晶动态回复是在热塑性变形过程中发生的回复。

动态再结晶是在热塑性变形过程中发生的再结晶。

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➢软位向的晶粒先变形，硬位向的晶粒后变形，其结果必然是各晶粒变形量的差异，这是由多晶体的结构特点所决定的。

5、什么是加工硬化？加工硬化产生的原因？加工硬化对塑性加工有何利弊？1）加工硬化：塑性变形时，随着内部组织结构变化，金属金属强度、硬度增加，而塑性、韧性降低的现象。