《材料成形原理》期末考试复习
焊接成形部分
一、名词解释：
焊接热影响区；长渣；短渣；先期脱氧；沉淀脱氧；熔合比；残余应力；残余变形；裂纹；热裂纹；冷裂纹；扩散氢；熔合区；区域偏析；微观偏析。 二、问答题：
1. 简述焊接区气体的来源？
2. 简述氢对焊缝组织性能的影响？
3. 简述熔渣在焊接过程中的作用？
4. 简述焊接时选用脱氧剂的原则及其主要反应方程式？
5. 简述凝固裂纹的种类、特征、影响因素、形成机理及防止措施？
6. 简述冷裂纹的种类、特征、影响因素、形成机理及防止措施？
塑形成形部分
1、已知变形体某点的应力状态为：
⎥⎥
⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡=40000104004070ij σ（MPa ） 1）、求出主应力1σ、2σ、3σ和球应力张量，偏应力张量，并画出应力莫尔圆。 2）、求出主切应力，最大切应力m ax τ和等效应力σ之值各为多少。 解：1）主应力特征方程为：
0400
010*******=---σ
σσ
按第3行展开得：
()
01040
407040=---σ
σσ
()(
)()[]0401070402=--⋅--σσσ ()()0160070080402=-+--σσσ
()()090080402=---σσσ
()()()0109040=+--σσσ
解方程得：901=σ，402=σ，103-=σ
403
=++=
z
y x m σσσσ
球应力张量为：⎥⎥
⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡=⋅400004000040ij m δσMPa 偏应力张量为：⎥⎥
⎥⎦⎤
⎢⎢⎢⎣⎡-=⋅-=0000304004030'ij m ij ij δσσσMPa 应力莫尔圆为：
2）主切应力为：
2522
112±=-±
=σστMPa
2523
223±=-±=σστMPa
502
3
113±=-±=σστMPa
50max =τMPa
()()()6.863502
12
13232221≈=-+-+-=
σσσσσσσMPa
2、一薄壁管，内径φ80mm ，壁厚4mm ，承受内压p ，材料的屈服点为200=s σMPa ，现忽略管壁上的径向应力（即设0=ρσ）。试用两个屈服准则求出下列情况下管子屈服时的p ，（1）管子两端自由（2）管子两端封闭（3）管子两端加100KN 的压力。（8分） 解：（1）根据塑性力学，两端自由的薄壁管的应力分量为：
p p
t pr 104
40===
θσ 0=z σ
按题意，0=r σ，显然：
p 101==θσσ，02==z σσ，03==r σσ 1）由屈雷斯加屈服准则
2
200
2
52
3
1max =
=
=-=
s
p σσστ，解得20=p MPa 2）由米塞斯屈服准则
()()()22132322212s σσσσσσσ=-+-+-
带入有，222002200⨯=p ，解得20=p MPa
（2）根据塑性力学，两端封闭的薄壁管的应力分量为：
p p t pr 10440===
θσ p p t pr z 54
2402=⨯==σ
按题意，0=r σ，显然：
p 101==θσσ，p z 52==σσ，03==r σσ 1）由屈雷斯加屈服准则
2
200
2
52
3
1max =
=
=-=
s
p σσστ，解得20=p MPa
2）由米塞斯屈服准则
()()()22132322212s σσσσσσσ=-+-+-
带入有，222002150⨯=p ，解得1.233
40≈=
p MPa
（3）根据塑性力学，管子两端加100KN 的压力的应力分量为：
p p t pr 104
40===
θσ MPa mm
N rt N z 5.994402100000210001002
-≈⨯⨯⨯-=⨯-=ππσ 按题意，0=r σ，显然：
p 101==θσσ，02==r σσ，5.993-==z σσ 1）由屈雷斯加屈服准则
2
2
3
1max s
σσστ=
-=
，2005.9910=+p ，解得10≈p MPa
2）由米塞斯屈服准则
()()()22132322212s σσσσσσσ=-+-+-
带入有，2220025.198001990200⨯=++p p ，05.6019919902002=-+p p ， 解得13≈p MPa
3、某理想塑性材料，屈服应力为150MPa 。已知某点的应变增量为
δε⨯⎥⎥
⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡---=2.0005.001.005.005.005.01.0ij d ，平均应力50MPa ，试求该点的应力状态。(8分)
解：150==s σσ
根据增量理论有：σ
ε
σλσε23'
'd d d ij ij ij ⋅
=⋅= 所以：
()()()()
2
2222
2
63
2zx yz xy x z z y y x
d d d d d d d d d d γγγεεεεεε
ε+++-+-+-=
