第四章 塑性变形(含答案)

塑性力学考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 塑性变形与弹性变形的主要区别是（）。

A. 塑性变形是可逆的B. 弹性变形是可逆的C. 塑性变形是不可逆的D. 弹性变形是不可逆的2. 材料在塑性变形过程中，其应力-应变曲线上的哪一点标志着材料的屈服点？A. 最大应力点B. 最大应变点C. 应力-应变曲线上的转折点D. 应力-应变曲线的起始点3. 下列哪项不是塑性变形的特征？A. 材料形状的改变B. 材料体积的不变C. 材料内部结构的不可逆变化D. 材料的弹性恢复4. 塑性变形的三个基本假设中，不包括以下哪一项？A. 材料是连续的B. 材料是各向同性的C. 材料是不可压缩的D. 材料是完全弹性的5. 塑性变形的流动法则通常采用哪种形式来描述？A. 线性形式B. 非线性形式C. 指数形式D. 对数形式二、简答题（每题10分，共30分）6. 简述塑性变形的三个基本假设及其物理意义。

7. 解释什么是塑性屈服准则，并举例说明常用的屈服准则。

8. 描述塑性变形过程中的加载和卸载路径，并解释它们的区别。

三、计算题（每题25分，共50分）9. 给定一个材料的应力-应变曲线，如果材料在达到屈服点后继续加载，求出在某一特定应变下的材料应力。

10. 假设一个材料在单轴拉伸条件下发生塑性变形，已知材料的屈服应力和弹性模量，求出在塑性变形阶段的应变率。

答案一、选择题1. 答案：C2. 答案：C3. 答案：D4. 答案：D5. 答案：B二、简答题6. 塑性变形的三个基本假设包括：- 材料是连续的：假设材料没有空隙和裂缝，是连续的均匀介质。

- 材料是各向同性的：假设材料在所有方向上具有相同的物理性质。

- 材料是不可压缩的：假设在塑性变形过程中材料的体积保持不变。

7. 塑性屈服准则是判断材料是否开始发生塑性变形的条件。

常用的屈服准则包括：- Von Mises准则：适用于各向同性材料，当材料的等效应力达到某一临界值时，材料开始发生塑性变形。

1. 体心立方晶体可能的滑移面是{110}、{112}及{123}，若滑移方向为[1-11]，具体的滑移系是哪些?2.Zn单晶在拉伸之前的滑移方向和拉伸轴的夹角为45°，拉伸后拉伸方向和拉伸轴的夹角为30°，求拉伸后的延伸率。

（ans=41.4％）3.铝的临界分切应力为2.40×105 Pa，当拉伸轴为[001]时，引起屈服所需要的拉伸应力是多大?4.将Al单晶制成拉伸试棒(其截面积为9mm2)进行室温拉伸，主滑移系为（-111）[101]，拉伸轴与[001]相交成36.7°，与[011]相交成19.1°，与[111]相交成22.2°，开始屈服时载荷为20.4N,试确定主滑移系的分切应力。

5.分析单晶体拉伸时所发生的转动方向，说明原因。

解：设一个圆柱体两端受拉伸力，拉伸时，滑移面两侧晶体相对于滑移方向滑动，这样，滑移面两侧的力轴错开不再在一直线上，上下力轴错开了如右图中的AB 距离。

滑移面上下面的力在滑移面的法线方向的分力分别为AA'和BB'，他们构成一对力偶，使滑移面向平行轴向的方向转动。

滑移面上下面的力在滑移面上的分力分别为AA''和BB''，他们也构成一对力偶，使滑移方向向滑移面椭圆截面的长轴方向转动。

上述的两种转动综合的结果是使滑移方向向力轴方向转动。

6.面心立方晶体沿[131]轴拉伸，确定如下滑移系的分切应力：(111)[ 0-11]、(111)[10-1]、(111)[1-10 ]。

拉伸应力为6.9×105 Pa。

7.Mg可在{10-10 }及基面间交滑移，又可在{10-11}及基面间交滑移；(a)以一单胞表示出这两种交滑移的可能性。

(b)在(10-10 )及(10-11)间能否交滑移?说明之。

解：Mg 的晶体结构是hcp，滑移方向是<11-20>。

从右图的例子可以看出，(10-10 )面和基面(0001)以及(10-11)面和基面(0001)都共有<-12-10>方向，所以它们之间可以交滑移。

一、名词解释（每题3分，共15分）1．非均质形核答：液态金属中新相以外来质点为基底进行形核的方式。

2．粗糙界面与光滑界面答：粗糙界面：a≤2，固液界面上有一半点阵位置被原子占据，另一半位置则空着，微观上是粗糙的；光滑界面：a＞2，界面上的位置几乎被原子占据，微观上是光滑的。

3．内生生长与外生长答：内生生长：晶体自型壁生核，然后由外向内单向延伸的生长方式外生生长：在液体内部生核自由生长的生长方式。

4．沉淀脱氧答：沉淀脱氧是指将脱氧元素（脱氧剂）溶解到金属液中与FeO直接进行反应而脱氧，把铁还原的方法。

5．缩孔缩松答：缩孔：纯金属或共晶合金铸件中最后凝固部位形成的大而集中的孔洞；缩松：具有宽结晶温度范围的合金铸件凝固中形成的细小而分散的缩孔。

二、填空（每空1分，共15分）1．液体原子的分布特征为长程无序、短程有序，即液态金属原子团的结构更类似于固态金属。

2．界面张力的大小与界面两侧质点结合力大小成反比。

衡量界面张力大小的标志是润湿角θ的大小。

润湿角越小，说明界面能越小.3．金属结晶形核时，系统自由能变化△G由两部分组成，其中相变驱动力为体积自由能的降低，相变阻力为表面能的升高。

4．一般铸件的宏观组织由表面细晶区、柱状晶区和内部等轴晶区三个晶区组成。

5．根据熔渣随温度变化的速率可将焊接熔渣分为“长渣”与“短渣”。

“长渣”是指随温命题教师注意事项：1、主考教师必须于考试一周前将试卷经教研室主任审批签字后送教务科印刷。

2、请命题教师用黑色水笔工整地书写题目或用 A4 纸横式打印贴在试卷版芯中。

6．金属中的气孔按气体来源不同可分为析出性气孔、反应性气孔和侵入性气孔。

三、间答（每题5分，共30分）1．铸件的凝固方式及影响因素。

答：铸件凝固方式：体积凝固，中间凝固和逐层凝固方式影响因素包括：金属的化学成分和结晶温度范围大小、铸件断面上的温度梯度。

2．用图形表示K0＜1的合金铸件单向凝固时，在以下四种凝固条件下所形成的铸件中溶质元素的分布曲线：（1）平衡凝固；（2）固相中无扩散而液相中完全混合；（3）固相中无扩散而液相中只有扩散；（4）固相中无扩散而液相中部分混合。

金属塑性成形原理智慧树知到课后章节答案2023年下山东理工大学山东理工大学第一章测试1.塑性变形（）。

A:可以恢复，是可逆关系B:不可以恢复，是不可逆的答案:不可以恢复，是不可逆的2.塑性成形按照加工温度分为热成形、冷成形、温成形。

（）A:错 B:对答案:对3.金属塑性成形可以分成块料成型、板料成形两类。

（）A:错 B:对答案:对4.一次加工包括哪几种加工方式（）。

A:轧制、挤压、拉拔B:挤压、拉拔、锻压C:轧制、挤压、锻压D:轧制、拉拔、锻压答案:轧制、挤压、拉拔5.经过自由锻、模锻加工的产品可以直接使用。

（）A:对 B:错答案:错6.塑性是指（）。

A: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B:在外力作用下使金属材料发生变形而不破坏其完整性的能力C:在外力作用下使金属材料发生塑性变形的能力答案: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.金属塑性成形的特点有哪些（）。

A:组织、性能好B:生产效率高C:材料利用率高D:尺寸精度高答案:组织、性能好;生产效率高;材料利用率高;尺寸精度高8.弹性是指材料可恢复变形的能力。

（）A:错 B:对答案:对9.块料成形是在塑性成形过程中靠体积的转移和分配来实现的。

（）A:对 B:错答案:对10.块料成形基于冲压理论，板料成形基于锻压理论。

（）A:对 B:错答案:错第二章测试1.多晶体的塑性变形方式分为晶内变形和晶间变形。

（）A:对 B:错答案:对2.超塑性变形时，晶粒会发生变小，但等轴度基本不变。

（）A:错 B:对答案:错3.金属晶体究竟以哪种方式进行塑性变形，取决于发生哪种变形方式所需的切应力高。

（）A:错 B:对答案:错4.（）。

A:应变速率B:组织结构、晶粒度C:变形温度D:以其余选项都是答案:以其余选项都是5.晶粒的长大与变形程度、应变速率有关，和变形温度无关。

（）A:对 B:错答案:错6.塑性变形的特点有同时性、相互协调性、均匀性。

塑性成形习题答案塑性成形习题答案在金属材料的加工过程中，塑性成形是一种常见的方法。

通过施加力量使金属材料发生塑性变形，从而获得所需的形状和尺寸。

塑性成形习题是帮助学生掌握塑性成形原理和技巧的重要练习。

以下是一些常见的塑性成形习题及其答案，供学生参考。

1. 问题：如何计算拉伸变形的长度？答案：拉伸变形的长度可以通过以下公式计算：拉伸变形长度 = 原始长度× (应变 + 1)，其中应变为拉伸变形的比例。

2. 问题：如何计算金属材料的应变率？答案：金属材料的应变率可以通过以下公式计算：应变率 = (变形速度× 原始长度) / 变形长度，其中变形速度为单位时间内的变形量。

3. 问题：如何选择适当的成形工艺？答案：选择适当的成形工艺需要考虑以下几个因素：- 材料的性质：不同的材料具有不同的塑性变形特性，需要选择适合的成形工艺。

- 成形形状：不同的形状需要不同的成形工艺，例如拉伸、压缩、弯曲等。

- 成形难度：成形工艺的难易程度也需要考虑，包括设备要求、操作技巧等。

4. 问题：如何解决成形过程中的裂纹问题？答案：成形过程中出现裂纹问题可能是由于以下原因导致的：- 材料的缺陷：材料本身存在缺陷，例如夹杂物、气孔等，容易导致裂纹。

- 应力过大：成形过程中施加的应力过大，超过了材料的承载能力，容易导致裂纹。

解决裂纹问题的方法包括优化材料的质量、控制成形过程中的应力分布、调整成形工艺等。

5. 问题：如何选择适当的成形温度？答案：选择适当的成形温度需要综合考虑以下几个因素：- 材料的熔点：成形温度应低于材料的熔点，以避免材料熔化。

- 材料的塑性变形特性：不同温度下材料的塑性变形特性不同，需要选择适合的温度。

- 成形工艺的要求：不同的成形工艺对温度有不同的要求，需要根据具体情况选择合适的温度。

通过解答这些塑性成形习题，学生可以更好地理解塑性成形原理和技巧，并提高解决实际问题的能力。

在实际的工程应用中，塑性成形是一项重要的技术，掌握好塑性成形的基础知识和技能对于工程师和技术人员来说至关重要。

塑性成形原理试题及答案一、选择题1. 塑性成形是指材料在外力作用下发生永久变形而不破坏的过程，以下哪种材料不适合进行塑性成形？A. 低碳钢B. 铝合金C. 陶瓷D. 钛合金答案：C2. 在塑性成形过程中，材料的塑性变形主要发生在哪个区域？A. 弹性变形区B. 塑性变形区C. 断裂区D. 疲劳区答案：B3. 以下哪种塑性成形方法不需要模具？A. 锻造B. 挤压C. 拉拔D. 冲压答案：A二、填空题4. 塑性成形的基本原理是材料在_________作用下发生塑性变形。

答案：外力5. 塑性成形过程中，材料的塑性变形能力通常用_________来衡量。

答案：塑性指数6. 塑性成形过程中，材料的变形程度通常用_________来表示。

答案：应变三、简答题7. 简述塑性成形的三个基本条件。

答案：塑性成形的三个基本条件包括：（1）材料必须具有足够的塑性；（2）外力必须足够大，以克服材料的内部阻力；（3）材料必须在适当的温度和速度下进行变形。

8. 描述塑性成形过程中的应力-应变曲线，并解释其各阶段的含义。

答案：塑性成形过程中的应力-应变曲线通常包括三个阶段：弹性阶段、屈服阶段和塑性流动阶段。

在弹性阶段，材料仅发生弹性变形，应力和应变成正比；屈服阶段是材料开始发生塑性变形的起点，此时应力达到屈服强度；在塑性流动阶段，材料继续发生塑性变形，但应力保持相对稳定。

四、计算题9. 假设一块材料经过塑性成形后，其长度从L1变为L2，求其应变ε。

答案：应变ε可以通过公式ε = (L2 - L1) / L1计算得出。

10. 如果已知材料的屈服强度σy和塑性变形前的应力σ1，求材料在塑性变形前的应变ε1。

答案：材料在塑性变形前的应变ε1可以通过公式ε1 = σ1 / E 计算得出，其中E是材料的弹性模量。

五、论述题11. 论述塑性成形在工业生产中的应用及其重要性。

答案：塑性成形在工业生产中应用广泛，如汽车制造、航空航天、建筑行业等。

塑性力学习题答案塑性力学习题答案塑性力学是研究材料的塑性变形和破坏行为的一门学科。

在工程领域中，塑性力学的应用非常广泛，涉及到结构设计、材料选择、工艺优化等方面。

下面，我将回答一些关于塑性力学的学习题，希望能够帮助大家更好地理解这门学科。

1. 什么是塑性变形？塑性变形是指材料在外力作用下，超过其弹性极限后产生的不可逆形变。

相对于弹性变形而言，塑性变形会导致材料永久性的形状改变。

2. 塑性变形与弹性变形有什么区别？塑性变形与弹性变形的最大区别在于是否可逆。

弹性变形是指材料在外力作用下发生的可逆形变，即当外力消失时，材料能够恢复到原始形状。

而塑性变形是不可逆的，材料在外力作用下形成的新形状将保持下去。

3. 什么是屈服点？屈服点是指材料在受到外力作用下，开始发生可见塑性变形的临界点。

在应力-应变曲线上，屈服点对应的应力值称为屈服强度。

4. 什么是应力-应变曲线？应力-应变曲线是用来描述材料在外力作用下的应力和应变之间关系的曲线。

通常，应力-应变曲线可以分为弹性阶段、屈服阶段、硬化阶段和破坏阶段。

5. 什么是塑性流动？塑性流动是指材料在塑性变形过程中，由于原子、晶粒等微观结构的位移和重新排列，而产生的宏观塑性变形现象。

塑性流动是塑性变形的基本特征，也是塑性力学研究的核心内容之一。

6. 什么是硬化？硬化是指材料在塑性变形过程中，随着应变的增大，其抗力也逐渐增大的现象。

硬化可以通过外力的作用，使材料的屈服强度和抗拉强度得到提高，从而提高材料的塑性变形能力。

7. 什么是拉伸性能？拉伸性能是指材料在拉伸过程中的力学性能表现。

常见的拉伸性能指标包括抗拉强度、屈服强度、断裂延伸率等。

8. 什么是冷加工硬化？冷加工硬化是指通过冷加工（如拉伸、压缩、弯曲等）使材料发生塑性变形，从而提高材料的硬度和强度。

冷加工硬化是一种有效的方法，用于改善材料的力学性能。

9. 什么是回复？回复是指材料在经历塑性变形后，经过一定的处理（如退火）使其恢复到原来的状态。

第四章金属的塑性变形与回复再结晶第一节金属的塑性变形金属的一项重要特性是具有塑性，能够在外力作用下进行塑性变形。

外力除去后，永久残留的变形，称为塑性变形。

塑性变形的基本方式有滑移和孪生两种，最常见的是滑移。

下面我们就讨论：一、光学金相显微镜下滑移带、变形孪晶与退火孪晶的特征滑移：所谓滑移即在切应力作用下晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分产生滑动。

所沿晶面和晶向称为滑移面和滑移方向。

1．滑移带经表面抛光的金属单晶体或晶粒粗大的多晶体试样，在拉伸（或压缩）塑性变形后放在光学显微镜下观察，在抛光的晶体表面上可见到许多互相平行的线条，称为滑移带，如图4一1所示。

ａ黄铜的滑移带600⨯b 纯铁的滑移带 400⨯图4-1 滑移带的光学显微形貌由图可见，纯铁的滑移带特征与黄铜的略有不同，往往呈波纹状。

这主要由于纯铁本身层错能较高，其扩展位错容易束集，加之体心立方晶体可进行滑移的晶面多，因而产生大量交滑移的缘故。

如果用电子显微镜作高倍观察，会发现每条滑移带（光学显微镜下的每根线条）是由许多密集在一起的滑移线群所组成。

实际上，每条滑移线表示晶体表面上因滑移而产生的一个小台阶，而滑移带是小台阶累积的大台阶。

正因为晶体表面有这些台阶的出现才显示出上述的微观形貌。

如果将这些小台阶磨掉，即使重新抛光并浸蚀也看不出滑移带，因为滑移面两侧的晶体位向不随滑移而改变，故只能借助晶体表面出现的小台阶来观察。

1．变形孪晶孪生通常是晶体难以进行滑移时而发生的另一种塑性变形方式。

以孪生方式形变的结果将产生孪晶组织，在面心立方晶体中一般难以见到变形孪晶，而在密排六方晶体中比较容易见到。

因为密排六方晶体的滑移系少，塑性变形经常以孪生方式进行。

图4一2a为锌的变形孪晶，其形貌特征为薄透镜状。

纯铁在低温下受到冲击时也容易产生变形孪晶，其形貌如图4一2b所示，在这种条件下萌生孪晶并长大的速度大大超过了滑移速度。

a 锌的变形孪晶100⨯b 铁的变形孪晶 100⨯图4—2 变形孪晶光学显微形貌如果将变形孪晶试样重新磨制、抛光、浸蚀，是否如同滑移带那样也会消失呢？并不是这样的。

金属及合金的塑性变形考试试卷及参考答案(一)填空题1. 硬位向是指外力与滑移面平行或垂直，取向因子为零，其含义是无论τk如何，σs均为无穷大，晶体无法滑移。

2．从刃型位错的结构模型分析，滑移的实质是位错在切应力作用下沿滑移面逐步移动的结果。

3．由于位错的增殖性质，所以金属才能产生滑移变形，而使其实际强度值大大的低于理论强度值。

4. 加工硬化现象是指随变形度增大，金属的强硬度显著增高而塑韧性明显下降的现象，加工硬化的结果使金属对塑性变形的抗力增加，造成加工硬化的根本原因是位错密度大大增加。

5．影响多晶体塑性变形的两个主要因素是晶界、晶粒位向差。

6．金属塑性变形的基本方式是滑移和孪生，冷变形后金属的强度增加，塑性降低。

7．常温下使用的金属材料以细小晶粒为好，而高温下使用的金属材料以粗大晶粒为好。

8．面心立方结构的金属有12 个滑移系，它们是4｛111｝×3＜110＞。

9．体心立方结构的金属有12 个滑移系，它们是6｛110｝×2＜111＞。

10．密排六方结构的金属有 3 个滑移系，它们是1｛0001｝×3＜īī20＞。

11．单晶体金属的塑性变形主要是切应力作用下发生的，常沿着晶体中密排面和密排方向发生。

12 金属经冷塑性变形后，其组织和性能会发生变化，如显微组织拉长变为纤维组织、亚结构的细化变为形变亚结构、形变织构即晶粒沿某一晶向或晶面取向变形、加工硬化等等。

13．拉伸变形时，晶体转动的方向是由滑移面转到与拉伸轴平行的方向。

14 晶体的理论屈服强度约为实际屈服强度的1500倍。

15．内应力是指金属塑性变形后保留在金属内部的残余内应力和点阵畸变，它分为宏观内应力、微观内应力、点阵畸变三种。

(二)判断题1 在体心立方晶格中，滑移面为｛111｝×6，滑移方向为〈110〉×2，所以其滑移系有12个。

（×）2．滑移变形不会引起晶体结构的变化。

（×）（位向）3 因为体心立方与面心立方晶格具有相同的滑移系数目，所以它们的塑性变形能力也相同。

第四章金属的塑性变形与再结晶铸态组织具有晶粒粗大且不均匀、组织不致密及成分偏析等缺陷，需要经压力加工再使用。

金属的压力加工，就是通过使金属产生一定的塑性变形获得制件。

压力加工不仅改变其外形尺寸，且使内部的组织和性能发生改变。

因此研究金属塑性变形以及变形后材料的组织结构的变化规律，对于深入了解金属材料各项力学性能指标的本质，充分发挥材料强度的潜力，正确制定和改进金属压力加工的工艺，提高产品的质量以及合理使用材料等都具有重要意义。

第一节金属的塑性变形[教学目的] 理解单晶体的塑性变形，掌握多晶体的塑性变形。

[教学重点] 多晶体的塑性变形。

[教学难点] 多晶体的塑性变形。

[教学方法] 讲授。

[教学内容]所有变形中，塑性变形对组织和性能的影响最大。

为认识塑性变形的规律，首先研究单晶体的塑性变形。

一单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪生方式进行。

1 滑移切应力作用下，晶体的一部分沿着一定晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）相对于另一部分发生滑动，称为滑移。

外力在一定的晶面分解为垂直于晶面的正应力σN和平行于晶面的切应力τN。

σN引发弹性变形和脆性断裂，断口呈金属光泽；τN引发弹性变形、弹塑性变形和韧性断裂，断口灰暗无光泽。

滑移变形的5个要点：1)滑移只能在切应力作用下发生；2）滑移主要发生在原子排列最紧密或较紧密的晶面上,并沿着这些晶面上原子排列最紧密的方向进行。

（原因：最密排晶面之间的距离最远；最密排晶面上原子与邻近原子之间的阻力最小）3）滑移必然伴随着晶体的转动（正应力引起）。

4）滑移是滑移面上的位错运动造成的。

位错运动所需切应力远远小于刚性的整体滑移所需的切应力。

如铜刚性滑移要1540MPa，实际只有1MPa。

二多晶体的塑性变形1 晶界与晶粒位向的影响①晶界竹节现象多晶体金属中，晶界原子的排列不规则，局部晶格畸变严重，且易产生杂质原子和空位等缺陷的偏聚。

位错运动到晶界附近时容易受到晶界的阻碍。

第四章塑性变形(含答案)第四章塑性变形(含答案)第四章塑性变形（含答案）一、填空题（在空白处填上上恰当的内容）1、晶体中能够产生滑移的晶面与晶向分别称为________和________，若晶体中这种晶面与晶向越多，则金属的塑性变形能力越________。

答案：位移面、位移方向、不好（弱）2、金属的再结晶温度不仅与金属本身的________有关，还与变形度有关，这种变形度越大，则再结晶温度越________。

答案：熔点、高3、晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象称为________。

答案：滑移4、由于________和________的影响，多晶体存有比单晶体更高的塑性变形抗力。

答案：晶界、晶粒位向（晶粒取向各异）5、生产中消解加工硬化的方法就是________。

答案：再结晶退火6、在生产实践中，经热变形的金属展开再结晶淬火后稳步增高温度可以出现________现象。

答案：晶粒长大7、金属塑性变形后其内部存在着残留内应力，其中________内应力是产生加工硬化的主要原因。

答案：第三类（逊于微观）8、纯铜经几次冷拔后，若继续冷拔会容易断裂，为便于继续拉拔必须进行________。

答案：再结晶淬火9、金属热加工时产生的________现象随时被再结晶过程产生的软化所抵消，因而热加工带来的强化效果不显著。

答案：加工硬化10、纯铜的熔点是1083℃，根据再结晶温度的计算方法，它的最低再结晶温度是________。

答案：269℃11、常温下，金属单晶体塑性变形方式存有________和________两种。

答案：滑移、孪生12、金属产生加工硬化后可以并使强度________，硬度________；塑性________，韧性________。

答案：提升、提升、减少、减少13、为了合理地利用纤维组织，正应力应________纤维方向，切应力应________纤维方向。

答案：平行（于）、垂直（于）14、金属单晶体塑性变形存有________和________两种相同形式。