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重庆理工大学材料成型原理试卷及答案

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°
三、简答题(共5 分)
1.什么是最小阻力定律(5分) 四、计算题(共 21 分)
图所示的圆柱体镦粗,其半径为re ,高度为h ,圆柱体受轴向压应力 Z ,而镦粗变形接触表面上的摩擦力τ=0.2S
(S为流动应力), ze 为锻件外端(r=re )处的垂直应力。

证明 (1)接触表面上的正应力为:()ze
e z r r h στ
σ+-=2;
(2)求接触表面上的单位流动压力p。

(8分)
2.如图所示的一尖角为60°(π/3)的冲头在外力作用下插入具有相同角度的缺口的刚塑性体中,接触表面上的摩擦力忽略不计,其接触面上的单位压力为p ,其中AD 与AB 边之间的夹角为15°(π/12),试用
滑移线法求载荷p 。

(提示:
12A B A O C O C π
ωωωωωω=
-=∆=-=∆B ) (8分)
3. 在直角坐标系中,已知物体内某点的应力张量为
⎪⎪
⎪⎭⎫ ⎝⎛-=01001-001010-00
1ij σMPa 。

1)画出该点的应力单元体;
镦粗方向
2)求出该点的应力不变量,主应力、最大剪应力、应力偏张量及球张量。

(5分)
答案
一、填空题
1. 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。

2. 物体的变形分为两部分:1)体积变化和, 2) 形状变化。

其中,体积变化与球应力张量有关,形状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,塑性增加。

4. 钢冷挤压前,需要对坯料表面进行磷化、皂化润滑处理。

5. 在主平面的正应力称主应力。

该平面特点τ=0,主应力的方向与主剪应力方向的夹角为 90°或 45°。

剪应力在主剪平面为极值,该剪应力称为:主剪应力。

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相等。

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. C;
2. C;
3. B;
4. A;
5. D;
6. A;
7. B;
8. A;
9. B;10. D、B、A;11. B
三、简答题
1. 答:最小阻力定律:在塑性变形过程中,如果金属质点有向几个方向移动的可能时,则金属各质点将向阻力最小的方向移动。

最小阻力定律符合力学的一般原则,它是塑性成形加工中最基本的规律之一。

四、计算题
1. (1)证明:圆柱体镦粗时,如果锻件性能和接触表面状态没有方向性,则内
部的应力应变状态对称于圆柱体轴线(z 轴),即在同一水平截面上,各点的应力应变状态与ϕ坐标无关,仅与r 坐标有关。

因此是一个典型的圆柱体坐标轴对称问题。

分析它的一个分离单元体的静力平衡条件,得
02
sin
22)()(=⋅⋅+⋅-++-⋅ϕ
σϕτϕσσϕσϕd dr h dr rd d dr r h d rd h k r r r 由于d ϕ 很小,忽略高阶微分,整理得:
02=-++r
h dr d r r ϕ
σστσ对于均匀变形,ϕσσ=r 上式即为:02=+
h
dr
d r
τ
σ 由近似屈服准则:z r s r z d d σσσσσ===-,2K 代入上式得:02=+h
dr d z τ
σ
C
r h
dr
h
d z z +-=-

στσ22
边界条件: 当r=r e 时,ze
z
σ
σ
=,代入上式可以得到:e ze r h
C τ
σ2+
=因此,()
ze r e
r h z στσ+-=2(2
2. 解:(1)OD 边界上,
p
xy
O -===
-
-
=30
12
4
6
2
στπ
π
π
π
ω根据变形情况,31σσ>由屈服准则: K 231=-σσ
p
K K
p mO -=+=+-=)(2
1
2311σσσσ
(2)CD 边界上,
(3)K K
mC xy C
-=+=
-===)(2
1
20
3131σσσστσω
(3)由于12
A B A O C O C π
ωωωωωω=
-=∆=-=∆B 可以得出:
6
12
1212O C π
π
π
π
ωω=
+
=
+
=(4)沿着α族的一条滑移线(OABC )ξ为常数,
C mC O K K ωσξωσ22mO -==-)6
(2k )()12(
2k )(π
ξπ--==--K p K )6
2()6(2π
π+=+=K K K p 3. 解:1)点的应力单元体如下图
2) ⎪⎪⎪

⎫ ⎝⎛-=01001-001010-00
1ij σ MPa
该点的应力不变量:=1J z y x σσσ++=10 MPa
=2J 2
2
2
xy xz yz y x z x z y τττσσσσσσ---++= -200 MPa
=3J 321σσσ=2
2
2
2xy z xz y yz x xz yz xy z y x τστστστττσσσ---+=0 MPa ;
主应力:由应力特征方程02001023=--σσσσ1=20 MPa ,σ2=0 MPa ,σ3= -10 MPa ; 最大剪应力τmax =±
2
3
1σσ-=±15 MPa
应力偏张量及球张量:
⎪⎪⎪⎪⎪
⎪⎭⎫
⎝⎛-=302001-030
4010-0302'ij σ MPa ;⎪

⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛=301000301000301m j i σδ MPa。

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