重庆理工大学材料成型原理试卷及答案.doc

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?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)()(=??+?-++-??

σ?τ?σσ?σ?d dr h dr rd d dr r h d rd h k r r r 由于d ? 很小，忽略高阶微分，整理得：

02=-++r

h dr d r r ?

σστσ对于均匀变形，?σσ=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 +-=-

=τ

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