《金属塑性加工原理》试题及答案

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《金属塑性加工原理》试题及答案

《金属塑性加工原理》试题及答案

一、简述“经典塑性力学”的主要内容,以及“现代塑性力学”的发展概况(选2~3个发展方向加以简单介绍) (20分) 答:“经典塑性力学”的主要内容经典塑性理论主要基于凸性屈服面、正交法则和塑性势等概念,描述的是一种均匀连续的介质在外力作用下产生不可恢复的位移或滑移现象的唯象平均。

经典塑性理论主要基于以下三个方面:(1)初始屈服准则;(2)强化准则;(3)流动规则。

经典塑性力学的三个假设(1) 传统塑性势假设。

众所周知,传统塑性势是从弹性势借用过来的, 并非由固体力学原理导出。

因此这是一条假设。

按传统塑性势公式, 即可得出塑性主应变增量存在如下比例关系:(1) 式中Q 为塑性势函数。

可推证塑性主应变增量与主应力增量有如下关系:(2)由式(1)知式(2)中矩阵[Ap]中的各行元素必成比例,即有(3)且[Ap]的秩为1,它只有一个基向量,表明这种情况存在一个势函数。

由式(1)或式(2) 或传统塑性势理论,都可推知塑性应变增量的方向只与应力状态有关,而与应力增量无关,所以它的方向可由应力状态事先确定。

传统塑性势假设数学上表现为[Ap]中各行元素成比例及[Ap]的秩为1,物理上表现为存在一个势函数, 且塑性应变增量方向与应力具有唯一性。

(2)关联流动法则假设,假设屈服面与塑性势面相同。

无论在德鲁克塑性公设提出之后还是之前, 经典塑性力学中都一直引用这条假设。

对于稳定材料在每一应力循环中外载所作的附加应力功为非负,即有0)(00≥-⎰ij ij ij d ij εσσσ (4)式(4)本是用来判断材料稳定性的,而并非是普遍的客观规律。

然而有人错误地认为德鲁克公设可依据热力学导出, 即应力循环中弹性功为零, 塑性功必为非负,因而式(4)成立。

按功的定义,应力循环中,外载所作的真实功应为(5)式(5)表明,应力循环中只存在塑性功, 并按热力学定律必为非负。

由式(5)还可看出, 真实功与起点应力ijσ无关。

由此也说明附加应力功并非真实功, 它只能理解为应力循环中外载所作的真实功与起点应力ijσ所作的虚功之差(见下图) 。

金属塑性加工原理考试试卷

金属塑性加工原理考试试卷

金属塑性加工原理考试试卷考试试卷(一)一、名词解释(本题10分,每小题2分)1.热效应2.塑脆转变现象3.动态再结晶4.冷变形5.附加应力二.填空题(本题10分,每小题2分)1.主变形图取决于______,与_______无关。

2.第二类再结晶图是_____,_______与__________的关系图。

3.第二类硬化曲线是金属变形过程中__________与__________之间的关系曲线。

4.保证液体润滑剂良好润滑性能的条件是_______,__________。

5.出现细晶超塑性的条件是_______,__________,__________。

三、判断题(本题10分,每小题2分)1.金属材料冷变形的变形机构有滑移(),非晶机构(),孪生(),晶间滑动()。

2.塑性变形时,静水压力愈大,则金属的塑性愈高(),变形抗力愈低()。

3.金属的塑性是指金属变形的难易程度()。

4.为了获得平整的板材,冷轧时用凸辊型,热轧时用凹辊型()。

5.从金相照片上观察到的冷变形纤维组织,就是变形织构()。

四、问答题(本题40 分,每小题10 分)1.分别画出挤压、平辊轧制、模锻这三种加工方法的变形力学图,并说明在生产中对于低塑性材料的开坯采用哪种方法为佳?为什么?2.已知材料的真实应变曲线,A 为材料常数,n 为硬化指数。

试问简单拉伸时材料出现细颈时的应变量为多少?3.试比较金属材料在冷,热变形后所产生的纤维组织异同及消除措施?4.以下两轧件在变形时轧件宽度方向哪一个均匀?随着加工的进行会出现什么现象?为什么?(箭头表示轧制方向)五、证明题(本题10 分)证明Mises 塑性条件可表达成:六、综合推导题(本题20 分)试用工程法推导粗糙砧面压缩矩形块(Z 向不变形)的变形力P 表达式,这里接触摩擦考试试卷(二)一、名词解释(本小题10分,每小题2分)1.热变形2.弹塑性共存定律3.动态再结晶4.附加应力5.热效应二、填空题(本题22 分,每小题 2 分)1.金属塑性加工时,工件所受的外力分为_______________ 和_______________2.主变形图有_______________ 种,各主应变分量必须满足条件是:_______________3.应变速度是指_________________________________________4.平面应变其应力状态的特点是σz =________________________________________5.材料模型简化为理想刚塑性材料是忽略了材料的_______________ 和______________6.压力加工中热力学条件是指________、_______、_______7.第二类再结晶图是_______、________与_________关系图。

金属塑性加工原理考试试卷

金属塑性加工原理考试试卷

金属塑性加工原理考试试卷(箭头表考试试卷(一)一、名词解释(本题10分,每小题2分)1. 热效应2. 塑脆转变现象3. 动态再结晶4. 冷变形5. 附加应力二. 填空题(本题10分,每小题2分)1. ___________________ 主变形图取决于 ,与 无关。

2. 第二类再结晶图是 ______ , ________ 与 ___________ 的关系图。

3. 第二类硬化曲线是金属变形过程中 ____________ 与 ___________ 之间的关系曲线4. 保证液体润滑剂良好润滑性能的条件是 ___________ , ___________ 。

5. 岀现细晶超塑性的条件是 ________ , __________ , ___________ 。

三、判断题(本题10分,每小题2分)1. 金属材料冷变形的变形机构有滑移( ),非晶机构(),孪生(),晶间滑动()2. 塑性变形时,静水压力愈大,则金属的塑性愈高(),变形抗力愈低()。

3. 金属的塑性是指金属变形的难易程度( )。

4. 为了获得平整的板材,冷轧时用凸辊型,热轧时用凹辊型( )。

5. 从金相照片上观察到的冷变形纤维组织,就是变形织构()。

四、问答题(本题 40分,每小题10分)1. 分别画岀挤压、平辊轧制、模锻这三种加工方法的变形力学图,并说明在生产中对于低塑性材料的开 坯采用哪种方法为佳?为什么?o = -4?2. 已知材料的真实应变曲线】,A 为材料常数,n 为硬化指数。

试问简单拉伸时材料出现细 颈时的应变量为多少? 3. 试比较金属材料在冷,热变形后所产生的纤维组织异同及消除措施?4. 以下两轧件在变形时轧件宽度方向哪一个均匀?随着加工的进行会岀现什么现象?为什么? 示轧制方向)<——T五、证明题(本题 10分)证明Mises塑性条件可表达成:六、综合推导题(本题 20分)试用工程法推导粗糙砧面压缩矩形块(Z向不变形)的变形力P表达式,这里接触摩擦W1. 铝棒的加热温度为即挤压时的变形温度为考试试卷(二)一、名词解释(本小题 10分,每小题2分)1. 热变形2. 弹塑性共存定律3. 动态再结晶4. 附加应力5. 热效应二、填空题(本题 22分,每小题2分)1. 金属塑性加工时,工件所受的外力分为_____________________ 和_________________2. ___________________________ 主变形图有_____________________________________________ 种,各主应变分量必须满足条件是:____3. 应变速度是指__________________________________________________4. 平面应变其应力状态的特点是 a z = _________________________________________________5. ___________________________________________________________ 材料模型简化为理想刚塑性材料是忽略了材料的__________________________________________________ 和_________________6. 压力加工中热力学条件是指_________ 、_________ 、 _______7. 第二类再结晶图是________ 、 _________ 与_________ 关系图。

金属及合金的塑性变形考试试卷及参考答案

金属及合金的塑性变形考试试卷及参考答案

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。

金属塑性加工原理 试题答案

金属塑性加工原理 试题答案

试卷(一)一、名词解释(本题10分,每小题2分)1.变形过程中的金属发热现象2.材料由于温度降低等内在因素和外在条件变化,塑性急剧下降的现象。

3.在热变形过程中,在应力状态下所发生的再结晶。

[金属在热变形过程中发生的再结晶]4.回复温度以下发生的变形。

在物体中,由于其各部分的不均匀变形受到物体整体性的限制而引起5.的相互平衡的应力。

二.填空题(本题10分,每小题2分)1.[偏应力],球应力[静水压力]2.变形温度、变形程度、晶粒大小3.真应力、断面收缩率4.适当粘度、良好活性5.稳定细晶(5μm以下)、一定的温度区间()、一定的变形速度()三、判断题(本题10分,每小题2分)1.(√)、(×)、(√)、(×)2.(√)、(×)3.(×)4.(√)5.(×)四、问答题(本题40 分,每小题10 分)1.答:对于低塑性材料的开坯采用挤压加工方法为佳,因为:挤压时静水压力大,塑性好。

缺陷变成线状。

2.答:3.答:相同:使材料产生各向异性(沿纤维方向上强度高)。

不同:冷变形:基本晶粒沿最大主变形方向拉长;热变形:夹杂物、第二相拉长。

(基体是再结晶等轴晶粒)消除措施:冷变形:完全再结晶退火;热变形:净化,铸锭中尽量减少杂质;高温长时间退火,使夹杂物扩散,改变加工方向。

4.答:(1)种情况沿辊宽变形均匀。

(2)种情况中部易出现裂纹,因为中部附加拉应力。

五、证明题(本题10 分)证:已知Mises塑条可表达为:六、推导题(本题20 分)解:建立直角坐标系xoy如图,上下左右对称只研究第一象限试卷(二)一、名词解释(本小题10分,每小题2分)1.在金属再结晶条件下进行的塑性变形2.在塑性变形的过程中存在弹性变形3.在热变形过程中在应力作用下的再结晶4.物体不均匀变形受到整体性的限制而引起物体内相互平衡的应力5.金属在塑性变形时的发热现象二、填空题(本题22 分,每小题 2 分)1.作用力(主动力)、约束反力2.3、(体积不变条件)3.单位时间内的应变量(应变对时间的变化率)4.5.弹性变形、加工硬化8.变形温度、变形程度、变形速度7.变形温度、变形程度、再结晶晶粒大小8.塑性指标、变形温度9.断面收缩率、真实应力10.弹性变形、塑性变形、断裂11.定摩擦定律和滑动摩擦定律三、判断题(本题10分,每小题2分)1.×2.×3.×4.×5.×四、问答题(本题36 分,每小题 6 分)1.答::反映了变形体体积改变的剧烈程度:反映了变形体形状改变的剧烈程度:反映了塑性变形的类型2.答:Tresca准则:变形体某点的最大切应力达到定值材料就屈服,π平面上为正六边形Misec准则:弹性形状改变达到定值材料就屈服,π平面上为一个圆两准则在平面应变情况下差别最大3.答:简单加载:应力分量按比例加载,只加载不卸载,应力与应变的主轴重合复杂加载:不满足简单加载条件Levy-Mises增量理论:或4.冷变形纤维组织是晶粒被拉长,拉细压扁呈现纤维状。

金属塑性加工试卷及标准答案

金属塑性加工试卷及标准答案

中南大学考试试卷2001 —— 2002 学年第二学期时间110 分钟金属塑性加工原理课程64 学时4 学分考试形式:闭卷专业年级材料1999 级总分100 分,占总评成绩70%一、名词解释(本题10分,每小题2分)1.热效应2.塑脆转变现象3.动态再结晶4.冷变形5.附加应力二.填空题(本题10分,每小题2分)1.主变形图取决于______,与_______无关。

2.第二类再结晶图是_____,_______与__________的关系图。

3.第二类硬化曲线是金属变形过程中__________与__________之间的关系曲线。

4.保证液体润滑剂良好润滑性能的条件是_______,__________。

5.出现细晶超塑性的条件是_______,__________,__________。

三、判断题(本题10分,每小题2分)1.金属材料冷变形的变形机构有滑移(),非晶机构(),孪生(),晶间滑动()。

2.塑性变形时,静水压力愈大,则金属的塑性愈高(),变形抗力愈低()。

3.金属的塑性是指金属变形的难易程度()。

4.为了获得平整的板材,冷轧时用凸辊型,热轧时用凹辊型()。

5.从金相照片上观察到的冷变形纤维组织,就是变形织构()。

四、问答题(本题40 分,每小题10 分)1.分别画出挤压、平辊轧制、模锻这三种加工方法的变形力学图,并说明在生产中对于低塑性材料的开坯采用哪种方法为佳?为什么?2.已知材料的真实应变曲线,A 为材料常数,n 为硬化指数。

试问简单拉伸时材料出现细颈时的应变量为多少?3.试比较金属材料在冷,热变形后所产生的纤维组织异同及消除措施?4.以下两轧件在变形时轧件宽度方向哪一个均匀?随着加工的进行会出现什么现象?为什么?(箭头表示轧制方向)五、证明题(本题10 分)证明Mises 塑性条件可表达成:六、综合推导题(本题20 分)试用工程法推导粗糙砧面压缩矩形块(Z 向不变形)的变形力P 表达式,这里接触摩擦中南大学考试试卷2002 —— 2003 学年第二学期时间110 分钟金属塑性加工原理课程64 学时4 学分考试形式:闭卷专业年级材料2000 级总分100 分,占总评成绩70%一、名词解释(本小题10分,每小题2分)1.热变形2.弹塑性共存定律3.动态再结晶4.附加应力5.热效应二、填空题(本题22 分,每小题 2 分)1.金属塑性加工时,工件所受的外力分为_______________ 和_______________2.主变形图有_______________ 种,各主应变分量必须满足条件是:_______________3.应变速度是指_________________________________________4.平面应变其应力状态的特点是σz =________________________________________5.材料模型简化为理想刚塑性材料是忽略了材料的_______________ 和______________6.压力加工中热力学条件是指________、_______、_______7.第二类再结晶图是_______、________与_________关系图。

金属塑性成型原理部分课后习题与答案俞汉清主编

金属塑性成型原理部分课后习题与答案俞汉清主编

第一章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。

中南大学金属塑性加工原理试题答案-.12教学文案

中南大学金属塑性加工原理试题答案-.12教学文案

中南大学金属塑性加工原理试题答案-2013.12---○---○---学 院专业班级学 号姓 名………… 评卷密封线 ……………… 密封线内不要答题,密封线外不准填写考生信息,违者考试成绩按0分处理 ……………… 评卷密封线 …………中南大学考试试卷(答案与评分细节)2012 ~2013 学年 二 学期 金属塑性加工原理 课程 时间110分钟 64学时, 4 学分,闭 卷,总分100分,占总评成绩70 % 2014年1月6日题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 合 计 满 分 10 24 30 22 12 100 得 分评卷人 复查人一、填空题(每空2分,共30分)1.1 Tresca 屈服准则与Mises 屈服准则的区别在于后者考虑了_中间主应力_的影响;二者在_有两个主应力分量相等的应力___状态下一致,在_平面应变/纯剪切应力__状态下差别最大,最大差别_1.154__倍。

1.2 单向拉伸应力状态的塑性应变增量之比123::p P p d d d εεε= 2:(-1):(-1) ;纯剪切应力状态下的塑性应变增量之比123::p P p d d d εεε= 1:0:(-1) 。

1.3 已知平面应变状态下某点的应变分量000,0.5,0.5x y xy εεεεγε==-=, 则该点的应变张量为:0 1.00.2500.250.50(,,,)000ij i j x y z εε⎡⎤⎢⎥=-=⎢⎥⎢⎥⎣⎦。

1.4 如图所示,对于某种应变硬化材料,沿着OA单向施加拉应力到A 点开始发生塑性屈服,继续增加载荷到C 点,产生εC 的应变;同样,对该材料施加剪应力到B 点,开始发生塑性屈服;或者同时施加拉伸和剪切应力,到达F 点开始发生塑性屈服。

沿着OB 或OF 分别增加载荷到D 和E 点,其等效应变εE =εD =εC 。

(1)沿DE 曲线,由D 点到E 点,等效应变εE =εD ,这种加载路径称为:中性变载;(2)沿OFE 路径加载,该加载方式属于 比例加载 (比例加载/非比例加载)。

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、简述“经典塑性力学”的主要内容,以及“现代塑性力学”的发展概况(选2〜3个发展方向加以简单介绍) (20 分) 答:“经典塑性力学”的主要内容经典塑性理论主要基于凸性屈服面、正交法则和塑性势等概念,描述的是一种均匀连续的介质在外力作用下产生不可恢复的位移或滑移现象的唯象平均。

经典塑性理论主要基于以下三个方面:(1)初始屈服准则;(2)强化准则;(3)流动规则。

经典塑性力学的三个假设(1)传统塑性势假设。

众所周知,传统塑性势是从弹性势借用过来的,并非由固体力学原理导出。

因此这是一条假设。

按传统塑性势公式,即可得出塑性主应变增量存在如下比例关系:式中Q为塑性势函数。

可推证塑性主应变增量与主应力增量有如下关系d吕二[ApJsxjdu; (;= 1.Z 3)由式(1)知式⑵ 中矩阵[Ap]中的各行元素必成比例,即有L 2. 3)且[Ap]的秩为1,它只有一个基向量,表明这种情况存在一个势函数。

由式(1)或式(2)或传统塑性势理论,都可推知塑性应变增量的方向只与应力状态有关,而与应力增量无关,所以它的方向可由应力状态事先确定。

传统塑性势假设数学上表现为[Ap]中各行元素成比例及[Ap]的秩为1,物理上表现为存在一个势函数,且塑性应变增量方向与应力具有唯一性。

(2)关联流动法则假设,假设屈服面与塑性势面相同。

无论在德鲁克塑性公设提出之后还是之前,经典塑性力学中都一直引用这条假设。

对于稳定材料在每一应力循环中外载所作的附加应力功为非负,即有0 ( ij ij0门ij 0⑷lj式(4)本是用来判断材料稳定性的,而并非是普遍的客观规律。

然而有人错误地认为德鲁克公设可依据热力学导出,即应力循环中弹性功为零,塑性功必为非负,因而式⑷成立。

按功的定义,应力循环中,外载所作的真实功应为式(5)表明,应力循环中只存在塑性功,并按热力学定律必为非负。

由式(5)还可看出,真实功与起点应力ij无关。

由此也说明附加应力功并非真实功,它只能理解为应力循环中外载所作的真实功与起点应力ij所作的虚功之差(见下图)。

IS2应力循环中井菽所作貞实功与用加应力功(3)不考虑应力主轴旋转假设。

经典塑性力学中假设应变主轴与应力主轴始终重合,即不考虑应力主轴旋转在这种情况下,屈服方程可以写成三个应力张量不变的函数。

只有在应力主轴旋转时,应力不变量不变,因此不会产生塑性变形。

“现代塑性力学”的发展概况塑性力学作为固体力学的一个重要分支,其发展的历史虽然可以追溯到18世纪的70年代,但真得到充分发展并日臻成熟的是在20世纪的40年代和50年代初。

特别是理想塑性理论,这时已达到成熟并开始在工程实践中得到应用的阶段。

塑性变形现象发现较早,然而对它进行力学研究,是从1773年库仑Coulomb 土壤压力理论,提出土的屈服条件开始的。

H. Tresca于1864年对金属材料提出了最大剪应力屈服条件。

随后圣维南于1870年提出在平面情况下理想刚塑性的应力-应变关系,他假设最大剪应力方向和最大剪应变率方向一致,并解出柱体中发生部分塑性变形的扭转和弯曲问题以及厚壁筒受内压的问题。

Levy于1871年将塑性应力-应变关系推广到三维情况。

1900年格斯特通过薄管的联合拉伸和内压试验,初步证实最大剪应力屈服条件。

此后20年内进行了许多类似实验,提出多种屈服条件,其中最有意义的是Mises 于1913年从数学简化的要求出发提出的屈服条件(后称米泽斯条件)。

米泽斯还独立地提出和Levy 一致的塑性应力-应变关系(后称为Levy-Mises 本构关系)。

泰勒于1913年,Lode于1926年为探索应力-应变关系所作的实验都证明,莱维-米泽斯本构关系是真实情况的一级近似。

为更好地拟合实验结果,罗伊斯于1930年在普朗特的启示下,提出包括弹性应变部分的三维塑性应力-应变关系。

至此,塑性增量理论初步建立。

但当时增量理论用在解具体问题方面还有不少困难。

早在1924年亨奇就提出了塑性全量理论,由于便于应用,曾被纳戴等人,特别是伊柳辛等苏联学者用来解决大量实际问题。

虽然塑性全量理论在理论上不适用于复杂的应力变化历程,但是计算结果却与板的失稳实验结果很接近。

为此在1950年前后展开了塑性增量理论和塑性全量理论的辩论,促使从更根本的理论基础上对两种理论进行探讨。

另外,在强化规律的研究方面,除等向强化模型外,普拉格又提出随动强化等模型。

电子计算机的发展,为塑性力学的研究和应用开展了广阔的前景,特别是促进了有限单元法的应用。

1960年,Argyris提出初始荷载法可作为有限单元法解弹塑性问题的基础。

自此理想塑性的塑性力学已经达到定型的阶段,而具有加工硬化的塑性力学至今仍是在发展中研究课题。

20世纪60年代以后,有限元法的发展,提供恰当的本构关系已成为解决问题的关键。

所以70年代关于塑性本构关系的研究十分活跃,主要从宏观与微观的结合,从不可逆过程热力学以及从理性力学等方面进行研究。

在实验分析方面,也开始运用光塑性法、云纹法、散斑干涉法等能测量大变形的手段。

另外,由于出现岩石类材料的塑性力学问题,所以塑性体积应变以及材料的各向异性、非均匀性、弹塑性耦合、应变弱化的非稳定材料等问题正在研究之中。

塑性力学的主要内容从学科建立过程来看,塑性力学是以实验为基础,从实验中找出受力物体超出弹性极限后的变形规律,据以提出合理的假设和简化模型,确定应力超过弹性极限后材料的本构关系,从而建立塑性力学的基本方程。

解出这些方程,便可得到不同塑性状态下物体中的应力和应变。

塑性力学的基本实验主要分两类:单向拉伸实验和静水压力实验。

通过单向拉伸实验可以获得加载和卸载时的应力-应变曲线以及弹性极限和屈服极限的值;在塑性状态下,应力和应变之间的关系是非线性的且没有单值对应关系。

由静水压力实验得出,静水压力只能引起金属材料的弹性变形且对材料的屈服极限影响很小。

塑性力学的基本假设为简化计算,根据实验结果,塑性力学采用的基本假设有:①材料是各向同性和连续的。

②平均法向应力不影响材料的屈服,它只与材料的体积应变有关,且体积应变是弹性的,即静水压力状态不影响塑性变形而只产生弹性的体积变化。

这个假定主要根据是著名的Brid-gman试验。

③材料的弹性性质不受塑性变形的影响。

这些假设一般适用于金属材料;对于岩土材料则应考虑平均法向应力对屈服的影响。

塑性力学的简化模型塑性力学的应力-应变曲线通常有5种简化模型:①理想弹塑性模型,用于低碳钢或强化性质不明显的材料。

②线性强化弹塑性模型,用于有显著强化性质的材料。

③理想刚塑性模型,用于弹性应变比塑性应变小得多且强化性质不明显的材料。

④线性强化刚塑性模型,用于弹性应变比塑性应变小得多且强化性质明显的材料。

⑤幕强化模型,为简化计算中的解析式,可将应力-应变关系的解析式写为(T= C y (£/ £y)n式中cy为屈服应力,&y 为与cy相对应的应变,n为材料常数。

屈服条件和本构关系在复杂应力状态下,判断物体屈服状态的准则称为屈服条件。

屈服条件是各应力分量组合应满足的条件。

对于金属材料,最常用的屈服条件为最大剪应力屈服条件(又称特雷斯卡屈服条件)和弹性形变比能屈服条件(又称米泽斯屈服条件)。

对于岩土材料则常用特雷斯卡屈服条件、德鲁克-普拉格屈服条件和莫尔-库伦屈服条件。

对于强化或软化材料,屈服条件将随塑性变形的增长而变化,改变后的屈服条件称为后继屈服条件。

当已知主应力的大小次序时,使用特雷斯卡屈服条件较为方便;若不知道主应力的大小次序,则使用米泽斯屈服条件较为方便。

对于韧性较好的材料,米泽斯屈服条件与试验数据符合较好。

由于塑性变形与变形历史有关,因此反映塑性应力-应变关系的本构关系用应变增量形式给出比较方便。

用应变增量形式表示塑性本构关系的理论称为塑性增量理论。

增量理论的本构关系在理论上是合理的,但应用比较麻烦,因为要积分整个变形路径才能得到最后结果。

因此,又发展出塑性全量理论,即采用全量应力和全量应变表示塑性本构关系的理论。

在比例变形的条件下,可通过积分增量理论的本构关系获得全量理论的本构关系。

当偏离比例变形条件不多时,全量理论的计算结果和实险结果比较接近。

求解塑性力学边值问题时,使用的平衡方程、几何方程(即应变和位移的关系)以及力和位移的边界条件都和弹性力学中使用的一样,只是物理关系不再用弹性力学中的胡克定律,而采用塑性增量或全量的本构关系。

经典弹塑性理论在经典弹塑性理论中,应变增量可以被分为弹性部分和塑性部分:% = d嘉+蜩弹性部分可按下式确定血暑=亦曲订_歹曲耐幅其中,G 二E/2(l + =1/3((T U)塑性部分根据Drucker公设并关联流动法则,可得dw 器=AX———其中f是屈服条件二、什么叫初始与后继屈服?写出常用的各向同性和各向异性材料的答:初始屈服:是指在外力的作用下,质点由弹性变形状态进入塑性变形状态开始产生塑性变形的屈服。

初始屈服准则的表达式,并说明其物理意义(20 分)后继屈服:材料进入塑性阶段后卸载,然后重新加载至继续发生新的塑性变形时材料的再度屈服称为后继屈服,相应的屈服点称为后继屈服点。

对于绝大多数金属材料而言,在实际变形过程中,因为存在加工硬化,后继屈服的屈服强度比初始屈服高。

对于各向同性材料,不管采用什么样的变形方式,在变形体内某点发生屈服的条件仅是各应力分量的函数,f与应力的方向无关,故f和坐标轴的选择无关的应力不变量来表示,即f ij c.C是与材料性质有关的常数,可通过简单实验测得常用各项同性屈服准则有:Tresca屈服准则与Mises屈服准则Tresca屈服准则:亠匹K,K是材料的剪切屈服应力2若 1 2 3 贝U 1 3 2K当以材料拉伸实验来确定剪切屈服应力时,有K s)2若不知道主应力顺序,则Tresca条件可写成2K 2K 2KTresca屈服准则表示的物理意义是:无论材料处于什么样的应力状态,只要最大剪应力达到某一极限值,材料就进入塑性变形状态。

Mises屈服准则:Mises屈服准则表示的物理意义是:无论材料处于什么样的应力状态,只要物体内的等效应力达到某一定值时,材料就进入塑性变形状态。

对于各向异性材料,其各方向的材料特性不同,那么受力方向起决定性作用, 其初始屈服准则的表达式:CT ij , £ ij ,t,T,S ) =0,其中(T ij 为应力张量,£ ij 为应变张量,t 为时间,T 为变形温度, S 为变形材料的组织特性。

常用的两种各向异性屈服准则: Hiirsl948各向异性屈服准则和Bariat三参数屈服准则(YLD8对HIirsl9<1S 各向异性屈服准则Ilill S1948 T 面各向异性材料模型假定IT 交参考坐标系与各向异性丄轴 致I Hill 二次屈服淮可以衣达为2/(勺)-F(_a y -crj ? + G(cr : -crj 7 +- cr, )? +21 r (/ + 2J/r ,/ + 2.Vr ? - 1 其4 F 、G 、H 、L 、M 、NE 瞬时#向异件状态的特征参星。

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