【正文】 塑性體中，接觸表面上的摩擦力忽略不計(jì)，其接觸面上的單位壓力為q，自由表面AH、BE與X軸的夾角為，求：（1）證明接觸面上的單位應(yīng)力q=K（2++2）；（2）假定沖頭的寬度為2b，求單位厚度的變形抗力P；圖4解：（1）證明1）在AH邊界上有：故，屈服準(zhǔn)則：得：2）在AO邊界上：根據(jù)變形情況：按屈服準(zhǔn)則：沿族的一條滑移（OA1A2A3A4）為常數(shù)（2）單位厚度的變形抗力：5．圖5所示的一尖角為2j的沖頭在外力作用下插入具有相同角度的缺口的剛塑性體中，接觸表面上的摩擦力忽略不計(jì)，其接觸面上的單位壓力為p，自由表面ABC與X軸的夾角為d，求：（1）證明接觸面上的單位應(yīng)力p=2K（1+j+d）；（2）假定沖頭的寬度為2b，求變形抗力P。試畫(huà)出速端圖并用上限法求此條料的單位變形力p。＝K（u*oA＋u*oB＋u*oC＋u*oD）又＝＝＝＝a所以單位流動(dòng)壓力：P=＝2K第四篇：《金屬塑性成形原理》復(fù)習(xí)題《金屬塑性成形原理》復(fù)習(xí)題 ？什么是塑性成形？塑性成形有何特點(diǎn)？ 塑性在外力作用下使金屬材料發(fā)生塑性變形而不破壞其完整性的能力；塑性變形當(dāng)作用在物體上的外力取消后，物體的變形不能完全恢復(fù)而產(chǎn)生的殘余變形；塑性成形金屬材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成型并獲得一定力學(xué)性能 的加工方法，也稱(chēng)塑性加工或壓力加工；塑性成形的特點(diǎn)：①組織、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生產(chǎn)效率高 。分縱軋、橫軋、斜軋；用于生產(chǎn)型材、板材和管材。生產(chǎn)棒材、管材和線材。分開(kāi)式模鍛和閉式模鍛。Ⅱ.按成型時(shí)工件的溫度可分為熱成形、冷成形和溫成形。2）各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性。Add：4）滑移的傳遞，必須激發(fā)相鄰晶粒的位錯(cuò)源。hcp系的多晶體金屬與單晶體比較，前者具有明顯的晶界阻滯效應(yīng)和極高的加工硬化率，而在立方晶系金屬中，多晶和單晶試樣的應(yīng)力—應(yīng)變曲線就沒(méi)有那么大的差別。晶粒越大，這個(gè)距離就越大，位錯(cuò)開(kāi)動(dòng)的時(shí)間就越長(zhǎng)，n也就越大。這種不均勻性減小了，內(nèi)應(yīng)力的分布較均勻，因而金屬斷裂前能承受的塑性變形量就更大。這樣，要是金屬繼續(xù)變形，就需要不斷增加外力，才能克服位錯(cuò)間強(qiáng)大的交互作用力。？為什么說(shuō)動(dòng)態(tài)回復(fù)是熱塑性變形的主要軟化機(jī)制？ 動(dòng)態(tài)回復(fù)是在熱塑性變形過(guò)程中發(fā)生的回復(fù)(自發(fā)地向自由能低的方向轉(zhuǎn)變的過(guò)程)。因?yàn)檫@類(lèi)金屬在熱塑性變形過(guò)程中，即使變形程度很大，變形溫度遠(yuǎn)高于靜態(tài)再結(jié)晶溫度，也只發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)，而不發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。需要更大的變形量上面已經(jīng)提到了。金屬越存，發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的能力越強(qiáng)。P2731)①改善晶粒組織②鍛合內(nèi)部缺陷③破碎并改善碳化物和非金屬夾雜物在鋼中的分布④形成纖維組織⑤改善偏析 ？ 冷變形中的纖維組織：軋制變形時(shí)，原來(lái)等軸的晶粒沿延伸方向伸長(zhǎng)。于是在磨面腐蝕的試樣上便可以看到順主變形方向上一條條斷斷續(xù)續(xù)的細(xì)線，稱(chēng)為“流線？什么是相變超塑性？ ①細(xì)晶超塑性它是在一定的恒溫下，在應(yīng)變速率和晶粒度都滿足要求的條件下所呈現(xiàn)的超塑性。相變超塑性的主要控制因素是溫度幅度和溫度循環(huán)率。由于各種試驗(yàn)方法都是相對(duì)于其特定的受力狀態(tài)和變形條件的，由此所測(cè)定的塑性指標(biāo)(或成形性能指標(biāo))，僅具有相對(duì)的和比較的意義。多余的碳與鐵形成滲碳體(Fe1190℃，而④氮：當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小(%~%)時(shí)，對(duì)鋼的塑性無(wú)明顯的影響；但隨著氮化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鋼的塑性降降低，導(dǎo)致鋼變脆。若在FeS)易熔共晶體(FeSFeO，熔點(diǎn)為910℃)分布于晶界處，造成鋼的熱脆性。如碳鋼在高溫時(shí)為奧氏體單相組織，故塑性好，而在因?yàn)樵谝欢ǖ捏w積內(nèi)，細(xì)晶粒金屬的晶粒數(shù)目比粗晶粒金屬的多，因而塑性變形時(shí)位向有利的晶粒也較多，變形能較均勻地分散到各個(gè)晶粒上；又從每個(gè)晶粒的應(yīng)力分布來(lái)看，細(xì)晶粒時(shí)晶界的影響局域相對(duì)加大，使得晶粒心部的應(yīng)變與晶界處的應(yīng)變差異減小。而通過(guò)適當(dāng)?shù)腻懺旌?，?huì)打碎粗大的柱狀晶粒獲得細(xì)晶組織，使得金屬的塑性提高。區(qū)域Ⅲ，這和珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，形成鐵素體和奧氏體兩相共存有關(guān)，也可能還與晶界上出現(xiàn)FeSFeO低熔共晶有關(guān)，為熱脆區(qū)。實(shí)例：薄壁扭轉(zhuǎn)、薄壁容器承受內(nèi)壓、板料成型的一些工序等，由于厚度方向應(yīng)力相對(duì)很小而可以忽略，一般作平面應(yīng)力狀態(tài)來(lái)處理 11)平面應(yīng)變狀態(tài)：如果物體內(nèi)所有質(zhì)點(diǎn)在同一坐標(biāo)平面內(nèi)發(fā)生變形，而在該平面的法線方向沒(méi)有變形，這種變形稱(chēng)為平面變形，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力狀態(tài)為平面應(yīng)變狀態(tài)。？ ①存在張量不變量②張量可以疊加和分解③張量可分對(duì)稱(chēng)張量和非對(duì)稱(chēng)張量④二階對(duì)稱(chēng)張量存在三個(gè)主軸和三個(gè)主值 。來(lái)表示；3)相對(duì)線應(yīng)變：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的線變形，只考慮最終變形；4)工程切應(yīng)變：將單位長(zhǎng)度上的偏移量或兩棱邊所夾直角的變化量稱(chēng)為相對(duì)切應(yīng)變，也稱(chēng)工程切應(yīng)變，即δrt=αyxxy=對(duì)于各向同性材料，可以認(rèn)角的方向上存在三對(duì)各自相互垂直的線元，它們的切表示，其單位為=？ 三個(gè)主應(yīng)變中絕對(duì)值最大的主應(yīng)變，反映了該工序變形的特征，稱(chēng)為特征應(yīng)變。；②剪切類(lèi)變形(平面變形)，一個(gè)應(yīng)變?yōu)榱?，其他兩個(gè)應(yīng)變大小相等，方向相反，ε2？它與相對(duì)線應(yīng)變有何關(guān)系？ 對(duì)數(shù)應(yīng)變能真實(shí)地反映變形的積累過(guò)程，所以也稱(chēng)真實(shí)應(yīng)變，簡(jiǎn)稱(chēng)真應(yīng)變。假如描述應(yīng)力狀態(tài)的點(diǎn)在屈表面上，此點(diǎn)開(kāi)始屈服。常用的兩個(gè)屈服準(zhǔn)則是=min帶數(shù)值最大、最小的主應(yīng)力；C與變形條件下的材料性質(zhì)有關(guān)而與應(yīng)力狀態(tài)無(wú)關(guān)的常數(shù)，它可通過(guò)單向均勻拉伸試驗(yàn)求的。1(+()2Mises屈服準(zhǔn)則可以表述為：在一定的變形條件下，當(dāng)受力體內(nèi)一點(diǎn)的等效應(yīng)力Mises屈服準(zhǔn)則則考慮了中間應(yīng)力的影響，使用方便。： 1)增量理論：又稱(chēng)流動(dòng)理論，是描述材料處于塑性狀態(tài)時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變?cè)隽炕驊?yīng)變速率之間關(guān)系的理論，它是針對(duì)加載過(guò)程中的每一瞬間的應(yīng)力狀態(tài)所確定的該瞬間的應(yīng)變?cè)隽浚@樣就撇開(kāi)了加載歷史的影響；2)全量理論：在一定條件下直接確定全量應(yīng)變的理論，也叫形變理論，它是要建立塑性變形全量應(yīng)變和應(yīng)力之間的關(guān)系。0υ=；③對(duì)于應(yīng)變硬化材料，卸載后在重新加載時(shí)的屈服應(yīng)力就是卸載時(shí)的屈服應(yīng)力，比初始屈服應(yīng)力要高；④塑性變形時(shí)不可逆的，與應(yīng)變歷史有關(guān)，即應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不在保持單值關(guān)系。在滿足簡(jiǎn)單加載的的條件下，這種積分才成立。其中應(yīng)力狀態(tài)主要反映力學(xué)的條件?？蓞⒖吹谌碌谖骞?jié)中全量理論的部分內(nèi)容。P120 ？為什么？ 全量理論適用在簡(jiǎn)單加載的條件下，因?yàn)樵诤?jiǎn)單加載下才有應(yīng)力主軸的方向固定不變，也就是應(yīng)變?cè)隽康闹鬏S是和應(yīng)力主軸是重合的，這種條件下對(duì)勞斯方程積分得到全量應(yīng)變和應(yīng)力之間的關(guān)系，就是全量理論。P與該瞬間試樣的橫截面積A之比來(lái)表示；6)拉伸塑性失穩(wěn)：拉伸過(guò)程中發(fā)生縮頸的現(xiàn)象 7)硬化材料:考慮在塑性變形過(guò)程中因形狀變化而會(huì)發(fā)生加工硬化的材料；8)理想彈塑性材料：在塑性變形時(shí)，需考慮塑性變形之前的彈性變形，而不考慮硬化的材料，也即材料進(jìn)入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力不在增加可連續(xù)產(chǎn)生塑性變形；9)理性剛塑性材料：在研究塑性變形時(shí)，既不考慮彈性變形，又不考慮變形過(guò)程中的加工硬化的材料；10)彈塑性硬化材料：在塑性變形時(shí)，既需要考慮塑性變形前的彈性變形，又要考慮加工硬化的材料；11)剛塑性硬化材料：在研究塑性變形時(shí)，不考慮塑性變形前的彈性變形，但需要考慮變形過(guò)程中的加工硬化的材料。=CTⅢ兩個(gè)屈服準(zhǔn)則差別最大的情況:在屈服軌跡上連個(gè)屈服準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)距離最遠(yuǎn)的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的情況，此時(shí)二者相差最大，也是六個(gè)點(diǎn)，四個(gè)平面應(yīng)力狀態(tài)(也可是平面應(yīng)變狀態(tài))，兩個(gè)純切應(yīng)力狀態(tài)，相差為？在什么狀態(tài)下兩個(gè)屈服準(zhǔn)則相同？什么狀態(tài)下差別最大？ Ⅰ共同點(diǎn)：①屈服準(zhǔn)則的表達(dá)式都和坐標(biāo)的選擇無(wú)關(guān)，等式左邊都是不變量的函數(shù)；②三個(gè)主應(yīng)力可以任意置換而不影響屈服，同時(shí)，認(rèn)為拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的作用是一樣的；③各表達(dá)式都和應(yīng)力球張量無(wú)關(guān)。=+(ζ達(dá)到某一值時(shí)，該點(diǎn)就進(jìn)入塑性狀體。C2Mises屈服準(zhǔn)則，數(shù)學(xué)表達(dá)式分別為maxⅢ屈服軌跡：兩向應(yīng)力狀態(tài)下屈服準(zhǔn)則的表達(dá)式在主應(yīng)力坐標(biāo)平面上的集合圖形是封閉的曲線，稱(chēng)為屈服軌跡，也即屈服表面與主應(yīng)力坐標(biāo)平面的交線。對(duì)數(shù)應(yīng)變可以看做是由相對(duì)線應(yīng)變?nèi)?duì)數(shù)得到的。；③伸長(zhǎng)類(lèi)變形，特征應(yīng)變?yōu)檎龖?yīng)變，另兩個(gè)應(yīng)變?yōu)樨?fù)應(yīng)變，ε1+ε3=應(yīng)變偏張量εij來(lái)表示；14)應(yīng)變速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的應(yīng)變稱(chēng)為應(yīng)變速率，俗稱(chēng)變形速度，用εamp。為切應(yīng)變；6)對(duì)數(shù)應(yīng)變：塑性變形過(guò)程中，在應(yīng)變主軸方向保持不變的情況下應(yīng)變?cè)隽康目偤?，記為它反映了物體變形的實(shí)際情況，故稱(chēng)為自然應(yīng)變或?qū)?shù)應(yīng)變；7)主應(yīng)變：過(guò)變形體內(nèi)一點(diǎn)存在有三個(gè)相互垂直的應(yīng)變方向(稱(chēng)為應(yīng)變主軸)，該方向上線元沒(méi)有切應(yīng)變，只有線應(yīng)變，稱(chēng)為主應(yīng)變，用εεε3yxtanθxy 1)位移：變形體內(nèi)任一點(diǎn)變形前后的直線距離稱(chēng)為位移；2)位移分量：位移是一個(gè)矢量，在坐標(biāo)系中，一點(diǎn)的位移矢量在三個(gè)坐標(biāo)軸上的投影稱(chēng)為改點(diǎn)的位移分量，一般用12)軸對(duì)稱(chēng)應(yīng)力狀態(tài)：當(dāng)旋轉(zhuǎn)體承受的外力為對(duì)稱(chēng)于旋轉(zhuǎn)軸的分布力而且沒(méi)有軸向力時(shí)，則物體內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)就處于軸對(duì)稱(chēng)應(yīng)力狀態(tài)。xz ③應(yīng)力張量不變量：已知一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài) ④主應(yīng)力：在某一斜微分面上的全應(yīng)力S和正應(yīng)力ζ重合，而切應(yīng)力η=0，這種切應(yīng)力為(熱效應(yīng)：塑性變形時(shí)金屬所吸收的能量，絕大部分都轉(zhuǎn)化成熱能的現(xiàn)象)一般來(lái)說(shuō)，冷變形時(shí)，隨著應(yīng)變速率的增加，開(kāi)始時(shí)塑性略有下降，以后由于溫度效應(yīng)的增強(qiáng)，塑性會(huì)有較大的回升；而熱變形時(shí)，隨著應(yīng)變速率的增加，開(kāi)始時(shí)塑性通常會(huì)有較顯著的降低，以后由于溫度效應(yīng)的增強(qiáng)，而使塑性有所回升，但若此時(shí)溫度效應(yīng)過(guò)大，已知實(shí)際變形溫度有塑性區(qū)進(jìn)入高溫脆區(qū)，則金屬的塑性又急速下降。在一般情況下，溫度由絕對(duì)零度上升到熔點(diǎn)時(shí)，可能出現(xiàn)幾個(gè)脆性區(qū)，包括低溫的、中溫的和高溫的脆性區(qū)。③鍛造組織要比鑄造組織的塑性好。另外多相組織中的脆性相也會(huì)使其塑性大為降低。①相組成的影響：?jiǎn)蜗嘟M織(純金屬或固溶體)比多相組織塑性好。⑤氫：氫脆和白點(diǎn)。Fe985℃)。③硫：形成共晶體時(shí)熔點(diǎn)降得很低(例如。塑性指標(biāo)，是為了衡量金屬材料塑性的好壞而采用的某些試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)量上的指標(biāo)。②相變超塑性要求具有相變或同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。在熱塑性加工中，由于再結(jié)晶的結(jié)果，被拉長(zhǎng)的晶粒變成細(xì)小的等軸晶，而纖維組織卻被很穩(wěn)定的保留下來(lái)直至室溫。當(dāng)金屬中有夾雜或第二相是，則它們會(huì)沿變形方向拉成細(xì)帶狀(對(duì)塑性雜質(zhì)而言)或粉碎成鏈狀(對(duì)脆性雜質(zhì)而言)，這時(shí)在光學(xué)顯微鏡下會(huì)很難分辨出晶粒和雜質(zhì)。彌散的第二相粒子能阻礙晶界的移動(dòng)，所以會(huì)遏制動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的進(jìn)行。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和靜態(tài)再結(jié)晶基本一樣，也會(huì)是通過(guò)形核與長(zhǎng)大來(lái)完成，其機(jī)理也是大角度晶界(或亞晶界)想高位錯(cuò)密度區(qū)域的遷移。Add：動(dòng)態(tài)再結(jié)晶容易發(fā)生在層錯(cuò)能較低的金屬，且當(dāng)熱加工變形量很大時(shí)。動(dòng)態(tài)回復(fù)是主要是通過(guò)位錯(cuò)的攀移、交滑移等實(shí)現(xiàn)的。如大型發(fā)電機(jī)上的護(hù)環(huán)零件(多用高錳奧氏體無(wú)磁鋼鍛制)。加工硬化的成因與位錯(cuò)的交互作用有關(guān)。②晶粒越細(xì)小，金屬的塑性就越好。①晶粒越細(xì)，變形抗力越大。6）塑性變形時(shí)，導(dǎo)致一些物理，化學(xué)性能的變化。5個(gè)獨(dú)立的滑移系啟動(dòng)才能保證。1）各晶粒變形的不同時(shí)性。分為分離工序和成形工序。精度低，生產(chǎn)率不高，用于單件小批量或大鍛件。分正擠壓、反擠壓和復(fù)合擠壓；適于(低塑性的)型材、管材和零件?？煞譃橐淮纬尚秃投渭庸?。剛性塊B、D為死區(qū)，隨壓頭以速度u相向運(yùn)動(dòng)；剛性塊A、C相對(duì)于B、D有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（速度間斷），其數(shù)值、方向可由速端圖（如圖9所示）完全確定。變形區(qū)由A、B、C、D四個(gè)剛性小塊組成（如圖8所示），此瞬間平砧頭速度為圖6解：首先，可根據(jù)動(dòng)可容條件建立變形區(qū)的速端圖，如圖7所示：圖7設(shè)沖頭的下移速度為。（1）證明接觸表面上的正應(yīng)力為：（2）并畫(huà)出接觸表面上的正應(yīng)力分布；（3）求接觸表面上的單位流動(dòng)壓力ｐ，（4）假如re＝100MM，Ｈ＝150MM,Ｓ=500MPa，求開(kāi)始變形時(shí)的總變形抗力Ｐ為多少噸？解：（1）證明該問(wèn)題為平行砧板間的軸對(duì)稱(chēng)鐓粗。假設(shè)板厚為t,圓板坯為理想剛塑性材料，材料的真實(shí)應(yīng)力為S，不計(jì)接觸面上的摩擦,且忽略凹?？谔幍膹澢?yīng),試用主應(yīng)力法證明圖示瞬間的拉深力為：（a）拉深示意圖（b）單元體圖1板料的拉深答：在工件的凸緣部分取一扇形基元體，如圖所示。（2）材料利用率高，流線分布合理。對(duì)于塑性金屬材料，密席斯準(zhǔn)則更接近于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)塑性變形體積不變條件，以及變形體在變形時(shí)保持連續(xù)形，不發(fā)生重疊和開(kāi)裂可知，垂直于dSD上的速度分量必須相等，即，而切向速度分量可以不等，造成①、②區(qū)的相對(duì)滑動(dòng)。解此總體方程，即可求得有限個(gè)節(jié)點(diǎn)的未知量（一般為速度或位移），進(jìn)而求得整個(gè)問(wèn)題的近似解，如應(yīng)力應(yīng)變、應(yīng)變速率等。5．何謂超塑性？答：延伸率超過(guò)100%的現(xiàn)象叫做超塑性。3．何謂冷變形、熱變形和溫變形？答：冷變形：在再結(jié)晶溫度以下（通常是指室溫）的變形。（√）15．碳鋼中冷脆性的產(chǎn)生主要是由于硫元素的存在所致。（）11．影響超塑性的主要因素是變形速度、變形溫度和組織結(jié)構(gòu)。（√）7．塑性就是柔軟性。（）3．靜水壓力的增加，對(duì)提高材料的塑性沒(méi)有影響。Ａ、大于；　　　　　　　　Ｂ、等于；Ｃ、小于；9．鋼材中磷使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性B。Ａ、密席斯；　　?。隆⑶姿辜?；Ｃ密席斯與屈雷斯加；5．由于屈服原則的限制，物體在塑性變形時(shí)，總是要導(dǎo)致最大的A散逸，這叫最大散逸功原理。二、下列各小題均有多個(gè)答案，選擇最適合的一個(gè)填于橫線上1．塑性變形時(shí)，工具表面的粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響　　A　　工件表面的粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響。18．鋼材中磷使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性降低。14．硫元素的存在使得碳鋼易于產(chǎn)生　　熱脆。10．鋼冷擠壓前，需要對(duì)坯料表面進(jìn)行　　　　磷化皂化　　　潤(rùn)滑處理。σz=。：