【文章內(nèi)容簡介】 塑性變形是歷次變形的疊加結(jié)果，并不一定是單值地對應(yīng)于應(yīng)力狀態(tài)，或者說與應(yīng)力狀態(tài)不同步。因此每一瞬間的應(yīng)力狀態(tài)并不一定與全量應(yīng)變相對應(yīng)，全量應(yīng)變的應(yīng)用受到很大限制。但是，在加載中，每一瞬間的應(yīng)力狀態(tài)一般與增量應(yīng)變相對應(yīng)。所以塑性變形的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系要用增量理論。 16LevyMises 增量理論與 PrandtlReuss 增量理論的主要區(qū)別 是什么？各適用于何種情況？ 答案： LevyMises 增量理論與 PrandtlReuss 增量理論的主要區(qū)別是后者考慮了物體的彈性變形而前者沒有。 17LevyMises 增量理論通常用于求解大塑性變形，而 PrandtlReuss 增量理論通常用于求解小彈塑性變形。 18塑性變形時應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系有何特點 ?為什么說塑性變形時應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系與加載歷史有關(guān) ? 19簡述 LevyMises 理論和 PrandtlReuss 理論的異同？ 答案： (要點 )： 1)PrandtlReuss 理論與 LevyMises 理論的差 別就在于前者考慮了彈性變形而后者不考慮彈性變形； 2) LevyMises 理論僅適用于大應(yīng)變，無法求彈性回跳及殘余應(yīng)力場問題， PrandtlReuss 理論主要用于小應(yīng)變及求解彈性回跳及殘余應(yīng)力問題。 3) 兩個理論都著重指出了塑性應(yīng)變增量與應(yīng)力偏量之間的關(guān)系，即 dεijp=σij’dλ 。 20用 LevyMises 增量理論說明“平面變形時沒有變形方向的正應(yīng)力等于其它兩個方向正應(yīng)力的平均值”這一結(jié)論。 21變形抗力的大小對加工生產(chǎn)有何意義？對制品性能有何意義？ 加工硬化即隨著變形程度的增加，金屬的強度、硬度增 加，而塑性韌性降低的現(xiàn)象。 加工硬化是金屬塑性變形時的一個重要特性，是強化金屬的重要途徑。特別是對于不能用熱處理方法強化的材料，借助冷塑性變形來提高其力學性能就顯得更為重要。 但加工硬化對金屬塑性成形也有不利的一面。它使金屬的塑性下降，變形抗力升高，繼續(xù)變形越來越困難。特別是對于高硬化速率金屬的多道次成形更是如此。 22何謂最小阻力定律？試分析不同輥徑軋制板材時金屬縱橫向變形規(guī)律。 答案：最小阻力定律：當物體各質(zhì)點有在不同方向移動的可能時，變形物體內(nèi)的每一個質(zhì)點都將沿其最小阻力方向移動。 用相同厚度坯料軋制 相同厚度板材的情況下，若輥徑較大，則接觸弧較長，金屬向縱向流動的區(qū)域相對較小，向橫向流動的區(qū)域相對較大，軋件寬展較大，如圖a；而若輥徑較小，則接觸弧較短，金屬向縱向流動的區(qū)域相對較大，向橫向流 動的區(qū)域相對較小，軋件寬展較小，如圖 b。 23減少不均勻變形的主要措施有哪些？ 通常采用如下措施： (1) 盡量減小接觸摩擦的有害影響； (2) 正確地選擇變形溫度 — 速度制度； (3) 合理設(shè)計工具形狀和正確地選擇坯料； (4) 盡量使坯料的成分和組織均勻。 24消除殘余應(yīng)力的方法有哪些？ (1) 減小材料在加工 和處理過程中所產(chǎn)生的不均勻變形； (2) 對加工件進行熱處理 (3) 進行機械處理。 25何謂熱效應(yīng)與溫度效應(yīng)？它對塑性加工有何影響？ 從能量觀點看，塑性變形時金屬所吸收的能量，絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能，這種現(xiàn)象稱為熱效應(yīng)。 塑性變形熱能，除一部分散失到周圍介質(zhì)中，其余的使變形體溫度升高，這種由于塑性變形過程中所產(chǎn)生的熱量而使變形體溫度升高的現(xiàn)象，稱為溫度效應(yīng)。 26金屬塑性變形過程的溫度 —— 速度規(guī)程應(yīng)如何確定？ 答案： 27金屬材料在熱塑性加工后可能發(fā)生哪些軟化過程？ 金屬材料在熱塑性加工結(jié)束后可能發(fā)生的哪些軟 化過程包括：靜態(tài)回復、靜態(tài)再結(jié)晶、亞動態(tài)再結(jié)晶。 熱塑性變形對金屬組織有如下影響： 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) 形成帶狀組織。 5) 改善偏析。 29簡述變形條件對金屬塑性影響的一般規(guī)律。 (要點 )： 1)隨著溫度的升高，塑性增加，但是這種增加并非簡單的線性上升，中間可能存在脆性區(qū)； 2) 在較低的應(yīng)變速率范圍內(nèi)提高應(yīng)變速率時，塑性的降低；當應(yīng)變速率較大時，塑性基本上不再隨應(yīng)變速率的增加而降低；當應(yīng)變速率更大時塑性回升。 3) 靜水壓力越 大，金屬的塑性越好；反之，則金屬的塑性越差； 4) 壓縮應(yīng)變有利于塑性的發(fā)揮，而拉伸應(yīng)變則對塑性不利。 30何謂熱效應(yīng)與溫度效應(yīng)？它對塑性加工有何影響？ 塑性變形時金屬所吸收的能量，絕大部分將轉(zhuǎn)化為熱能，這種現(xiàn)象稱為熱效應(yīng)。塑性變形熱能除一部分散失到周圍介質(zhì)中外，其余部分將使變形體溫度升高，這種由于塑性變形過程中所產(chǎn)生的熱量而使變形體溫度升高的現(xiàn)象，稱為溫度效應(yīng)。 上述溫度效應(yīng)一般情況下將提高金屬的塑性，有利于塑性加工的進行，但也有情況下會使金屬溫度處于高溫脆性區(qū)而不利于塑性加工，若溫度上升較高而使工件過熱過 燒，則對制品性能有不良影響。 31試分析影響金屬塑性的主要因素。 (1) 金屬的化學成分：純金屬塑性好于合金；雜質(zhì)元素通常都會引起脆性，降低塑性；各種合金對塑性有不同的影響。 (2) 金屬的組織：單相組織 (純金屬或固溶體 )比多相組織塑性好；第二相的性質(zhì)，形狀、大小、數(shù)量和分布狀態(tài)的不同，其對塑性的影響程度亦不同；細晶組織比粗晶組織具有更好的塑性；鑄造組織由于具有粗大的柱狀晶粒和偏析、夾雜、氣泡、疏松等缺陷，故使金屬塑性降低。 (3) 變形溫度：隨著溫度的升高，塑性增加，但是這種增加并非簡單的線性上升。 (4) 應(yīng)變速率：應(yīng)變速率的增加，既有使金屬塑性降低的一面，又有使金屬塑性增加的一面，這兩方面因素綜合作用的結(jié)果，最終決定了金屬塑性的變化?？偟恼f來，熱變形時應(yīng)變速率對金屬塑性的影響較之冷變形時的大。再者，隨著變形溫度的不同，應(yīng)變速率對塑性的各影響機理所起的作用也不相同； (5) 變形力學條件：靜水壓力越大，也即在主應(yīng)力狀態(tài)下壓應(yīng)力個數(shù)越多、數(shù)值越大時，金屬的塑性越好；反之，若拉應(yīng)力個數(shù)越多、數(shù)值越大，即靜水壓力越小時，則金屬的塑性越差。壓縮應(yīng)變有利于塑性的發(fā)揮，而拉伸應(yīng)變則對塑性不利；具有三向壓縮主應(yīng)力圖和 兩向壓縮一向拉伸主應(yīng)變圖的塑性加工方法，最有利于發(fā)揮金屬的塑性。 (6) 其他因素：在不連續(xù)變形 (或多次分散變形 )的情況下，金屬的塑性亦能得到提高，特別是低塑性金屬熱變形時更為明顯。變形體尺寸越大，塑性越低；但當變形體的尺寸 (體積 )達到某一臨界值時，塑性將不再隨體積的增大而降低。 32畫出如下薄板軋制時的外力。 V1V2VV 33畫出如圖所示平砧壓縮矩形件時變形區(qū)各點的應(yīng)力狀態(tài)圖示。 (設(shè)垂直于紙面方向不變形 ) A BC D EFYX 答案： A B CD E F 34畫出如圖所示圓棒拉拔過程變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。 答案： σijεij 35畫出寬 板塑性彎曲時內(nèi)、外區(qū)的變形力學圖示。 答案： 外區(qū)：σBσθσrεθεr 內(nèi)區(qū)：σBσθσrεθεr 36試畫出 圓筒件拉深時工件各部分的變形力學圖示。 答案： σθσrσtεrεtεθ 四 計算題 1 試證明主應(yīng)力為一點應(yīng)力狀態(tài)中任意斜面上正應(yīng)力的極值？ 設(shè) 321 ??? ?? ，則在主坐標空間任意斜面上正應(yīng)力為 232221 nml ???? ??? 由于 1222 ??? nml 故 ? ? ? ? ? ?332322312232221 1? ????????? ? ?????????? mlmlml 同理 1??? 得證。 2 已知某點的應(yīng)力分量為 ? ?M P aζij??????????????8505420005 ，試用應(yīng)力莫爾圓求主應(yīng)力，主切應(yīng)力并圖示其作用面？ 42855 21 2321212232331315222y z y zyz? ? ? ??????????????????? ? ? ????????? ? ? ??? ? ? ??? ? ? ? 3 試指出塑性變形狀態(tài)下，應(yīng)力狀態(tài) M P a10523281314????????????? 所對應(yīng)的變形類型和變形力學圖？ ? ?3130370 10 3039。 10 50 2030 20 2039。 70 10 3039。 39。 10 50 20 1010 00 039。 30 20 20m x y zx m x y x zi j y x y m y zzx zy z mx x y x zy x y y zzx zy zJ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ????? ? ?? ? ? ? ???? ???? ??? ? ? ???