【正文】 工件表面的粗糙度對摩擦系數(shù)的影響。 Ａ、纖維組織； Ｂ、變形織構(gòu)； Ｃ、流線； 三、判斷題 1．按密塞斯屈服準(zhǔn)則所得到的最大摩擦系數(shù)μ =。 Ａ、大于； Ｂ、等于； Ｃ、小于； 9．鋼材中磷使鋼的強度、硬度提高，塑性、韌性 B。 Ａ、熱脆性； Ｂ、冷脆性； Ｃ、蘭脆性； 7．應(yīng)力狀態(tài)中的 B 應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。 Ａ、密席斯； Ｂ、屈雷斯加； 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，總是要導(dǎo)致最大的A 散逸，這叫最大散逸功原理。 Ａ、理想塑性材料； Ｂ、理想彈性材料； Ｃ、硬化材料； 3．用近似平衡微分方程和近似塑性條件求解塑性成形問題的方法稱為 B 。 二、下列各小題均有多個答案，選擇最適合的一個填于橫線上 1．塑性變形時，工具表面的粗糙度對摩擦系數(shù)的影響 A 工件表面 的粗糙度對摩擦系數(shù)的影響。 38．塑性指標(biāo)的常用測量方法拉伸試驗法與壓縮試驗法。 36．鋼材中磷使鋼的強度、硬度提高，塑性、韌性降低。 34．應(yīng)力狀態(tài)中的壓 應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。 32．硫元素的存在使得碳鋼易于產(chǎn)生熱脆 。 30．材料在一定的條件下，其拉伸變形的延伸率超過１００％的現(xiàn)象叫超塑性。 28．鋼冷擠壓前，需要對坯料表面進行磷化皂化 潤滑處理。 26．對數(shù)應(yīng)變的特點是具有真實性、可靠性和可加 。 z=。 21．影響金屬塑性的主要因素有： 化學(xué)成分、組織、變形溫度、變形速度、應(yīng)力狀態(tài)。 ： 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。 1常用的摩擦條件及其數(shù)學(xué)表達式。 其中變形是主要的，而變形是次 要的，一般僅起調(diào)節(jié)作用。 1金屬的超塑性分為和兩大類。 1金屬塑性成形有如下特點： 、。 ，必然有一個應(yīng)力場和與之對應(yīng)的速度場，它們滿足全部的靜可容和動可容條件 ，此唯一的應(yīng)力場和速度場，稱之為真實應(yīng)力場和真實速度場，由此導(dǎo)出的載荷，即為真實載荷，它是唯一的。 ，在塑性流動平面上滑移線上任一點的切線方向即為該點的最大切應(yīng)力方向。 年法國工程師屈雷斯加（ ）根據(jù)庫倫在土力學(xué)中研究成果，并從他自已所做的金屬擠壓試驗，提出材料的屈服與最大切應(yīng)力有關(guān)，如果采用數(shù)學(xué)的方式，屈雷斯加屈服條件可表述為。 ＝＋ 變張量，請寫出其八面體線變與八面體切應(yīng)變的表達式。 ，在原來變形的金屬中會重 新形成新的無畸變的等軸晶，直至完全取代金屬的冷變形組織的過程。成形過程中變形區(qū)坯料的徑向拉應(yīng)力ζ 1 和切向壓應(yīng)力ζ 3 的平面應(yīng)力狀態(tài)下變形，當(dāng)切向壓應(yīng)力ζ 3 達到失穩(wěn)臨界值時，坯料將產(chǎn)生失穩(wěn)起皺。壓縮失穩(wěn)的主要影響因素是剛度參數(shù)，它在塑性成形中主要表現(xiàn)為坯料的彎曲和起皺，在彈性和塑性變形范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生； 拉伸失穩(wěn)的主要影響因素是強度參數(shù)，它主要表現(xiàn)為明顯的非均勻伸長變形，在坯料上產(chǎn)生局部變薄或變細的現(xiàn)象，其進一步發(fā)展是坯料的拉斷和破裂，它只產(chǎn)生于塑性變形范圍內(nèi)。必要時利用奧氏體再結(jié)晶規(guī)律進行高溫正火來細化晶粒。如果變形量較小時，應(yīng)適當(dāng)降低變形溫度。 ②采用適當(dāng)?shù)淖冃纬潭群妥冃螠囟?。它們的細化作用主?在于：當(dāng)液態(tài)金屬凝固時，那些高熔點化合物起彌散的結(jié)晶核心作用，從而保證獲得極細晶粒。對晶粒的影響，除以上三個基本因素外，還有變形速度、原始晶粒度和化學(xué)成分等。機械阻礙物的作用主要表現(xiàn)在對晶界的釘扎作用上。 3)機械阻礙物 :機械阻礙物的存在形式分兩類：一類是鋼在冶煉凝固時從液相直接析出的，顆粒比較大，成偏 析或統(tǒng)計分布； 另一類是鋼凝固后，在繼續(xù)冷卻過程中從奧氏體晶粒內(nèi)析出的，顆粒十分細小，分布在晶界上。一般認為，該區(qū)是在變形時先形成變形織構(gòu)，經(jīng)再結(jié)晶后形成了織構(gòu)大晶粒所致。當(dāng)變形量足夠大時，出現(xiàn)了第二個大晶粒區(qū)。在再結(jié)晶時，這些受到變形的局部地區(qū)會產(chǎn)生再結(jié)晶核心，由于產(chǎn)生的核心數(shù)目不多，這些為數(shù)不多的核心將不斷長大直到它們互相接觸，結(jié)果獲得了粗大晶粒。臨界變形區(qū)是屬于一種小變形量范圍。 2)變形程度：熱變形的晶粒大小與變形程度之間的關(guān) 系和 517相似。隨著溫度的升高，原子 (特別是晶界原子 )的移動、擴散能力不斷增強，晶粒之間并吞速度加劇，晶粒的這種長大可以在很短的時間內(nèi)完成。下面討論這三個基本參數(shù)對晶粒大小的影響。 ？一般情況下，晶粒細化可以提高金屬材料的屈服強度、疲勞強度、塑性和沖擊韌度，降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度。鋼的本事晶粒度一般反映鋼的冶金質(zhì)量，它表征鋼的工藝特性； 鋼的奧氏體實際晶粒度是指鋼加熱到某一溫度下獲得奧氏體晶粒大小。 ？ 1)增加靜水壓力； 2)選擇和控制合適的變形溫度和變形速度； 3)采用中間退火，以便消除變形過程中產(chǎn)生的硬化、變形不均勻、殘余應(yīng)力等； 4)提高原材料的質(zhì)量。 ②組織分析：塑性成形中的裂紋一般發(fā)生在組織不均勻或帶有某些缺陷的材料中，同時，金屬的晶界往往是缺陷比較集中的地方，因此，塑性成形件中的裂紋一般產(chǎn)生于晶界或相界處。這些應(yīng)力超過極限值時都會使材料發(fā)生破壞 (產(chǎn)生裂紋 )。塑性成形過程中，材料內(nèi)部的應(yīng)力除了由 外力引起外，還有由于變形不均勻而引起的附加應(yīng)力。 物體在外力的作用下，其內(nèi)部各點處于一定的應(yīng)力狀態(tài)，在不同的方位將作用有不同的正應(yīng)力及切應(yīng)力。 ①力學(xué)分析：能否產(chǎn)生裂紋，與應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)變積累、應(yīng)變速率及溫度等很多因素有關(guān)。 一般過程：調(diào)查原始情況→弄清質(zhì)量問題→試驗研究分析→提出解決措施； 分析方法：低倍組織試驗、金 相試驗及金屬變形金屬變形流動分析試驗。 ？對塑性成形件進行質(zhì)量分析，是檢驗成形件的質(zhì)量的一種手段，能夠?qū)Τ尚渭鞒鲚^為全面的評估，指明成形件能否使用和在使用過程中應(yīng)該注意的問題，可有效防止不必要的安全事故和經(jīng)濟損失。一般情況下很難做到比例加載，但滿足幾個條件可實現(xiàn)比例加載。 ？為什么？在什么情況下這種積分才能成立？一般情況下是對應(yīng)變增量積分是不等于全量應(yīng)變的，因為一般情況下塑性變形時全量應(yīng)變主軸與與應(yīng)力主軸不一定重合。 點？為什么說塑性變形時應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系與加載歷史有關(guān)？在塑性變形時，應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系有如下特點： ①應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系時非線性的，因此，全量應(yīng)變主軸與應(yīng)力主軸不一定重合； ②塑性變形時可以認為體積不變，即應(yīng)變球張量為零，泊松比 υ=； ③對于應(yīng)變硬化材料，卸載后在重新加載時的屈服應(yīng)力就是卸載時的屈服應(yīng)力，比初始屈服應(yīng)力要高； ④塑性變形時不可逆的，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。 ： 1)增量理論：又稱流動理論，是描述材料處于塑性狀態(tài)時，應(yīng)力與應(yīng)變增量或應(yīng)變速率之間關(guān)系的理論，它是針對加載過程中的每一瞬間的應(yīng)力狀態(tài)所確定的該瞬間的應(yīng)變增量，這樣就撇開了加載歷史的影響； 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。 Ⅱ兩個屈服準(zhǔn)則相同的情況在屈服軌跡上兩個屈服準(zhǔn)則相交的點表示此時兩個屈服準(zhǔn)則相同，有六個點，四個單向應(yīng)力狀態(tài)，兩個軸對稱應(yīng)力狀態(tài)。 ？在什么狀態(tài)下兩個屈服準(zhǔn)則相同？什么狀態(tài)下差別最大？Ⅰ共同點： ①屈服準(zhǔn)則的表達式都和坐標(biāo)的選擇無關(guān)，等式左邊都是不變量的函數(shù)； ②三個主應(yīng)力可以任意置換而不影響屈服，同時，認為拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的作用是一樣的； ③各表達式都和應(yīng)力球張量無關(guān)。 Tresca 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)的一點的最大切應(yīng)力η max 達到 某一值時，該點就進入塑性狀體。 ？如何表述？分別寫出其數(shù)學(xué)表達式。對各向同性的理想塑性材料，則屈服表面是連續(xù)的，屈服表面不隨塑性流動而變化。 ： Ⅰ屈服準(zhǔn)則：在一定的變形條件 (變形溫度、變形速度等 )下，只有當(dāng)各應(yīng)力分量之間符合一定關(guān) 系時，質(zhì)點才開始進入塑性狀態(tài)，這種關(guān)系稱為屈服準(zhǔn)則，也稱塑性條件，它是描述受力物體中不同應(yīng)力狀態(tài)下的質(zhì)點進入塑性狀態(tài)并使塑性變形繼續(xù)進行所必須遵守的力學(xué)條件； Ⅱ屈服表面：屈服準(zhǔn)則的數(shù)學(xué)表達式在主應(yīng)力空間中的幾何圖形是一個封閉的空間曲面稱為屈服表面。它具有如下特點： ①對數(shù)應(yīng)變有可加性，而相對應(yīng)變?yōu)椴豢杉討?yīng)變； ②對數(shù)應(yīng)變?yōu)榭杀葢?yīng)變，相對應(yīng)變?yōu)椴豢杀葢?yīng)變； ③相對應(yīng)變不能表示變形的實際情況，而且變形程度愈大，誤差也愈大。如用主應(yīng)變簡圖來表示應(yīng)變狀態(tài)，根據(jù)體積不變條件和特征應(yīng)變，則塑性變形只能有三種變形類型①壓縮類變形，特征應(yīng)變?yōu)樨搼?yīng)變 (即ε 1＜0) 另兩個應(yīng)變?yōu)檎龖?yīng)變，ε 2 +ε 3 = .ε 1 ； ②剪切類變形 (平面變形 )，一個應(yīng)變?yōu)榱?，其他兩個應(yīng)變大小相等，方向相反，ε 2 =0，ε 1= .ε 3 ； ③伸長類變形，特征應(yīng)變?yōu)檎龖?yīng)變，另兩個應(yīng)變?yōu)樨搼?yīng)變，ε1 = .ε 2 .ε 3 。應(yīng)變偏張量εij / 表示變形單元體形狀的變化； 應(yīng)變球張量δ ijε m 表示變單元體體積的變化； 塑性變形時，根據(jù)體積不變假設(shè)，即ε m = 0，故此時應(yīng)變偏張量即為應(yīng)變張量 ？其原因何在？塑性變形時應(yīng)變偏張量就是應(yīng)變張量，這是根據(jù)體積不變假設(shè)得到的，即ε m = 0，應(yīng)變球張量不存在了。角的方向上存在三對各自相互垂直的線元，它們的切 應(yīng)變有極值，稱為主切應(yīng)變； 9)最大切 應(yīng)變：三對主切應(yīng)變中，絕對值最大的成為最大切應(yīng)變； 10)應(yīng)變張量不變量： 11)主應(yīng)變簡圖：用主應(yīng)變的個數(shù)和符號來表示應(yīng)變狀態(tài)的簡圖； 12)八面體應(yīng)變：如以三個應(yīng)變主軸為坐標(biāo)系的主應(yīng)變空間中，同樣可作出正八面體，八面體平面的法線方向線元的應(yīng)變稱為八面體應(yīng)變 13)應(yīng)變增量：產(chǎn)生位移增量后，變形體內(nèi)質(zhì)點就有相應(yīng)無限小的應(yīng)變增量，用 dε ij 來表示； 14)應(yīng)變速率：單位時間內(nèi)的應(yīng)變稱為應(yīng)變速率，俗稱變形速度，用ε amp。對于各向同性材料，可以認 為小應(yīng)變主方向與應(yīng)力方向重合； 8)主切應(yīng)變：在與應(yīng)變主方向成177。 應(yīng)力偏張量只能產(chǎn)生形狀變化，而不能使物體產(chǎn)生體積變化，材料的塑性變形是由應(yīng)力偏張量引起的； 應(yīng)力球張量不能使物體產(chǎn)生形狀變化 (塑性變形 )，而只能使物體產(chǎn)生體積變化。實例：圓柱體平砧均勻鐓粗、錐孔模均勻擠壓和拉拔 (有徑向正應(yīng)力等于周向正應(yīng)力 )。實例：軋制板、帶材，平面變形擠壓和拉拔等。 ： ①張量：由若干個當(dāng)坐標(biāo)系改變時滿足轉(zhuǎn)換關(guān)系的分量所組成的集合稱為張量； ②應(yīng)力張量：表示點應(yīng)力狀態(tài)的九個分量構(gòu)成一個二階張量，稱為應(yīng)力張量； .ζη η .x xy xz③應(yīng)力張量不變量：已知一點的應(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 零的微分面稱為主平面，主平面上的正應(yīng)力叫做主應(yīng)力； ⑤主切應(yīng)力：切應(yīng)力達到極值的平面稱為主切應(yīng)力平面，其面上作用的切應(yīng)力稱為主切應(yīng)力⑥最大切應(yīng)力：三個主切應(yīng)力中絕對值最大的一個，也就是一點所有方位切面上切應(yīng)力最大的，叫做最大切應(yīng)力η max⑦主應(yīng)力簡圖：只用主應(yīng)力的個數(shù)及符號來描述一點應(yīng)力狀態(tài)的簡圖稱為主應(yīng)力圖： ⑧八面體應(yīng)力：在主軸坐標(biāo)系空間八個象限中的等傾微分面構(gòu)成一個正八面體，正八面體的每個平面稱為八面體平面，八面體平面上的應(yīng)力稱為八面體應(yīng)力； ⑨等效應(yīng)力：取八面體切應(yīng)力絕對值的 3 倍所得之參量稱為等效應(yīng)力⑩平面應(yīng)力狀態(tài)：變形體內(nèi)與 某方向垂直的平面上無應(yīng)力存在，并所有應(yīng)力分量與該方向軸無關(guān)，則這種應(yīng)力狀態(tài)即為平面應(yīng)力狀。 ？冷變形和熱變形時變形速度對塑性的影響有何不同？溫度效應(yīng)：由于塑性變形過程中產(chǎn)生的熱量使變形體溫度升高的現(xiàn)象。下圖是以碳鋼為例：區(qū)域Ⅰ，塑性極低 — 可能是由與原子熱振動能力極低所致，也可能與晶界組成物脆化有關(guān)； 區(qū)域Ⅱ，稱為藍脆區(qū) (斷口呈藍色 )，一般認為是氮化物、氧化物以沉淀形式在晶界、滑移面上析出所致，類似于時效硬化。 ？就大多數(shù)金屬而言，其總體趨勢是：隨著溫度的升高，塑 性增加，但是這種增加并不是簡單的線性上升； 在加熱過程中的某些溫度區(qū)間，往往由于相態(tài)或晶粒邊界狀態(tài)的變化而出現(xiàn)脆性區(qū)，使金屬的塑性降低。鑄造組織由于具有粗大的柱狀晶和偏析、夾雜、氣泡、疏松等缺陷，故使金屬塑性降低。由于細晶粒金屬的變形不均勻性較小，由此引起的應(yīng)力集中必然也較小，內(nèi)應(yīng)力分布較均勻，因而金屬在斷裂前可承受的塑性變形量就越大。 ②晶粒度的影響：晶粒越細小，金屬的塑性也越好。