金属塑性成形原理知识点

2026/1/17 8:28:38

0,只留下两个下角标相同的分量称为主值)。

3. 金属塑性变形的主要机理(单晶体、多晶体)。滑移和孪生两种塑性变形机理的主要区别。 晶内变形包括滑移和孪生(单);晶间变形是晶粒之间的相对滑动和转动(多)。 ① 变形方式:孪生是使一部分晶体整体发生均匀的切变;而滑移则集中在一些滑移面上。 ② 变形后的位向 孪生使一个晶体的两部分沿一个公共晶面构成了镜面对称关系;而滑移则不改变晶体的位向。

③ 原子位移距离不同。孪生时,孪晶带中的原子沿孪生方向的位移量为原子间距的的分数值;而滑移为原子间距的整数倍。

④孪生变形困难,一般先滑移,滑移困难后,发生孪生,二者交替进行 。 4. 金属超塑性概念,超塑性的种类。影响材料超塑性的因素。

金属和合金具有超长变形能力且有大伸长率,无颈缩,低流动应力,易成型的特点。 细晶超塑性,相变超塑性。

应变速率,变形温度,组织结构,晶粒度,应力分布。 5. 提高金属塑性的主要途径。 ① 提高材料成分和组织的均匀性; ② 合理选择变形温度和应变速率; ③ 选择三向压缩性较强的变形方式; ④ 减小变形的不均匀性。

6. 应力偏张量和应力球张量的物理意义。

应力偏张量只能使物体产生形状变化,而不能使物体产生体积变化,为原应力张量分解出球张量后得到,存在三个不变量J1' ,J2' ,J3'。

应力球张量表示球应力状态只能使物体产生体积变化,而不能使物体产生形状变化;任何方向都是主方向且主应力相同无切应力。

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7. 体积不变条件。

θ=εx+εy+εz=0塑性变形时,三个线应变分量不全同号,绝对值大的与另外两个异号。 8. 平面应力状态及平面应变状态的特点,平面应变状态及轴对称应力应变关系的证明。 变形体内各质点在与某方向轴(例x)垂直的平面上没有应力作用,该方向为主方向;应力分量与该轴无关,对其偏导数为0所有应力分布可在xy面内表示出来。

9. Trssca、Mises准则的物理意义及几何意义,两个准则的相同点和不同点。其在π平面上的几何表示,它们为何种情况下差别最大? ① 意义:

屈雷斯加准则: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。 米赛斯准则:一定变形条件下,弹性形状改变能打到某一定值材料就屈服;π平面上为一个圆。 ② 共同点

屈服准则的表达式都和坐标的选择无关,等式左边都是不变量的函数;三个主应力可以任意置换而不影响屈服,同时认为拉应力和压应力的作用是一样的;各表达式都和应力球张量无关。 ③ 不同点

屈雷斯加没有考虑中间应力的影响,三个主应力大小顺序不知时,使用不便;

米赛斯考虑了中间应力的影响,使用方便。在平面应变情况下差别最大,最大相差15.5% 10. 弹性应力应变关系及塑性应力应变关系的特点。

弹性应力塑性应力 应变关系 应变关系 应力与应变是否呈线性关系 是 否 第 6 页

应力主轴是否与应变主轴重合 变形是否可逆 是 是 否 否 体积是否变化,泊松比=? 是,v<0.5 否,V=0.5

(1) 弹性 应力与应变呈线性关系,应力主轴与应变主轴重合;变形可逆与加载过程无关瞬时外载决定;可认为体积变化,泊松比v<0.5

(2) 塑性 应力与应变不成线性关系,应力主轴与应变主轴不一定重合;变形不可逆,与变形历史有关;可认为体积不变化,泊松比v=0.5;塑性变形过程存在加工硬化

11. 简单加载与复杂加载的应力分量变化特点,Levy-Mises增量理论的应力应变关系的基本假设及其表达式。应力应变的顺序对应关系。

(1) 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。 增量理论:

(2) 材料是刚塑性材料,即弹性应变增量为0,塑性应变增量就是总的应变增量。材料符合米屈服准则。每一加载瞬时,应力主轴与应变增量主轴重合。塑性变形时体积不变。

???s假设应变增量与应力偏量成正比,得Levy-Mises方程 d?ij??ij'd?d?ij??ij'd?d?x?d?y?d?z?d?1?d?2?d?3?0dλ——瞬时非负比例系数,加载时 dλ>0,卸载时dλ=0

12. 真实应力应变曲线的简化形式及近似表达式。 幂指数硬化曲线Y=B∈n次方

刚塑性硬化曲线Y=σs+B1∈m次方 钢塑性硬化直线Y=σs+B2∈

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理想钢塑性水平直线Y=σs 13. 变形温度及变形速度对真实应力应变曲线的影响。

(1) 冷变形时,温度效应显著,强化被软化所抵消,最终表现出的是:变形速度的影响不明显,动态时的真实应力-应变曲线比静态时略高一点,差别不大。

(2) 在高温变形时温度效应小,变形速度的强化作用显著,动态热变形时的真实应力-应变曲线必静态时高出很多。

(3) 温变形时动态真实应力-应变曲线比静态时的曲线增高的程度小于热变形时的情况。 (4) 高温变形时速度影响大,低温变形时速度影响小。

14. 摩擦产生的相关学说,常用的摩擦条件及数学表达式,塑性成形过程摩擦的基本分类及特点。影响摩擦系数的主要因素。

(1)表面凹凸学说、分子吸附学说、粘着理论

(2)库伦摩擦条件:T=μPn或τ=μσn正压力不大,变形量小;常摩擦力条件:τ=mK,当m=1为最大摩擦力条件

(3)干摩擦、边界摩擦、流体摩擦。特点:伴随有变形金属的塑性流动;接触面上压强高;实际接触面积大;不断有新的摩擦面产生;常在高温下产生摩擦。

(4)金属种类和化学成分;工具的表面状态;接触面上的单位压力;变形温度;变形速度 15. 塑性成形过程中出现的主要质量问题,塑性成型件进行质量分析的一般过程及分析方法。 (1)加热,过热、过烧、加热裂纹、铜脆、脱碳、增碳;工艺,大晶粒、晶粒不均匀、裂纹、锻造折叠、穿流、带状组织;冷却,冷却裂纹、网状碳化物。

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