塑性简答题.docx

1．请简述有限元法的思想。
答：有限元法的基本思想是：
(1) 把变形体看成是有限数目单元体的集合，单元之间只在指定节点处铰接，再无任何关连，通过这些节点传递单元之间的相互作用。如此离散的变形体，即为实际变形体的计算模型；
(2) 分片近似，即对每一个单元选择一个由相关节点量确定的函数来近似描述其场变量（如速度或位移）并依据一定的原理建立各物理量之间的关系式；
(3) 将各个单元所建立的关系式加以集成，得到一个与有限个节点相关的总体方程。
解此总体方程，即可求得有限个节点的未知量（一般为速度或位移），进而求
得整个问题的近似解，如应力应变、应变速率等。
所以有限元法的实质，就是将具有无限个自由度的连续体，简化成只有有限个自由度的单元集合体，并用一个较简单问题的解去逼近复杂问题的解。
2. Levy-Mises 理论的基本假设是什么？
答： Levy-Mises 理论是建立在以下四个假设基础上的：
(1) 材料是刚塑性材料，即弹性应变增量为零，塑性应变增量就是总的应变增量；
(2) 材料符合 Mises 屈服准则，即 ；
(3) 每一加载瞬时，应力主轴与应变增量主轴重合；
(4) 塑性变形时体积不变，即 ，所以应变增量张量就是应变增量偏张量，即 。
3．在塑性加工中润滑的目的是什么？影响摩擦系数的主要因素有哪些？
答：（1）润滑的目的是:减少工模具磨损；延长工具使用寿命；提高制品质量；降低金属变形时的能耗。
（2）影响摩擦系数的主要因素：
1）金属种类和化学成分；
2）工具材料及其表面状态；
3）接触面上的单位压力；
4）变形温度；
5）变形速度；
6）润滑剂
4．简述在塑性加工中影响金属材料变形抗力的主要因素有哪些？
答：（1）材料（化学成分、组织结构）；
（2）变形程度；
（3）变形温度；
（4）变形速度；
（5）应力状态；
（6）接触界面（接触摩擦）
5．为什么说在速度间断面上只有切向速度间断，而法向速度必须连续？
答：现设变形体被速度间断面SD分成①和②两个区域；在微段dSD上的速度间断情况如下图所示。
根据塑性变形体积不变条件，以及变形体在变形时保持连续形，不发生重叠和开裂可知，垂直于dSD上的速度分量必须相等，即，而切向速度分量可以不等，造成①、②区的相对滑动。其速度间断值为

6．何谓屈服准则？常用屈服准则有哪两种？试比较它们的同异点？
答：（1）屈服准则：只有当各应力分量之间符合一定的关系时，质点才进入塑性状态，这种关系就叫屈服准则。
（2）常用屈服准则：密席斯屈服准则与屈累斯加屈服准则。
（3）同异点：在有两个主应力相等的应力状态下，两者是一致的。对于塑性金属材料，密席斯准则更接近于实验数据。在平面应变状态时，两个准则的差别最大为15.5%
7. 简述塑性成形中对润滑剂的要求。
答：（1）润滑剂应有良好的耐压性能，在高压作用下，润滑膜仍能吸附在接触表面上，保持良好的润滑状态；
（2）润滑剂应有良好耐高温性能，在热加工时，润滑剂应不分解，不变质；
（3）润滑剂有冷却模具的作用；
（4）润滑剂不应对金属和模具有腐蚀作用；
（5）润滑剂应对人体无毒，不污染环境；
（6）润滑剂要求使用、清理方便、来源丰富、价格便宜等。
8．简述金属塑性加工的主要优点?
答：（1）结构致密，组织改善，性能提高。
（2）材料利用率高，流线分布合理。
（3）精度高，可以实现少无切削的要求。
（4）生产效率高。
二、简答题（共15分）
1、冷热变形形成的纤维组织有何异同？如何消除？（4分）答：相同：冷热变形纤维组织都是沿纤维方向强度高，使材料呈各向异性。（1分）不同：冷变形纤维组织是晶粒被拉长，拉细压扁呈现纤维状。而热变纤维组织是热变形时，非金属杂质、第二相各种缺陷沿最大变形方向被拉长。（1分）消除措施：冷变形纤维组织用完全再结晶退火。（1分）热变形纤维组织：熔炼尽可能除杂，铸锭细化晶粒，采用长时间高温均匀化退火，加工时变换加工方向。
2、什么是动态回复和动态再结晶？铝合金等高层错能金属在热变形过程中为何不易发生动态再结晶？（4分）答：一般将热变形过程中，在应力状态作用下所发生的回复与再结晶过程称为动态回复和动态再结晶，以区别冷变形后退火过程中、热变形的各道次之间以及热变形后在空气中冷却时所发生的、属于静态的回复与再结晶过程。（2分）铝合金等高层错能金属，扩展位错宽度小，不全位错易束集，在热变形过程中位错的交滑移和攀移很容易进行，产生充分的动态回复，致使剩余的形变储能不足以引发动态再结晶。因此，通常认为动态回复为这类金属在热变形过程中的主要或惟一软化机制。（2分）
3、 画出挤压、拉拔、平辊轧制三种加工方式的变形力学图。对于低塑性材料开坯，选用那一种方式有利于塑性发挥。（4分）
答：主应力图：（2分）
挤压 拉拔 平辊轧制
主应变图：（1分）
挤压 拉拔 平辊轧制
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。
4、 应力张量不变量和应力偏量不变量的物理意义各是怎样的？（3分）
答：：反映了变形体体积改变的剧烈程度。（1分）：反映了变形体形状改变的剧烈程度。（1分）
：反映了塑性变形的类型。（1分）