《金屬塑性加工原理》試題及答案

1、1一、簡述一、簡述“經(jīng)典塑性力學經(jīng)典塑性力學”的主要內(nèi)容，以及的主要內(nèi)容，以及“現(xiàn)代塑性力學現(xiàn)代塑性力學”的發(fā)展概況（選發(fā)展概況（選2～3個發(fā)展方向加以簡單介紹）個發(fā)展方向加以簡單介紹）（2020分）分）答：“經(jīng)典塑性力學經(jīng)典塑性力學”的主要內(nèi)容的主要內(nèi)容經(jīng)典塑性理論主要基于凸性屈服面、正交法則和塑性勢等概念，描述的是一種均勻連續(xù)的介質(zhì)在外力作用下產(chǎn)生不可恢復的位移或滑移現(xiàn)象的唯象平均。經(jīng)典塑性理論主要基于以下三個方面：（1）初始屈服準

2、則；（2）強化準則；（3）流動規(guī)則。經(jīng)典塑性力學的三個假設(1)(1)傳統(tǒng)塑性勢假設。傳統(tǒng)塑性勢假設。眾所周知傳統(tǒng)塑性勢是從彈性勢借用過來的并非由固體力學原理導出。因此這是一條假設。按傳統(tǒng)塑性勢公式即可得出塑性主應變增量存在如下比例關系:(1)式中Q為塑性勢函數(shù)?？赏谱C塑性主應變增量與主應力增量有如下關系:(2)由式(1)知式(2)中矩陣[Ap]中的各行元素必成比例即有(3)且[Ap]的秩為1它只有一個基向量表明這種情況存在一個勢函數(shù)。

3、由式(1)或式(2)或傳統(tǒng)塑性勢理論都可推知塑性應變增量的方向只與應力狀態(tài)有關而與應力增量無關所以它的方向可由應力狀態(tài)事先確定。傳統(tǒng)塑性勢假設數(shù)學上表現(xiàn)為[Ap]中各行元素成比例及[Ap]的秩為1物理上表現(xiàn)為存在一個勢函數(shù)且塑性應變增量方向與應力具有唯一性。(2)關聯(lián)流動法則假設假設屈服面與塑性勢面相同。無論在德魯克塑性公設提出之后還是之前經(jīng)典塑性力學中都一直引用這條假設。對于穩(wěn)定材料在每一應力循環(huán)中外載所作的附加應力功為非負即有(4)

4、0)(00???ijijijdij????式(4)本是用來判斷材料穩(wěn)定性的而并非是普遍的客觀規(guī)律。然而有人錯誤地認為德魯克公設可依據(jù)熱力學導出即應力循環(huán)中彈性功為零塑性功必為非負因而式(4)成立。按功的定義應力循環(huán)中外載所作的真實功應為(5)3出了塑性全量理論，由于便于應用，曾被納戴等人，特別是伊柳辛等蘇聯(lián)學者用來解決大量實際問題。雖然塑性全量理論在理論上不適用于復雜的應力變化歷程，但是計算結(jié)果卻與板的失穩(wěn)實驗結(jié)果很接近。為此在1950

5、年前后展開了塑性增量理論和塑性全量理論的辯論，促使從更根本的理論基礎上對兩種理論進行探討。另外，在強化規(guī)律的研究方面，除等向強化模型外，普拉格又提出隨動強化等模型。電子計算機的發(fā)展，為塑性力學的研究和應用開展了廣闊的前景，特別是促進了有限單元法的應用。1960年，Argyris提出初始荷載法可作為有限單元法解彈塑性問題的基礎。自此理想塑性的塑性力學已經(jīng)達到定型的階段，而具有加工硬化的塑性力學至今仍是在發(fā)展中研究課題。20世紀60年代以后

6、，有限元法的發(fā)展，提供恰當?shù)谋緲?gòu)關系已成為解決問題的關鍵。所以70年代關于塑性本構(gòu)關系的研究十分活躍，主要從宏觀與微觀的結(jié)合，從不可逆過程熱力學以及從理性力學等方面進行研究。在實驗分析方面，也開始運用光塑性法、云紋法、散斑干涉法等能測量大變形的手段。另外，由于出現(xiàn)巖石類材料的塑性力學問題，所以塑性體積應變以及材料的各向異性、非均勻性、彈塑性耦合、應變?nèi)趸姆欠€(wěn)定材料等問題正在研究之中。塑性力學的主要內(nèi)容從學科建立過程來看，塑性力學是以實

7、驗為基礎，從實驗中找出受力物體超出彈性極限后的變形規(guī)律，據(jù)以提出合理的假設和簡化模型，確定應力超過彈性極限后材料的本構(gòu)關系，從而建立塑性力學的基本方程。解出這些方程，便可得到不同塑性狀態(tài)下物體中的應力和應變。塑性力學的基本實驗主要分兩類：單向拉伸實驗和靜水壓力實驗。通過單向拉伸實驗可以獲得加載和卸載時的應力應變曲線以及彈性極限和屈服極限的值；在塑性狀態(tài)下，應力和應變之間的關系是非線性的且沒有單值對應關系。由靜水壓力實驗得出，靜水壓力只能

8、引起金屬材料的彈性變形且對材料的屈服極限影響很小。塑性力學的基本假設為簡化計算，根據(jù)實驗結(jié)果，塑性力學采用的基本假設有：①材料是各向同性和連續(xù)的。②平均法向應力不影響材料的屈服，它只與材料的體積應變有關，且體積應變是彈性的，即靜水壓力狀態(tài)不影響塑性變形而只產(chǎn)生彈性的體積變化。這個假定主要根據(jù)是著名的Bridgman試驗。③材料的彈性性質(zhì)不受塑性變形的影響。這些假設一般適用于金屬材料；對于巖土材料則應考慮平均法向應力對屈服的影響。塑性力學