《金属塑性成形原理》实验指导书(广石化)
塑性成形原理实验指导书
第一章 塑性成形原理实验一 真实应力-------应变曲线的测定一、实验目的：测定铝的静态（室温、低速）真实应力——应变曲线。
二、实验原理：在塑性成形力学分析中，真实应力——应变曲线是不可缺少的重要参数，例如材料进入塑性状态。
必须满足等效应力等于单向应力状态下的屈服应力。
而这个应力是随变形温度、变形速度和变形程度而变化的。
在一定温度、变形速度情况下，真实应力)(s 随变形程度ε的关系称为真实应力——应变曲线（也称硬化曲线）。
这里真实应力是指在单向应力状态下，任一瞬时作用在试件上的变形力)(P 与该瞬时试件横截面积)(F 之比：F P S /= -------------------------------（1）真实应力——应变曲线可通过单向拉伸；均匀镦粗试验获得或通过扭转等试验间接获得。
由于单向拉伸试验出现颈缩，变形程度爱到一定的限制，所以广泛采用均匀镦粗获得真实应力——应变曲线。
本实验采取以下措施：（1）、上下压板经淬硬、回火、硬削和抛光； （2）、试件尺寸比为1/00=R D ；（3）、试件端面置浅坑，储存润滑剂 。
（4）、试件每压下10%时，重新涂润滑剂。
压缩时对数应变：HH 0ln= ---------------------------------------------（2）0H ——压缩前试件高度H ——压缩瞬时试件高度压缩时的真实力按平均压力计算： 0F PF P S ==-----------------------------（3） F ——试件变形某一瞬时面积 ； 0F ——试件变形前面积； P ——轴向载荷。
三、实验设备和仪器：实验是在材力试验机上进行（也可在锤上或曲柄压力机上进行）。
力和变形的测量采用传感器、应变仪。
由X —Y 记录仪记录变形和位移的变化。
二个传感器及X —Y 记录仪简要说明见附录。
四、实验步骤：（1）、精确测量试件原始尺寸0D ，0H ；（2）、安装测力、测位移传感器并将其接入动态应变仪，再将应变仪输出端接入X —Y 记录仪；（3）、标定传达传感器（可直接用标定曲线）；（4）、将试件上下端涂润滑剂（石腊），放在试件压板之间；（5）、加压变形，每变形△H= mm卸载，重涂润滑剂；（6）、再加压直至所需变形程度；（7）、X—Y记录仪记录变形过程。
金属塑性成型试验指导书
轧制不均匀变形分析一、实验目的通过不均匀变形的实验过程，了解和观察轧制过程中轧件出现的不均匀变性现象，分析产生不均匀变形结果的原因，从而掌握减少不均匀的措施和实验方法。
二、实验内容1.沿宽度方向压下不均2.沿高度方向压下均匀 三、实验说明因为压下量：H h h -=∆，L l l -=∆，B b b -=∆ 应变：H h h ∆=ε，L l l ∆=ε，Bb b ∆=ε 体积不变定律：0=++b l h εεε 如果：0=b ε，0=+l h εε 四、实验仪器、设备与材料1.Φ130mm 二辊实验轧机2.游标卡尺、锉刀、钢板尺3.铅试样、铝试样（见实验步骤） 五、实验操作过程1.沿轧件宽度方向高度上压下不均（1）用1.5mm 厚的铅试样卷成如图1尺寸与形状的试样三种，经一道轧成1mm 厚，观察结果并记录下来，比较三种不同情况，并分析其原因。
图1（2）将厚1.5mm 的铅试样折迭成如图2所示，经一道轧成1mm 厚，观察结果并记录下来。
（3）取铅试样3×40×60mm 中心有凹槽（如图3）的一块经一道轧成1.5mm 厚，观察结果并作出记录。
图2 图32.沿高度上均匀变形（1）将1×50×140mm 的铅试样绕于0.2×20×75mm 的铝板上，共绕三圈如下图4，用最大可能压下轧制，后将铅试样拆开，仔细观察铝片的情况。
（2）将1×50×70mm 的铅板迭放在同样尺寸的铝板上以△h=1mm 的压下量轧制，观察发生的现象。
图4六、实验思考与分析1.画出各实验前、后的示意图，并分析产生的各实验结果的原因及各部分所产生的应力情况。
2.简述不均匀变形的后果。
3.如何联系生产实际，采取措施来防止或减轻不均匀变形的不良影响。
实验二：滑动区和粘着区的测定一、实验目的在摩擦系数及变形区几何参数变化的条件下，测定滑动区和粘着区的大小。
二、实验原理在塑性变形过程中，接触表面金属质点相对于工具表面有径向滑动的区域，称为滑动区，没有径向滑动的区域叫粘着区。
金属塑性成形原理
金属塑性成形原理实验指导书广东工业大学材料与能源学院2000．2．目录实验一塑性变形对金属性能的影响 (3)实验二塑性变形的不均匀分布 (4)实验三变形体、形状系数（或称变形区几何因素）对平均单位压力的影响 (5)实验四轧辊最大咬入角摩擦系数的测定 (8)实验五前滑值的测定 (10)实验六金属薄板拉伸试验 (13)实验七板料塑性成形的应变测定试验 (17)实验八镦粗不均匀变形和变形力试验 (19)实验一塑性变形对金属性能的影响一、实验目的通过实验，进一步理解金属在冷塑性变形过程中性能的变化。
二、实验原理本实验采用钢，在不同的变形程度下冷变形，测量冷变形后硬度值的变化。
金属冷变形后硬度值的变化。
金属冷变形时在外力作用下，由于塑性变形，使晶粒形状改变，位错密度增加，内应力增加，金属进一步发生塑性变形困难，塑性指标下降，强度指标增加，这就是加工硬化现象。
三、实验步骤1、取6×25×200的低碳钢板9块，在H2SO4、HCl溶液中酸洗30分钟左右，再清洗，去除氧化铁皮。
2、在二辊轧机上分别给予0%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%的变形量。
3、对冷变形后的试样分别截取一小块，在洛氏硬度试验机上测量HRB硬度值。
每块试样打三个点，取其算术平均值，作为该块试样的HRB值。
作出冷变形F、ε-HRB曲线，并分析讨论。
实验二塑性变形的不均匀分布一、实验目的：通过实验，了解塑性变形的不均匀现象。
二、实验原理：本实验采用二个侧面划有网格的铅试样，在二辊轧机上进行不同程度的轧制。
在轧制过程中，由于接触表面摩擦，工具和工件形状的差异，1/h比值品不同等因素，都会引起应力及变形不均匀分布。
三、实验步骤1、取铅试样：H=2.5mm，B=25mm，L=200mm三块。
2、分别在试样的二个侧面用钢划计划上5×5的网格。
3、在二辊轧机上分别给予5%、20%、40%的变形量，要求看到由不均匀变形而产生的双鼓形、单鼓形、侧面金属局部转移至接触表面的现象。
金属塑性成形原理实验指导书
金属塑性成形原理实验指导书河南科技大学材料加工实验中心2008年3月实验一真实应力-应变曲线的绘制一、实验目的1、区别不同材料、不同热处理状态的金属试样形变特性。
2、掌握真实应力——应变（δ-ε）曲线建立过程以及用微机处理数据和绘制曲线的方法。
二、内容简介在金属塑性变形的研究中，用对数应变表示的真实应力-应变关系曲线具有普遍的意义，它是正确分析金属材料形变强化特性，计算变形力的依据。
该曲线是在对金属试样单向拉伸（或压缩）得到的拉伸（或压缩）曲线的基础上经数学转换绘制而成。
用电测方法记录拉伸曲线比材料实验机通常采用的方法精确，观察与测量也比较方便，能提高δ-ε曲线的绘制质量。
微机处理数据和绘制曲线能避免繁琐的人工计算，省时省力，因而在本实验中加以采用。
三、实验仪器、设备、工具与试样仪器：动态应变仪、位移、拉力传感器、X-Y函数记录仪、IBM-PC微机。
设备：60吨万能材料试验机。
工具：卡尺、半径规、冲子。
试样：正火处理A3钢和调质处理的45钢标准试样。
四、实验步骤1、接通各仪器电源，预热几分钟。
2、打试样标距LQ =100，并测量直径d。
3、将仪器有关旋纽搬到适当位置，预调平衡应变仪，装卡试样，调整到合适位置。
4、开试验机缓慢加载，观察记录曲线的变化。
当试样拉到塑性失稳点b时，记录最大拉应力值Pb（单位牛顿）。
5、在试样明显发生颈缩到断裂期间，适当停机2-3次。
每次都要测量细颈处直径dt，曲率半径Rt，并记在数据表内，在拉伸曲线的相应位置做标记以便查找该瞬时的拉力值，操作时要快捷，准确，配合得当。
6、每次记录完毕继续加载，直到最后断裂为止。
7、测量断裂后的标距L ，颈缩断裂处最小直径d min 和曲率半径R 。
8、在拉伸曲线上数出表示最大拉力的坐标格数Y b 和表示最大变形量的坐标格数X d （Y b和X d 均取成正整数）。
将实验过程中所有数据填入表1。
表1 实验数据记录表材 料原 始 尺 寸 载荷上升时 载 荷 下 降 时 断后尺寸 L 0D 0 P b D t R t d t R t d t R t L R d min五、数据处理1、拉伸曲线P-δ坐标值的标定由试验机读到的最大拉力P b 作为拉伸曲线上最高幅度Y b 的实际示值，并以P b /Y b 为纵坐标的比例尺可确定其它各点的实际拉力；把试样变化前后标距长度之差L-L 0/X d 为比例，确定其它各点的伸长变形值。
金属塑性原理实验指导书（金材）
金属塑性原理实验指导书（金材）《金属塑性成形原理》实验指导书编写：刘易凡广东工业大学材料与能源学院二零一三年九月印刷实验一金属板材成形力学性能测试 (3)实验二杯突实验 (19)实验项目名称：金属板材成形力学性能测试实验项目性质：综合性所属课程名称：金属塑性成形原理实验计划学时：4一、实验目的通过本试验，理解和掌握金属塑性理论的相关知识，理解和掌握金属板料力学性能对塑性成形工艺的影响。
二、实验内容1．理解和掌握金属弹性模量（E）的概念，弹性模量与变形的关系。
2．理解和掌握屈服应力（ζs）、抗拉强度（ζb）、屈强比（ζs/ζb）。
3．理解和掌握金属薄板的均匀延伸率（δu）、总延伸率（δk），及其对金属薄板塑性成形性能的影响。
4．理解和掌握金属材料的加工硬化概念及其在金属塑性成形加工中的一些应用，掌握确定金属薄板应变硬化指数（n）的方法。
5．理解和掌握金属薄板的塑性应变比（γ及-γ）、凸耳参数（△γ），塑性应变比γ值与冲压成形性能的关系。
6．掌握金属薄板拉伸时伸长ΔL 与载荷F 曲线的拟合绘制方法，7掌握金属薄板拉伸时标称应力—应变曲线的拟合绘制方法；掌握金属薄板实际应力—应变曲线（硬化曲线）的绘制方法。
三、相关知识概述1．标称应力—应变曲线金属板料单向静力拉伸实验中，标称应力ζ=0A F与相对线应变ε= 0L L的关系曲线称为标称应力—应变曲线，其中 F 为拉伸载荷，A 0为试样原始横截面积，ΔL 为试样标距伸长量，L 0为试样原始标距长度。
2．标称应力—应变曲线的变形三阶段它分为弹性变形、均匀塑性变形和局部塑性变形阶段。
3．屈服应力屈服点是弹性变形与塑性变形分界点，对于有明显屈服点的金属，标称应力—应变曲线上屈服平台的应力称为屈服应力ζs ；对于没有明显屈服点的金属，在曲线上无屈服平台，这时规定试件产生残余应变ε=0.2%的应力作为材料的屈服应力，称为屈服强度，一般用ζ0.2表示。
对于理想塑性材料，屈服应力为常数，但对于一般工程材料，进入塑性状态后，继续变形时，会产生强化，则屈服应力将不断变化，即为后继屈服应力。
金属塑形成形原理实验
第二部分金属塑性成形原理实验实验一拉伸实验：绘制真实应力—应变曲线一、实验目的掌握单向静力拉伸真实应力—应变曲线的绘制方法，二、实验原理根据位伸图的P-△L曲线，建立条件应力σ与相对伸长ε关系曲线：σ=P/ F0 (1)ε=△L/ L0(2)式中：P为拉伸载荷；F0为试样原始截面积；△L为试样伸长值；L0为试样标距长度；根据σ—ε关系曲线绘制以对数应变表示的真实应力—应变曲线：在出现缩颈之前：条件应力S=σ（1+ε）对数应变∈=ln（L/L0）=ln（1+ε）在出现缩颈之后，对数应变∈由式（4A）计算，真实应力S由（S）计算：E=LN（FS/F）（4A）S=σ（1+ε）/（1+d/8ρ）（S）式中d为缩颈处试样截面积：ρ为缩颈处试样外形的曲率半径。
三、实验设备、工具和试样1．实验设备：WI—60型液压万能材料试验机。
2．工具：游标卡尺；圆规；手锤；冲子；3．试样：每组两件，材料；15钢（或低碳钢）；四、实验步骤1．在试样上标定标距L0=100MM，用游标卡尺测量试样直径并记录。
2．在材料试验机上进行拉伸试验，并记录P—△L曲线。
3．测量拉伸试样出现缩颈后的d和ρ的三个瞬时值。
4．记录最大拉伸力P max和试样断裂时的伸长△L断，试样断裂后的直径。
五．记录数据及实验报告内容1．记录数据：（1）记录下表数据（2）记录P—△L曲线2．实验报告内容（1）简要说明实验目的、步骤，列出实验所获得的数据。
（2）绘制真实应力—应变曲线。
（3）说明所获得的真实应力—应变曲线塑性失稳点的特性。
（4）写出所获得的真实应力—应变曲线的经验方程（5）对本实验的讨论和改进意见。
金属塑性成形原理pdf
金属塑性成形原理pdf
金属塑性成形（MPM）是一种成型工艺，它包括冷弯折形、冷拉伸、热弯形、热拉伸、冲压和挤压等，它能够将金属材料塑性变形，从而制造成各种形状和尺寸的部件或零件。
虽然它与铸造有许多相似之处，但具有明显的不同，它更多的是在金属材料弯折或拉伸的基础上进行裁剪和成型。
金属塑性成形的主要原理是材料的塑性变形，当金属或其它金属材料受力时，它会发生塑性变形，例如在冷弯折形时，金属材料会受到压力而不会断裂。
冷拉伸的原理与冷弯折形的原理基本相同，只是它使用的是拉伸力而非压力。
热弯形和热拉伸原理与冷弯折形和冷拉伸的原理大致相同，只是需要加热材料来使其塑性变形。
冲压和挤压是两种机器成型工艺，它们通过对金属材料施加压力而产生细小的型腔，从而制造出不同形状的部件或零件。
金属塑性成形的另一个重要原理是金属温度、应力和应变。
温度变化会影响材料的变形性能，应力和应变是金属材料变形的两个重要参数，它们可以帮助确定材料的力学性能，从而选择合适的成形工艺来完成成型任务。
最后，成形过程中还需要考虑工具的
使用，例如冲床、挤压机、回转机等，这些工具可以应用到金属塑性成形中，使金属材料发挥更好的塑性变形性能。
总之，金属塑性成形技术的主要原理是材料的塑性变形，应力、应变和温度等因素的影响，以及工具的使用。
这些原理可以用来帮助确定正确的成型工艺和工具，从而产生精确度相当高的金属零件。
《金属塑性成形原理》课程教学研究与实践
《金属塑性成形原理》课程教学研究与实践《金属塑性成形原理》是机械工程专业的一门重要课程，主要介绍金属塑性变形的基本原理、方法和工程应用。
本文将探讨该课程的教学研究与实践。
一、教学目标1. 理解金属塑性变形的基本概念和原理。
2. 掌握金属塑性变形的各种成形工艺。
3. 熟悉金属塑性成形的工程应用领域。
4. 培养学生的工程实践能力和解决实际问题的能力。
二、教学内容《金属塑性成形原理》课程的教学内容主要包括以下几个方面：1. 金属材料的力学性能和塑性变形行为。
2. 塑性变形的基本概念和定义。
3. 塑性变形的力学模型和数学描述。
4. 塑性变形的各种成形工艺，如拉伸、压缩、弯曲等。
5. 金属塑性成形的工程应用，如冷加工和热加工等。
6. 塑性变形的数值模拟方法和工程应用。
三、教学方法1. 讲授与实践相结合：通过讲解理论知识，引导学生理解和掌握金属塑性变形的基本概念和原理；组织学生进行实践操作，让学生亲身体验和掌握各种成形工艺和工程应用。
2. 问题导向学习：通过提出问题的方式，引导学生思考和分析，培养学生解决实际问题的能力；鼓励学生积极参与讨论和研讨，促进学生之间的互动和交流。
3. 实验教学：通过开展实验教学，让学生亲自操作和实践，提高学生的实验能力和实际操作技能；让学生观察和分析实验结果，培养学生的思维能力和科学观察能力。
四、教学评价1. 学生评价：通过学生的自我评价和互评，了解学生对课程的学习效果和教学质量的评价，并及时进行调整和改进。
3. 实践能力评价：通过学生的实践操作和实验报告，评价学生的实践能力和解决实际问题的能力，为学生提供进一步的学习和提高的方向。
五、结语通过教学研究与实践，我们可以更好地掌握《金属塑性成形原理》课程的教学要求和教学方法，提高教学质量和学生的学习效果。
希望本文能够对该课程的教学研究与实践有所启发和帮助。
金属塑性成形原理指导书
图3拉伸F-△L（σ-ε）曲线
横坐标变换为对数应变
∈=ln =ln ln(1+ε)（1）
纵坐标变换为真实应力
（2）
式中∈——对数应变（真实应变）；
ε——相对应变，ε=△L/L0；
△L——试样标距的伸长，mm；
S——真实应力，N/mm2；
σ0——名义应力，N/mm2；
（5）
五、试验报告
1、本试验的目的。
2、设备及工具。
3、试验用试样条件，试样材料、形状及尺寸。
4、试验步骤和实验记录的数据。
5、拟合绘制金属板料拉伸时F-ΔL曲线。并将其与试验时载荷——伸长曲线记录装置绘制的拉伸曲线，分析两曲线异同点，并说明原因。
6、绘制加工硬化曲线。
7、按公式计算出材料的性能：E、σs、σb、σs/σb、δu、δk、n。
根据测得的实验数据并参考实验绘制的载荷——伸长曲线，进行数据处理，便可确定板材的E、σs、σb、σs/σb、δu、δk
1、确定板材E、σs、σb、σs/σb、δu、δk
1.1E由下列式子确定
在金属薄板拉伸过程中的弹性变形阶段的某一时刻，读取的F和ΔL代入下列式子：
σ=
ε=
E=σ/ε
式中L0——试样原始标距长度，mm；
2、准备试样，做好标记
可以使用图1、图2中所示两种形状试样中的任一种。应在金属薄板平面上与轧制方向成0°、45°和90°三个方向切取试样。
试样厚度应当均匀，在标距长度内厚度变化不应大于0.01mm时，应不大于公称厚度的1%。
切取样坯和机加工试样时，应防止因加工硬化或热影响而改变材料的性能。
可用维氏金刚石压头或其它工具刻划标距点。标距点应位于试样的轴线上，并对称于平行长度部分的中心。
《塑性成型原理》实验指导书2019年精品文档6页
《塑性成型原理》课程实验指导书上海工程技术大学材料工程学院材料加工工程系2019～2019年实验须知1．上试验课前，必须预习课程试验指导书及相关的讲课内容，明确试验目的及步骤，并做好进行试验数据记录的准备（试验指导教师有检查预习情况的责任，对未预习者，不得进行试验）。
2．进入试验室后，必须听从试验指导老师及相关人员的指导，遵守试验室有关制度。
3．进入试验室后，必须听从试验指导教师或相关人员介绍设备使用情况，待熟悉设备后，经指导教师同意方能开动设备。
4．使用试验设备前，必须按照试验指导书中所规定的试验步骤进行相关试验。
进行试验时，思想必须集中，要安全操作试验设备，避免实事故发生。
5．实验完毕后，必须整理试验场地（须将试验设备擦拭干净，上油，打扫试验场地等）。
6．学生必须爱护国家财产，如有损坏仪器、设备、工具、量具等物，应立即报告实验指导教师及相关人员。
属自然损坏，酌情处理；属故意损坏，除责令其检查外，应呈报学校进行处理。
7．试验试样原则上不准拿出实验室，如确实因测量未完成或其他情况，须得到实验指导老师同意，方能办理借出手续。
8．实验报告内容包括实验目地，步骤，使用仪器设备、工、模具以及测量数据及其结果分析等各方面。
实验数据需用曲线表示出来时，一律用方格纸描绘。
9．实验报告一律用学校所规定的统一的实验报告纸撰写，在实验结束后一周内交给课程指导教师。
实验一真实应力－应变曲线的测定与绘制一、实验目的1、 学会真实应力－应变曲线的实验测定和绘制2、 加强对真实应力－应变曲线物理意义及用途的认识 二、 实验用材料、使用工具及仪器设备 1、 试样：20＃钢，其尺寸如图1 所示图1 试样尺寸2、 工具：游标卡尺、钢皮尺、冲子、光滑垫板3、 仪器设备：600KN 万能材料试验机 三、 实验内容真实应力－应变曲线反映了试样随着塑性变形程度增加，流动应力也相应不断上升，因此真实应力－应变曲线又称为硬化曲线。
真实应力－应变曲线的变化主要与实验材料的化学成分、组织结构、变形温度、应变速度等因素的影响有关。
《金属塑性成形原理》实验指导书
重庆工商大学机械与包装工程学院《金属塑性成形原理》实验指导书班级--------------姓名--------------学号--------------重庆工商大学机械与包装工程学院机械基础教研室编实验一、金属材料的实际应力—应变曲线的测定----拉伸试验法对理想塑性材料，屈服应力为常数σs 。
但是对于一般工程材料来说，进入塑性状态以后，继续变形时，会产生强化，则屈服应力将不断变化，即为后续屈服应力。
一般用流动应力来泛指屈服应力，用S表示。
它包括初始屈服应力σs和后续屈服应力。
流动应力的数值等于试样断面上的实际应力。
它是金属塑性加工变形抗力的指标。
流动应力变化规律通常表达为真实应力与应变的关系，即实际应力--应变曲线。
实际应力—应变关系曲线一般由实验确定。
一、实验目的1、了解金属材料强度和塑性的实质及测定方法。
2、掌握金属材料的实际应力—应变曲线的拉伸试验测定方法。
二、实验设备及工具材料试验机、划线机、游标卡尺三、拉伸试样按照国标GB6397-86规定，拉伸试样分为比例和定标距两种。
比例试样是按公式：Lo=K×(Fo)0.5计算而得的试样。
式中K 通常为5.65和11.3，前者称为短试样，后者称为长试样。
长、短试样的标距长度Lo分别为5do和10do。
现用退火状态下的低碳钢比例试样（一般采用20钢）。
GB6397-86圆形拉伸试样如图：四、实验步骤1、标称应力—应变曲线的测定（1）、用游标尺测量试样的原始直径do（在相互垂直的两个方向测量取平均值），并记下数据。
（2）、在划线机上画出原始标距长度Lo（即10do），再用游标卡尺测量原始标距长度Lo，并记下数据。
（3）、打开材料试验机的电源开关，启动主机。
同时开启电脑。
（4）、将引伸仪用橡胶筋固定在试样的标距内，然后将试样装在试验机的上、下钳口内，并夹紧。
（5）、开动机器，打开送油阀，进行拉伸试验。
（6）、在拉伸过程中，首先电脑内的载荷—位移曲线是一条直线，载荷和位移成正比例关系增加；当载荷—位移曲线上出现一平台时，即拉伸载荷并未增大而位移还在继续增加时，表明材料已经发生“屈服”；当继续拉伸，载荷—位移曲线呈现为抛物线增加，当载荷达到某一值时，载荷—位移曲线呈现抛物线减低，此时表明试样开始发生“缩颈”现象。
金属塑性成形原理(3-1,3-2,3-3)
3、应力椭球面：
在主轴坐标系中点应力状态的几何表达。 几何含义： 主半轴长度分别为1 2 3 的应力椭球面； 物理含义： 1）主轴坐标系中，对于一个确定的应力状态，任 意斜切面上的全应力矢量S的端点必在椭球面上； 2）一点应力状态中，三个主应力中的最大值、最 小值也是过该点所有截面上应力的最大和最小值 讨论： a）单向应力状态 b）两向应力状态 c）圆柱应力状态 d）球面应力状态
第二节 应变分析
一、应变及其分量 单元体的变形分为： 1）棱边长度的变化（正应变，线应变）； 2）棱边所夹角度的变化（切应变，剪应变） 1、名义应变（相对应变，工程应变）及其分量 正应变：单位长度的改变量 x ,y ,z 伸长为正，缩短为负； 切应变：单位长度上的偏移量或两棱边夹角的 变化量 夹角减小为正，增大为负； xy , yz , zx
2 2 2 Sn S x Sy Sx Si Si
(i x, y, z )
n S x l x S y l y S z l z ij li l j
2 2 n Sn n
(i, j x, y, z)
四、主应力、应力张量不变量
1、主应力 主应力：切应力为零的微分面上的正应力分量称主应力 主平面：可以找到三个相互垂直的面，其上只有正应 力，无切应力，这样的微分面称主平面。 应力主轴：主平面的法线方向，即主应力的方向，称为 应力主方向或者应力主轴。
九、 平面应力状态和轴对称应力状态
1、平面应力状态 特点：1）变形体内各质点在与某一方向（如Z轴）垂直的平 面上没有应力作用，即 zx zy z 0 2）z轴是一个主方向 3）应力分量与z轴无关，即对z轴的偏导数为零。
平面应力状态下的应力摩尔圆
《金属塑性成形原理》课程教学研究与实践
《金属塑性成形原理》课程教学研究与实践《金属塑性成形原理》是材料学及机械工程领域的重要课程之一，通过该课程的教学研究与实践，可以帮助学生深入了解金属材料的变形特性，掌握金属塑性成形的基本原理和方法，培养学生的工程实践能力和创新意识。
本文将对《金属塑性成形原理》课程的教学研究与实践进行分析和探讨，以期为相关教学工作提供一定的参考和借鉴价值。
一、课程教学研究1.课程内容《金属塑性成形原理》课程主要包括金属材料的塑性变形原理、金属材料的强度与韧性、金属材料的塑性加工工艺、金属塑性成形的基本原理、金属材料的变形机理等内容。
通过对这些内容的学习，可以使学生全面了解金属材料在塑性成形过程中的性能变化规律，掌握金属塑性成形的基本原理和方法，为将来的工程实践奠定坚实的理论基础。
2.教学目标3.教学方法在课程教学研究中，教学方法的选择和运用对于课程教学的效果起着至关重要的作用。
《金属塑性成形原理》课程教学方法可以采用理论与实践相结合的方式，通过课堂讲授、实验演示、实践操作等多种教学手段，使学生在理论学习的基础上，能够通过实际操作来加深对知识的理解和掌握，培养学生的动手能力和创新意识。
1.实验条件《金属塑性成形原理》课程的教学实践需要有一定的实验条件和设备支持。
学校实验室应当配备有金属材料的拉伸试验机、冲压试验机、挤压试验机等相应的金属材料塑性成形实验设备，以及金属材料的塑性加工实验所需的各种金属材料加工设备和工具，为学生的实验操作提供良好的环境和条件保障。
2.实践操作在课程的教学实践中，学生需要进行一定的实践操作，通过实验来加深对知识的理解和掌握。
学生可以进行金属材料的拉伸试验、冲压试验、挤压试验等实验操作，通过实验数据的收集和分析，来了解金属材料在不同条件下的塑性变形规律，培养学生的实验操作能力和数据处理能力。
3.课程设计在课程教学实践中，合理的课程设计非常重要。
教师应该根据课程内容和教学目标，设计出一些有针对性和趣味性的教学活动，引导学生积极参与进来，激发学生的学习兴趣和学习动力，提高课程的教学效果。
《金属塑性成形原理》(旋压)实验指导书汇总(改)
金属塑性成形原理实验指导书（2017版）中南大学机电工程学院编著：李新和（研究生）俞大辉，周磊实验一减薄旋压成形原理实验一、实验目的1、了解金属塑性成形的旋压加工工艺；2、学会辨别旋压工艺的种类；3、了解减薄旋压成形的概念和特点；4、认识锥形、筒形减薄旋压的异同；5、了解减薄旋压中的正反方向旋压方式；6、掌握减薄旋压成形的机理。
二、实验仪器及原理1、卧式数控旋压机1台2、芯模1套3、坯料若干4、游标卡尺1把5、卷焊机1台金属旋压按其工件的几何形状，壁厚减薄程度可以分为普通旋压和减薄旋压（强力旋压）筒形件旋压是常见的减薄旋压，主要缩减管状形材壁厚，多为带底与不带底的筒形件、带台阶的管材等。
筒形件强力旋压成形过程的3个阶段如图a) 起旋阶段从旋轮接触毛坯开始至达到所要求的壁厚减薄率为止。
该阶段壁厚减薄率逐渐增大，旋压力相应递增，特别是轴向旋压力，以至达到一极大值，工件的外径变化很大，筒形件的内径也将发生变化，使得金属的径向流动、周向流动大于轴向流动，正旋时易出现锥度和凸边，反旋时则出现扩口或缩口现象。
b) 稳定旋压阶段是成形过程的主要阶段。
旋轮旋入毛坯达到所要求的壁厚减薄率时，旋压变形进入稳定阶段，工件的形状在这一阶段成形。
该阶段容易产生飞边和局部失稳边局部失稳发展到一定程度将导致工件破裂。
c) 终旋阶段从距毛坯末端5倍毛坯厚度处开始至旋压终了。
该阶段毛坯刚性显著下降，旋压件内径扩大，旋压力逐渐下降。
在实际生产中，工件很少旋到端部，终旋阶段一般并不出现。
筒形件强力旋压成形时的3个区域筒形件强力旋压时，其变形中的工件可划分为3个区域，即未成形区、成形区和己成形区，如图筒形件强力旋压的3个变形区域I.未成形区II.成形区III己成形区1一旋轮2一毛坯3-芯模筒形件强力旋压变形规律形区的受力情况如图所示。
对于正旋变形，在已变形区和变形区相交的截面上作用着轴向拉应力，而变形区应力状态较为复杂。
另外，正旋时己变形区还要承受由于传递扭转力矩所产生的周向剪应力。
《金属塑性成形原理》课程教学研究与实践
《金属塑性成形原理》课程教学研究与实践一、引言金属塑性成形原理是材料加工领域重要的一门课程，它涉及金属材料的成形加工技术以及材料的性能改善和加工性能的提高。
近年来，随着工业化生产的不断发展，金属材料成形技术的需求日益增加，因此《金属塑性成形原理》课程的教学研究与实践显得尤为重要。
二、《金属塑性成形原理》课程教学内容和要求《金属塑性成形原理》课程主要包括金属材料的塑性变形原理、金属材料的拉伸、压缩、弯曲加工原理和方法、金属材料的热加工原理和方法等内容。
学生在学习本课程时，应该具备以下基本要求：1. 熟悉金属材料的组织与性能，了解金属材料的塑性变形机制和规律；2. 掌握金属材料的拉伸、压缩、弯曲等成形加工原理和方法；3. 熟悉金属材料的热加工原理和方法，了解金属材料的热加工工艺；4. 掌握金属材料成形加工的数值模拟技术。
1. 课程教学内容的优化根据新时代的金属材料成形技术的发展趋势，应该将课程教学内容和要求做出相应的优化调整。
可以增加金属材料成形加工的实际案例分析，使学生能够将理论知识与实际工程相结合，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。
2. 课程教学手段和方法的改进在教学过程中，可以采用多媒体教学手段，通过PPT、视频等形式展示金属材料成形加工的实际操作过程，使学生能够更直观地了解金属材料成形加工的具体流程和操作要点。
可以加强实验教学，通过实验操作，使学生能够亲身参与金属材料成形加工的实际操作，提高学生的动手能力和操作技能。
3. 课程教学资源的整合可以加强课程教学资源的整合，从各个方面收集金属材料成形加工的实际案例和应用技术，向学生展示金属材料成形加工在工程实践中的重要应用，激发学生学习的兴趣和学习的动力，提高学生的学习积极性。
2. 课程案例分析3. 课程实践能力培养在课程实践能力培养中，可以加强学生的实际操作能力和问题解决能力。
可以设置金属材料成形加工的实际操作任务，让学生在实践中掌握金属材料成形加工的具体操作技巧和要点，同时培养学生的问题解决能力和实际操作能力。
金属塑性成形原理实验指导
实验一 金属室温压缩实验一、实验目的1、在万能材料试验机上进行室温压缩试验，掌握实验技能；2、掌握通过压缩实验建立真实应力－应变曲线的方法；3、了解摩擦对塑变的影响。
二、实验原理和方法基于拉伸实验确定的真实应力－应变曲线，最大应变量受到塑性失稳的限制，一般∈≈1.0左右，而实际塑性成形时的应变比1.0大得多，而压缩实验得到的真实应力－应变曲线的应变量可达∈＝2.0。
因此，要获得大变形下的真实应力－应变曲线就需要用压缩实验。
图1-a 是圆柱体压缩实验简图，试样尺寸一般取1=HoDo（图1-b ），Do =20-30mm 。
为减小试样与压头之间的摩擦，可在试样端面上车沟槽，以保存润滑剂，或将试样端面车成浅坑（图1-c ），浅坑中充以石蜡，也可保持润滑作用。
(a) (b) (c)图1 圆柱压缩实验及其试件压缩实验要注意的第一个问题是载荷的均匀性。
为了使载荷均匀分布，对试样有严格的要求，压头作成半球形也有利于调整。
第二个是试样的稳定性。
要求d/h ＝1-2。
第三个是端面的摩擦问题，这也是最关键的问题。
试样端面与压头之间的摩擦造成横向约束，构成了三向压应力，减少了引起塑变的切应力分量，使试样接近压头的部分难于变形，于是在试样高度方向也存在应变梯度，这就是鼓形效应。
三、实验仪器与材料实验设备：2000KN 万能材料试验机； 试样：低碳钢； 润滑剂：液体石蜡； 清洗剂：丙酮；测量工具：游标卡尺。
四、实验内容及步骤1、测量并记录试样的原始尺寸，涂润滑剂；2、对圆柱体进行压缩，以缓慢的速度加试验力，并按压缩率20％、30％、40％、50％分别压制四个试样。
3、测量并记录下每个试样的高度、直径和当时的压力，并将所得到的数据转化成真实应力、应变，从而得到真实应力-应变曲线。
HH 0ln∈= 0H 、H ——试样压缩前、后的高度。
∈==eF PF P Y 0 0F 、F ——试样压缩前、后的断面积；P ——轴向载荷 4、实验数据五、实验报告要求1、要求预习，完成实验目的、原理、所需仪器及材料；2、设计实验数据表格，记录实验数据；每组交一份原始数据；3、根据在坐标纸上画出真实应力－应变曲线；4、讨论摩擦对塑性变形的影响； 完成思考题。
金属塑性成形原理(旋压)实验指导书汇总
金属塑性成形原理实验指导书（2017版）中南大学机电工程学院编著：李新和（研究生）俞大辉，周磊实验一减薄旋压成形原理实验一、实验目的1、了解金属塑性成形的旋压加工工艺；2、学会辨别旋压工艺的种类；3、了解减薄旋压成形的概念和特点；4、认识锥形、筒形减薄旋压的异同；5、了解减薄旋压中的正反方向旋压方式；6、掌握减薄旋压成形的机理。
二、实验仪器及原理1、卧式数控旋压机1台2、芯模1套3、坯料若干4、游标卡尺1把5、卷焊机1台金属旋压按其工件的几何形状，壁厚减薄程度可以分为普通旋压和减薄旋压（强力旋压）筒形件旋压是常见的减薄旋压，主要缩减管状形材壁厚，多为带底与不带底的筒形件、带台阶的管材等。
筒形件强力旋压成形过程的3个阶段如图a) 起旋阶段从旋轮接触毛坯开始至达到所要求的壁厚减薄率为止。
该阶段壁厚减薄率逐渐增大，旋压力相应递增，特别是轴向旋压力，以至达到一极大值，工件的外径变化很大，筒形件的内径也将发生变化，使得金属的径向流动、周向流动大于轴向流动，正旋时易出现锥度和凸边，反旋时则出现扩口或缩口现象。
b) 稳定旋压阶段是成形过程的主要阶段。
旋轮旋入毛坯达到所要求的壁厚减薄率时，旋压变形进入稳定阶段，工件的形状在这一阶段成形。
该阶段容易产生飞边和局部失稳边局部失稳发展到一定程度将导致工件破裂。
c) 终旋阶段从距毛坯末端5倍毛坯厚度处开始至旋压终了。
该阶段毛坯刚性显著下降，旋压件内径扩大，旋压力逐渐下降。
在实际生产中，工件很少旋到端部，终旋阶段一般并不出现。
筒形件强力旋压成形时的3个区域筒形件强力旋压时，其变形中的工件可划分为3个区域，即未成形区、成形区和己成形区，如图筒形件强力旋压的3个变形区域I.未成形区II.成形区III己成形区1一旋轮2一毛坯3-芯模筒形件强力旋压变形规律筒形件变薄旋压在变形过程中，正旋变形区的受力情况如图所示。
对于正旋变形，在已变形区和变形区相交的截面上作用着轴向拉应力，而变形区应力状态较为复杂。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
广东石油化工学院《金属塑性成形原理》实验指导书
何照荣铁永亮编写
机械基础与工程实训中心
材料成型及控制工程专业实验室
2005
实验一、金属材料的实际应力—应变曲线的测定----拉伸试验法
对理想塑性材料，屈服应力为常数σs 。
但是对于一般工程材料来说，进入塑性状态以后，继续变形时，会产生强化，则屈服应力将不断变化，即为后续屈服应力。
一般用流动应力来泛指屈服应力，用S表示。
它包括初始屈服应力σs和后续屈服应力。
流动应力的数值等于试样断面上的实际应力。
它是金属塑性加工变形抗力的指标。
流动应力变化规律通常表达为真实应力与应变的关系，即实际应力--应变曲线。
实际应力—应变关系曲线一般由实验确定。
一、实验目的
1、了解金属材料强度和塑性的实质及测定方法。
2、掌握金属材料的实际应力—应变曲线的拉伸试验测定方法。
二、实验设备及工具
材料试验机、划线机、游标卡尺
三、拉伸试样
按照国标GB6397-86规定，拉伸试样分为比例和定标距两种。
比例试样是按公式：Lo=K×(Fo)0.5
计算而得的试样。
式中K 通常为5.65和11.3，前者称为短试样，后者称为长试样。
长、短试样的标距长度Lo分别为5do和10do。
现用退火状态下的低碳钢比例试样（一般采用20钢）。
GB6397-86圆形拉伸试样如图：
四、实验步骤
1、标称应力—应变曲线的测定
（1）、用游标尺测量试样的原始直径do（在相互垂直的两个方向测量取平均值），并记下数据。
（2）、在划线机上画出原始标距长度Lo（即10do），再用游标卡尺测量原始标距长度Lo，并记下数据。
（3）、打开材料试验机的电源开关，启动主机。
同时开启电脑。
（4）、将引伸仪用橡胶筋固定在试样的标距内，然后将试样装在试验机的上、下钳口内，并夹紧。
（5）、开动机器，打开送油阀，进行拉伸试验。
（6）、在拉伸过程中，首先电脑内的载荷—位移曲线是一条直线，载荷和位移成正比例关系增加；当载荷—位移曲线上出现一平台时，即拉伸载荷并未增大而位移还在继续增加时，表明材料已经发生“屈服”；当继续拉伸，载荷—位移曲线呈现为抛物线增加，当载荷达到某一值时，载荷—位移曲线呈现抛物线减低，此时表明试样开始发生“缩颈”现象。
最后发生断裂。
（7）、试样拉断后，关闭主机和送油阀。
（8）、将得到的载荷—位移曲线转换为应力—应变曲线，即为标称应力---应变曲线。
标称应力是假设试样横截面的面积为常数的条件下得到的，但实际上，材料在单向拉伸过程中，试样横截面的面积是不断变小的，因此标称应力并不能反映单向拉伸时试样横截面上的实际应力；同样试样标距长度在变形过程中是不断变化，故相对线应变也不反映单向拉伸变形瞬时的真实应变。
所以，标称应力—应变曲线不能真实地反映材料在塑性变形阶段的力学特征。
2、实际应力—应变曲线的测定
在解决实际塑性成形问题时，需要反映实际应力与应变的曲线，即实际应力--应变曲线。
实际应力--应变曲线有叫硬化曲线，通常用实际应力与对数应变组成的S--Є曲线（因为对数应变具有可加性、可比性、可逆性等一些特点，能真实地反映塑性变形过程）。
其测定步骤如下：
（1）求屈服点σs
屈服点σs可以用标称应力---应变曲线的屈服点σs。
（2）找出均匀塑性变形阶段各瞬间的实际应力S和对数应变Є。
S=P/A
其中：P为各加载瞬间的载荷，由试验机电脑内得到。
A为各加载瞬间的横截面面积，由体积不变条件求出。
A=A o×Lo/L=Ao×Lo/(Lo+△L)
式中△L为试样标距长度的瞬间伸长量，可由试验机电脑内得到。
Є=ln(L/Lo)=ln((Lo+△L)/Lo)或Є=ln(Ao/A)
塑性失稳点B 所对应的是最大载荷Pmax。
由于S=P/A=P×Ao/（Ao×A）=σ×eЄ
又有Є=ln(Ao/A) Ao/A= eЄ >1
因此在均匀塑性变形阶段，实际应力总是大于条件应力，即S>σ；在塑性失稳点B也有S B>σB (3) 局部变形阶段，由于这一阶段出现料缩颈，不再是均匀变形，所以，上述公式不再成立。
为求得B点以后的实际应力应变，必须记下拉伸时每一瞬时试样缩颈处的断面面积A，这样可画出BK段。
但测量横截面的瞬时值是很困难的，一般只有B、K两处数据，两点的曲线只能近似地作出。
作出料BK段以后，还必须加以修正。
因为出现了缩颈，缩颈处的横截面上已不再是均匀分布的单向拉应力，而是处于不均布的三向拉伸应力状态。
齐别尔等人提出用下式队曲线BK段进行修正：
Sk1=Sk/(1+D/8ρ)
式中Sk1为去除形状硬化的实际应力
Sk为包含形状硬化在内的实际应力
D为试样缩颈处的直径
Ρ为试样缩颈处外形的曲率半径。
实验二、金属材料的实际应力—应变曲线的测定----压缩试验法
拉伸试验曲线的最大应变受到缩颈的限制，一般Є≈1.0左右，而曲线精确段在Є<0.3范围内。
而实际塑性成形时的应变往往比1.0大得多，因此，用拉伸实验确定的实际应力--应变曲线不能满足分析塑性成形过程的需要。
为了解决这一问题，可用压缩试验来确定实际应力--应变曲线，压缩试验曲线的变形量可达Є=2.0。
压缩试验的主要问题是试样与工具的接触面上不可避免地存在摩擦，这就改变了试样的单向压应力状态，并使试样出现鼓形。
所以，消除接触面间的摩擦是求得精确压缩实际应力—应变曲线的关键。
一、实验目的
1、了解金属材料强度和塑性的实质及测定方法。
2、掌握金属材料的实际应力—应变曲线的压缩试验测定方法。
二、实验设备
材料试验机、游标卡尺
三、压缩实验原理与压缩试样
下图是圆柱压缩实验简图，上、下压头经淬火、回火、磨削和抛光。
试样尺寸一般取Ho=Do，Do=20～30mm。
为了减少试样与压头间的摩擦。
可在试样的端面上车出沟槽以保存润滑剂，或将试样端面车出浅坑，浅坑中充以石蜡或猪油，也可保持润滑作用。
压缩试样材料为：退火状态下的低碳钢（一般采用20钢）。
四、实验步骤及要求
1、用游标尺测量试样的原始直径Do和高度尺寸Ho，并记下数据。
2、打开材料试验机的电源开关，启动主机。
3、将试样装在试验机的上、下压头之间。
4、开动机器，打开送油阀，进行压缩试验。
5、在压缩过程中，每压缩10%的高度，记录一次压力和实际高度，然后将试样和压头擦拭干净；再重复上述操作，如果试样出现鼓形，则需要将鼓形车去，并使试样尺寸仍保持D=H；再重复上述过程，一直压到所需变形量为止。
6、根据实验数据，利用以下公式就可求出压缩时的实际应力和对数应变，作出实际应力---应变曲线。
S=P/A=P/（A o×eЄ）
Є=ln(Ho/H)
式中：
S、Є为压缩时实际应力、对数应变
Ho、H为试样原始高度和压缩后的高度
Ao、A为试样原始截面积和压缩后的截面积P为压缩时载荷。
实验三、杯突实验
一、实验目的
（1）掌握杯突实验方法
（2）学会使用GBS-60型杯突试验机
（3）了解杯突值与板料冲压成形性能的关系，学会分析试验现象和结果
二、实验原理
原理图下
图1 杯突实验
图2 IE值
杯突实验是测试板料胀形成形性能的一种直接模拟试验方法。
试验时，用端部为一定规格的球形冲头，将夹紧于凹模和压边圈之间的试片压入凹模内，直到出现缩颈现象为止。
冲头的压入深度称为板料的杯突（IE）值。
IE值越大，胀形成形性能就越好。
三、实验设备及用具
（1）GBS-60型杯突试验机
（2）标准模具：
球形冲头R10mm
凹模孔径Φ27mm
压边圈孔径Φ33mm
（3）试片：90mmx90mmxt的低碳钢板和铝板
四、实验方法和步骤
（1）由实验指导教师讲解GBS-60型杯突试验机结构、工作原理和操作方法。
（2）将冲头安装在冲头座中。
（3）将活塞上升到最高位置，装上冲头座、凹模和压边圈。
（4）将试片与冲头接触的一面及冲头球头面上涂上无腐蚀性的润滑油。
（5）将试片夹紧在凹模与压边圈之间，旋紧压紧帽使压边力表指针指到10kN。
（6）开机试验。
试验时，冲头前进速度在5～20mm/min内，在接近缩颈时，速度应降到下限值。
（7）试片产生收缩时，迅速按下停止按钮，使冲头停下。
试片缩颈可以直接观察到，也可以从冲压力表的压力值变化来判断。
（8）从深度表和冲压力表上记录下深度值（IE值）和冲压力。
（9）启动试验机，取出试片。
（10）每种材料反复做5次，数据记入表中。
（11）全部试验完毕，拆下模具，涂油保护。
（12）按要求写出实验报告。
实验记录表
1 2 3 4 5 平均
钢板t=2mm 冲击力(N) IE(mm)
五、实验报告要求
（1）简述杯突值与板材冲压性能的关系（2）杯突值反映了板材的什么性能：（3）杯突值有何使用意义？。