金属塑性变形力学基础

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塑性变形的力学基础

塑性变形的力学基础录入: 151dreamhow 来源: 日期: 2008-2-6,10:14金属成形时，外力通过模具或其它工具作用在坯料上，使其内部产生应力，并且发生塑性变形。

由于外力的作用状况坯料的尺寸与模具的形状千差万别，从而引起材料内各点的应力与应变也各不相同。

因此必须研究变形体内各点的应力状态、应变状态以及产生塑性变形时各应力之间的关系与应力应变之间的关系。

一、点的应力与应变状态在变形物体上任意点取一个微量六面单元体，该单元体上的应力状态可取其相互垂直表面上的应力来表示，沿坐标方向可将这些应力分解为九个应力分量，其中包括三个正应力和六个剪应力，如图 1a 所示。

相互垂直平面上的剪应力互等，t xy=t yx，t yz=t zy，t zx=t xz。

因此若已知三个正应力和三个剪应力，那么该点的应力状态就可以确定了。

改变坐标方位，这六个应力分量的大小也跟着改变。

对任何一种应力状态，总是存在这样一组坐标系，使得单元体各表面上只有正应力而无剪应力，如图 1b 所示。

这三个坐标轴就称应力主轴，三个坐标轴的方向称主方向，这三个正应力就称为主应力，三个主应力的作用面称为主平面。

图1 点的应力状态a）任意坐标系b）主轴坐标系三个主方向上都有应力存在称为三向应力状态，如宽板弯曲变形。

但板料大多数成形工序，沿料厚方向的应力s t与其它两个互相垂直方向的主应力（如径向应力s r与切向应力s q）相比较，往往很小，可以忽略不计，如拉深、翻孔和胀形变形等，这种应力状态称为平面应力状态。

三个主应力中只有一个有值，称为单向应力状态，如板料的内孔边缘和外形边缘处常常是自由表面，s r、s t为零。

除主平面不存在剪应力之外，单元体其它方向上均存在剪应力，而在与主平面成45°截面上的剪应力达到极值时，称为主剪应力。

s1≥s2≥s3时，最大剪应力为t=±（s1一s3）／2，最大剪应力与材料的塑性变形关系很大。

第一章塑性变形的力学基础

第一章塑性变形的力学基础1、塑性加工时所受的外力金属在发生塑性变形时，作用在变形物体上的外力有两种：作用力和约束反力。

第二讲塑性变形的力学基础返回首页2、作用力通常把压力加工设备可动工具部分对变形金属所作用的力叫作用力或主动力。

用实际例子加以说明：（1）锻压时锤头对工件的压力（图1-1a中之P）；（2）挤压加工时活塞对金属推挤的压力（图1-1b中之P）；（3）拉拔加工时，工件所承受的拉力（图1-1c中之P）。

图1-1 基本压力加工过程的受力图和应力状态图（a）镦粗；（b）挤压；（c）拉拔；（d）轧制3、约束反力工件在主动力的作用下，其运动将受到工具阻碍而产生变形。

金属变形时，其质点的流动又会受到工件与工具接触面上摩擦力的制约，因此工件在主动力的作用下，其整体运动和质点流动受到工具的约束时就产生约束反力。

这样，在工件和工具的接触表面上的约束反力就有正压力和摩擦力。

（1）正压力沿工具和工件接触表面法线方向阻碍工件整体移动或金属流动的力，它的方向和接触面垂直，并指向工件，如图1-1中之N。

（2）摩擦力沿工具和工件接触面切线方向阻碍金属流动的力，它的方向和接触面平行，并与金属质点流动方向和流动趋势相反。

如图1-1中之T。

4、轧制压力轧件对轧辊总的正压力和摩擦力的合力值等于轧辊对轧件的总压力，我们把轧件对轧辊总压力的垂直分力叫轧制压力，也就是轧机压下螺丝承受的力。

5、内力的概念和内力产生的原因（1）内力的概念：当物体在外力作用下，并且物体的运动受到阻碍时，为了平衡外力而在物体内部产生的力叫内力（2）内力产生的原因：为了平衡外部的机械作用所产生的内力。

在生产加工（轧制）过程中，由于不均匀变形、不均匀加热或冷却（物理过程）及金属内的相变（物理-化学过程）等，都可以促使金属内部产生内力。

6、应力、应力集中(1)应力的概念：内力的强度称为应力，或者说是内力的大小以应力来度量，即以单位面积上所作用的内力大小表示之。

塑性变形的力学基础课件

1.变形时摩擦的分类
1.干摩擦：指工件与工具接触面间没有任何其它介质和薄膜，仅是其金属与金属之间的摩擦。
2.液体摩擦：工具与工件的接触面间被润滑油完全隔开
，两表面的相对滑动阻力只与液体的性质和速度梯度有关，而与接触面状态无关时，这种摩擦称为液体摩擦。
3.边界摩擦定义：工具与工件的接触面间仅存在厚度小于1μm的润滑剂吸附层的润滑摩擦称为边界摩擦或吸附摩擦。
二、变形的力学图示
1.定义
把变形过程中的应力图示和变形图示两者放在一起合称为变形力学图示。
注意：
应力图示与变形图示的符号往往不一致。
应力图示和变形图示之间的关系：
从各主应力中把 m 扣除，余下的应力分量与
塑性变形相对应。
即：变形图示符号与 1m ,2m ,3m符号
相对应。
与主变形相对应的应力图示
1.最大咬入角法：
根据 b tanmax 便可求出 b
而
max
arccos 1
hmax D
2.轧件强迫制动法
在轧件后端作用一制动力Q，强迫轧件在转动的轧辊间停下来，在开始打滑瞬间测定制动力Q和轧制力P。
2
Q tan
s
2P 1 Q
tan
2P
式中φ在计算中常取φ=
2
3.轧制力矩法
测定前滑为零时的纯轧力矩M和轧制力P，按下式计算：
2 n
总延伸系数与平均延伸系数间的关系为：
z
F0 Fn
n
平均延伸系数
n
z
n
F0 Fn
轧制道次与断面积及平均延伸系数的关系为：
n lnF0 lnFn
ln
1.5 外摩擦
一、塑性加工中摩擦的特点

第03章_第06节__真实应力应变曲线

D tan
——硬化模量
四、变形温度和变形速度对真实应力-应变曲线的影响
1、变形温度对真实应力-应变曲线的影响随变形温度的提高，使流动应力(真实应力Y）下降。其
原因：
1)随着温度升高，发生回复和再结晶，即所谓软化作
用，可消除和部分消除应变硬化现象； 2)随着温度升高，原子的热运动加剧，动能增大，原子间结合力减弱，使临界切应力降低； 3)随着温度的升高，材料的显微组织发生变化，可能由多相组织变为单相组织。
三、真实应力-应变曲线简化及其所似数学表达式
1、幂指数硬化曲线(幂强化）用指数方程表示 Y B n 或 B n
B——强度系数 n ——硬化指数（0≤n≤1) 2、有初始屈服应力的刚塑性硬化曲线 (刚塑性指数硬化）
有初始屈服应力时（忽略弹性变形） Y s B1 m 或 s B1 m
（1）真实应力-应变曲线分类
真实应力，简称真应力，也就是瞬时的流动应力Y
P Y A
真实应力-应变曲线可分为三类：
(1)Y ; (2)Y ; (3)Y
（3）真实应力-应变曲线的绘制 ①Y- ε曲线， Y- ψ曲线：以σ- ε曲线为基础 Y- ε曲线：
A0 l 1 A l0
Yk ' d 1 8
二、基于压缩实验和轧制实验确定真实应力-应变曲线 1．基于圆柱压缩实验确定真实应力—应变曲线拉伸Y- ∈曲线受塑性失稳的限制，精度较低， ∈<0.3, 实际塑性成形变形量较大，如锻造≤1.6,反挤≤2.5，拉伸试验曲线不够用。需要压缩Y- ∈曲线。压缩试验的优点： ∈压>>1还是均匀变形， ∈可达到2 或更大，如∈铜=3.9 缺点：摩擦措施：充填润滑剂

第三章金属塑性变形的物理基础

（1）塑性的基本概念
什么是塑性？塑性是金属在外力作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。
塑性与柔软性的区别是什么？塑性反映材料产生永久变形的能力。柔软性反映材料抵抗变形的能力。
塑性与柔软性的对立统一
铅---------------塑性好，变形抗力小
不锈钢--------塑性好，但变形抗力高白口铸铁----塑性差，变形抗力高
塑性指标的测量方法
拉伸试验法压缩试验法扭转试验法轧制模拟试验法
拉伸试验法
Lh L0 100%
L0 F0 Fh 100%
F0
式中：L0——拉伸试样原始标距长度； Lh——拉伸试样破断后标距间的长度； F0——拉伸试样原始断面积； Fh——拉伸试样破断处的断面积
%
晶粒5 晶粒4 晶粒3
晶粒2
晶粒1
位置，mm
图5-6 多晶铝的几个晶粒各处的应变量。垂直虚线是晶界，线上的数字为总变形量
四、合金的塑性变形
单相固溶体合金的变形多相合金的变形
§3. 2 金属塑性加工中组织和性能变化的基本规律
一、冷塑性变形时金属组织和性能的变化二、热塑性变形时金属组织和性能的变化
2200
N/mm2
图4-6 正压力对摩擦系数的影响
0.5
μ
0.4
0.3
0.4
0.2 0.2
0.1
0
℃
200
400
600
800
图4-7 温度对钢的摩擦系数的影响
0
400
600
800 ℃
图4-8 温度对铜的摩擦系数的影响
测定摩擦系数的方法
夹钳轧制法楔形件压缩法塑性加工常用摩擦系数圆环镦粗法

Lesson07 第17章金属塑性变形的力学基础 2.4 材料本构关系-材料班

机械工程系张海涛
2.4 材料本构关系
本构关系（Constitutive Relations）：材料变形过程中应力与应变之间的关系。
这种关系的数学表达式称为本构方程，也叫物理方程。塑性应力应变关系和屈服准则都是求解塑性变形问题的基本方程。
2.4.1．材料真实应力-应变曲线 2.4.2．弹性与塑性变形时应力应变关系的特点 2.4.3．增量理论 2.4.4．全量理论 2.4.5．实验：绘制拉伸真实应力应变曲线
x
1 E
[
x
( y
z )];
y
1 E
[
y
( z
x )];
z
1 E
[ z
( x
y )];
yz
yz
2G
zx
zx
2G
xy
xy
2G
p358式17-1
~18~
《塑性成形原理》
机械工程系张海涛
2.4 材料本构关系
2.4.2．弹性与塑性变形时应力应变关系的特点
通过变换，我们可以得到：
~20~
《塑性成形原理》
机械工程系张海涛
2.4 材料本构关系
2.4.2．弹性与塑性变形时应力应变关系的特点
这些式子表明，弹性应力应变关系有如下特点： 1、应力与应变成线性关系，应力主轴与应变主轴重合。 2）弹性变形是可逆的，应力应变关系是单值对应的。 3）弹性变形时，应力球张量使物体产生体积变化，泊松比ν<0.5。
~14~
《塑性成形原理》
2.4 材料本构关系
2.4.1．材料真实应力-应变曲线 ● 材料模型示例
机械工程系张海涛
低碳钢在不同温度下的静载压缩时的真实应力－应变曲线

第二章金属塑性变形的物理基础

26
锻造温度区间的制定
27
2、锻合内部缺陷 3、打碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布 4、形成纤维组织 5、改善偏析
28
塑性变形过程中晶粒的变化
29
第三节金属的超塑性变形
一、超塑性的概念和种类概念：金属和合金具有的超常的均匀变形能力。
大伸长率、无颈缩、低流动应力、易成形、无加工硬化
另一个取向，故晶界处原子排列处于过渡状态。
4、晶界不同于晶内性质：
3
一、变形机理
晶内变形 1、滑移 2、孪生晶间变形晶粒之间的相互转动和滑动注意：晶间变形的情况受温度的影响
4
1、滑移面和滑移方向的确定
确定滑移面：原子排列密度最大的晶面确定滑移方向：原子排列密度最大的方向
5
金属的主要滑移方向、滑移面、滑移系
种类：
细晶超塑性：在一定的恒温下，在应变速率和晶粒度都满足要求的条件下所呈现出的超塑性。相变超塑性：具有相变或同素异构转变的金属，在其转变温度附近以一定的频率反复加热、冷却。在外力的作用下所呈现出的超塑性。
30
二、细晶超塑性变形的力学特征
无加工硬化
31
三、影响细晶超塑性的主要因素
应变速率
20
21
二、性能的变化（力学性能）加工硬化成因：位错交互作用，难以运动应用：强化（奥氏体钢）避免：多次塑性加工中加入退火工序
22
第二节金属热态下的塑性变形
热塑性变形：再结晶温度以上进行的塑性变形一、塑性变形时的软化过程 1、动态回复、动态再结晶 2、静态回复、静态再结晶、亚动钢中的碳和杂质元素的影响碳磷硫氮氢氧
37
2、合金元素对钢的塑性的影响合金元素的加入，会使钢的塑性降低、变形抗力提高原因见课本p43

金属塑性成形原理---第二章_金属塑性变形的物理基础

位错的攀移
❖ 螺型位错无攀移
❖ 正攀移——正刃型位错位错线上移
负刃型位错位错线下移
编辑课件
位错的交割
❖ 两根刃型位错线都在各自的滑移面上移动，
则在相遇后交截分别形成各界，形成割阶后
仍分别在各自的平面内运动。
❖ 刃型位错和螺型位错交割时，在各自的位错
线上形成刃型割阶，位错线也能继续滑移。
❖ 螺型位错和螺型位错交割时，相交后形成的
❖ 假设：理想晶体两排原子相距为a，同排原子间距
为b。原子在平衡位置时，能量处于最低的位置。
在外力τ作用下，原子偏离平衡位置时，能量上升，
原子能量随位置的变化为一余弦函数。
❖ 通过计算晶体的临界剪切应力，并与实际的临界
剪切应力进行比较，人们发现，理论计算的剪切
强度比实验所得到的剪切强度要高一千倍以上。
编辑课件
典型的晶胞结构
编辑课件
典型的晶胞结构
编辑课件
三种晶胞的晶格结构
编辑课件
一、塑性变形机理
实际金属的晶体结构
❖ 单晶体:各方向上的原子密度不同——各向
异性
❖ 多晶体:晶粒方向性互相抵消——各向同性

❖ 塑性成形所用的金属材料绝大多数为多晶
体，其变形过程比单晶体复杂的多。
编辑课件
多晶体塑性变形的分类
加工中，会使变形力显著增
加，对成形工件和模具都有
III．抛物线硬化阶段：
一定的损害作用；但利用金
与位错的交滑移过程有关，
θ3
随应变增加而降低，应力应变
属加工硬化的性质，对材料
曲线变为抛物线。
进行预处理，会使其力学性
能提高
编辑课件
2.2 金属热态下的塑性变形

材料成型基本原理总结

材料成型力学原理部分第十四章金属塑性变形的物理基础1、塑形成形：利用金属的塑性，使金属在外力作用下成形的一种加工方法，亦称金属塑性加工或金属压力加工。

2、金属塑性成形的优点：生产效率高、材料利用率高、组织性能亦改变、尺寸精度高。

3、塑性成形工艺：锻造、轧制、拉拔、挤压、冲裁、成型4、金属冷塑形变形的形式：1、晶内变形：滑移和孪生2、晶间变形：晶粒间发生相互滑动和转动5、加工硬化：在常温状态下，金属的流动应力随变形程度的增加而上升，为了使变形继续下去，就需要增加变形外力或变形功。

（指应变对时间的变化率）6、热塑性变形时金属组织和性能的变化1、改善晶粒组织2、锻合内部缺陷3、破碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布4、形成纤维组织5、改善偏析7、织构的理解：多晶体取向分布状态明显偏离随机分布的取向分布结构。

8、细化晶粒：1、晶粒越细小，利于变形方向的晶粒越多2、滑移从晶粒内发生止于晶界处，晶界越多变形抗力越大9、热塑性变形机理：晶内滑移、晶界滑移和扩散蠕变10、塑性：不可逆变形，表征金属的形变能力11、塑性指标：金属在破坏前产生的最大变形程度12、影响塑性的因素：1、化学成分和合金成分对金属塑性的影响2、组织状态对金属塑性的影响3、变形温度4、应变速率5、应力状态13、单位流动压力P：接触面上平均单位面积上的变形力14、碳和杂质元素的影响碳：其含量越高，塑性越差；磷：冷脆；硫：热脆性；氧：热脆性；氮：时效脆性、蓝脆、气孔；氢：氢脆、白点、气孔和冷裂纹等15、合金元素的影响：塑性降低硬度升高16、金属组织的影响（1）晶格类型（2）晶粒度（3）相组成(4)铸造组织17、变形温度对金属塑性的影响：对大多少金属而言，总的趋势是随着温度升高，塑性增加。

但是这种增加并不是线性的，在加热的某些温度区间，由于相态或晶界状态的变化而出现脆性区，使金属的塑性降低。

（蓝脆区和热脆区）18、变形抗力：指金属在发生塑性变形时，产生抵抗变形的能力一般用接触面上平均单位面积变形力来表示，又称单位面积上的流动压力19、质点的应力状态：变形体内某点任意截面上应力的大小和方向20、对变形抗力的影响因素：①化学成分：纯金属和合金②组织结构：组织状态、晶粒大小和相变③变形温度④变形程度：加工硬化⑤变形速度⑥应力状态21、金属的超塑性：细晶超塑性、相变超塑性第十五章应力分析1、研究塑性力学时的四个假设：①连续性假设：变形体不存在气孔等缺陷②匀质性假设:质点的组织、化学成分等相同③各向同性假设④体积不变假设2、质点：有质量但不存在体积或形状的点3、内力：在外力作用下，物体内各质点之间就会产生相互作用的力。

第二章_金属塑性变形的物理基础

超塑性是指金属在特定变形条件下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能（例如大的延伸率）的现象。
超塑性的特点
超塑性变形的一般特点： 1、大伸长率 2、无缩颈 3、低流动应力 4、易成形
采用超塑性成形工艺，可获得形状复杂和尺寸精确的锻件，而变形力大大降低。
超塑性成形实例
b 弥散强化
位错切过第二相粒子（表面能、错排能、粒子阻碍位错运动）
四塑性变形对金属组织和性能的影响
1 对组织结构的影响（1）形成纤维组织
晶粒拉长杂质呈细带状或链状分布
H62黄铜挤压的带状组织
（2）亚结构
变形量增大位错缠结位错胞（大量位错缠结在胞壁，胞内位错密度低)
（3）形变织构
四塑性变形对金属组织和性能的影响
2 对力学性能的影响（加工硬化）（1）加工硬化（形变强化、冷作强化）：随变形量的增加，材料的强度、硬度升高而塑韧性下降的现象。
2 对力学性能的影响（加工硬化）
强化金属的重要途径
利提高材料使用安全性
（2）利弊
材料加工成型的保证
弊变形阻力提高，动力消耗增大
孪生的特点
（1）孪生是一部分晶体沿孪晶面相对于另一部分晶体作切变，切变时原子移动的距离是孪生方向原子间距的分数倍；孪生是部分位错运动的结果；孪晶面两侧晶体的位向不同，呈镜面对称；孪生是一种均匀的切变。
孪生的特点
（2）孪晶的萌生一般需要较大的应力，但随后长大所需的应力较小，其拉伸曲线呈锯齿状。孪晶核心大多是在晶体局部高应力区形成。变形孪晶一般呈片状。变形孪晶经常以爆发方式形成，生成速率较快。
位错密度越高，金属的强度、硬度越高。
S：位错线长度，V：体积，ρ：位错密度

第03章第01节应力分析

斜微分面上应力
2、预备知识
设斜面的面积为dF，截面在三个坐标轴上的投影分别为： x面、y面、z面。
x面 dAx——ldF
y面 dAy——mdF z面 dAz——ndF
D
m
斜微分面上应力
3、求解斜面全应力S及沿三轴分量Sx,Sy,Sz，由ΣFx=0
sx dF x dAx yxdAy zx dAz 0
物体在塑性变形前后的体积不变。
关键基本条件
塑性力学基本假设
基本研究内容
应力分析
本构方程
应变分析
屈服准则
应力基本概念
外力和内力作用力面力反作用力摩擦力重体力力
外力
力
内力
惯性力
知识背景
NWPU
应力的提出
位面积上的作用力 F A
一般受力状态下的应力
三维空间一点的应力状态
4、分量的方向正应力的符号与材料力学规定相同，即拉应力为正、压应力为负。切应力不同。正面：外法线指向坐标轴的正向的面负面：外法线指向坐标轴的反向的面正面上：沿轴正向的切应力分量为正，沿轴反向的切应力分量为负；负面上：沿轴反向的切应力分量为正，
沿轴正向的切应力分量为负。
三维空间一点的应力状态
1、思想方法表示任意截面的应力；（无限）特殊截面应力分量。（有限）
三维空间一点的应力状态
2、应力分量
特殊截面：过变体内任意点Q切取矩形单元体，且置于x,y,z坐标中,棱边分别平等于x,y,z轴，取矩形单元体中三个相互垂直的面为特殊截面。
三维空间一点的应力状态
方便数学处理
（求导和函数处理）
塑性力学基本假设

第一章冲压变形的基本原理

冲压工艺与模具设计
图1.2.1 一点的应力状态
（a）受力物体（b）任意坐标系（c）主轴坐标系
冲压工艺与模具设计
1.2.4 屈服准则的几何表示（a）平面上两屈服准则表达 (b) 主应力空间两屈服准则表达
冲压工艺与模具设计
图1.2.5 单向拉应力－应变曲线
冲压工艺与模具设计
图1.2.6 实际应力曲线与假象应力曲线
冲压工艺与模具设计
1.2 塑性变形的力学基础
外力
内力
模具
毛坯
零件
毛坯的变形都是模具对毛坯施加外力所引起内力或由
内力直接作用的结果。应力就是毛坯内单位面积上作用的
内力。应力应理解为一极小面积上的内力与该面积比值的
极限，即:
lim P dP
F0 F dF
冲压工艺与模具设计
1.2.1 一点的应力与应变状态１.一点的应力状态:
冲压工艺与模具设计
1.2.3 塑性变形时应力与应变的关系物体受力产生变形, 所以应力与应变之间一定
存在着某种关系。弹性变形时, 应力E与应变之间的关系是线性的、
可逆的, 变形是可以恢复的。（胡克定律）
单向拉伸应力-应变曲线(如图1.2.5)
冲压工艺与模具设计
1.2.3 塑性变形时应力与应变的关系增量理论 : 瞬间的应变增量与相应应力的关系
1.屈雷斯加(H·Tresca)屈服准则
力屈达雷到斯某加一于定1m值a8x 6时412 ，(年 m材提ax 料出 mi即n:) 当行K材屈料服中。的因最此大，剪该应准则又称为最大剪应力屈服准则。其数学表达式为:
冲压工艺与模具设计
1.2.2 屈服准则（塑性条件） 2. 密席斯(Von Mises)屈服准则密席斯于1913年提出了另一屈服准则: 当材料

金属塑性成形原理第三章金属塑性成形的力学基础第五节应力应变关系(本构关系)

1 2 3
(1 m ) ( 2 m ) ( 3 m )
根据Levy-Mises方程
d 1 d 2 d 3 d ( 1 m ) ( 2 m ) ( 3 m )
第五节塑形变形时的应力应变关系
塑性变形时应力与应变的关系称为本构关系，其数学表达式称为本构方程或物理方程。
主要内容：

5.1 弹性变形时的应力应变关系 5.2 塑性变形时应力应变关系特点 5.3 增量理论 5.4 全量理论 5.5 应力应变顺序对应规律
5.1 弹性变形时的应力应变关系
5.1 弹性变形时的应力应变关系
在弹性变形中包括改变体积的变形和改变形状的变形。前者与应力球张量成正比，后者与应力偏张量成正比，写成张量形式：
比列及差比形式：
x y y z z x xy yz zx 1 x y y z z x xy yz zx 2G
x y

d y - d z
y z
d z - d x d z x
d x d ( x m )
d x d y d( x m y m ) d ( x y )
(d x d y )2 ( x y )2 d2
1 d ij' d ij' d ij' 1 1-2 2G d ij d ij' d ij' d m ij 2G E d 1-2 d m m E
增量理论特点：

Prandtl-Reuss理论与Levy-Mises理论的差别在于前者考虑弹性变形而后者不考虑都指出了塑性应变增量与应力偏量之间的关系整个变形由各个瞬时变形累加而得，能表达加载过程的历史对变形的影响，能反映出复杂的加载情况

第一节金属塑性变形基础

金属与合金在塑性变形时所消耗的功，绝大多数转变成热而散发掉，只有一小部分能量以弹性应变和增加金属中的晶体缺陷（空位和位错）的形式储存起来。温度升高，可以提高原子活动能力，储存能使变形后的金属材料具有向形变前的稳定状态转化的趋势。形变金属的退火：将金属材料加热到某一温度，保温一定时间，然后缓慢冷至室温的一种热处理工艺。退火目的：使金属材料内部的组织结构发生变化，使热力学的稳定性得以提高，从而获得所要求的各种性能。形变退火包括：回复、再结晶和晶粒长大
六、材料的塑性成形性
材料的塑性成形性：材料通过塑性变形而不产生裂纹和破裂以获得所需形状的性能。衡量指标：材料的塑性和变形抗力影响因素：材料性质和变形条件
1. 材料的本质
a.化学成分纯金属 > 合金；碳化物形成元素使塑性成形性下降 Nb、 Ti、V、Cr、Mo、W 纯金属和固溶体 > 碳化物；均匀细小晶粒 > 粗晶粒
金属质点将向阻力最小的方向移动
2. 体积不变条件
εx + εy+ εz=0 εx= - (εy+ εz)，某一主方向的微小应变等于另两个方向的微小应变之和，且变形方向相反。如用V型铁拔长。
体积不变条件是塑性变形过程中力学分析的前提，也可用于计算原毛坯的体积。
根据最小阻力定律和体积不变条件可分析金属坯料的变形趋势，制定金属流动模型，以采取相应措施，保证生产过程及产品质量控制。
(3) 生产率高，易机械化、自动化 (4) 制品精度较高
缺点: (1)不能加工脆性材料
(2)难以加工内腔形状特别复杂、体积大的制品 (3)设备、模具投资费用高塑性成形广泛应用于机械制造、汽拖、容器、造船、建筑、包装、航空航天工业部门。
§2-1 金属塑性变形基础

金属塑性成形原理第三章金属塑性成形的力学基础第二节应变分析-无动画版

2 3 2 3 2 ( 1 ) ( 1 ) 1 3 2 2
四、点的应变状态与应力状态的比较
6.主应变图
主应变图是定性判断塑性变形类型的图示方法。主应变图只可能有三种形式
广义拉伸：挤压和拉拔广义剪切：宽板弯曲、无限长板镦粗、纯剪切和轧制板带广义压缩：展宽的轧制和自由镦粗；
一、位移和应变
对应的各阶段的相对应变为
l1 l0 01 l0
显然
l2 l1 12 l1
l3 l2 23 l2
03 01 12 23
一、位移和应变
③对数应变为可比应变，工程应变为不可比应变。
假设将试样拉长一倍，再压缩一半，则物体的变形程 L 度相同。拉长一倍时压缩一半时

因此，工程应变为不可比应变。
二、应变状态和应变张量
现设变形体内任一点 a（x，y，z）应变分量为

ε 。由a引一任意方向
ij
线元ab，长度为r，方向余弦为l，m，n。小变形前，b可视为a点无限接近的一点，其坐标为（x+dx，y+dy，z+dz）
四、点的应变状态与应力状态的比较
一、位移和应变
=
+
单元体变形
=
纯切应变
+
刚体转动
切应变及刚性转动设实际偏转角为αxy,αyx,
xy yx xy xy yx xy
1 2
xy xy z yx yz z 1 z ( yx xy ) 2
四、点的应变状态与应力状态的比较
将八面体剪应变γ8 乘以系数，可得等效应变（广 2 义应变、应变强度）