金属塑性变形的物性方程.ppt

第2章 金属塑性变形的物性方程 §2.1 金属塑性变形过程和力学特点 §2.2 塑性条件方程 §2.3 塑性应力应变关系（本构关系） §2.4 变形抗力曲线与加工硬化 §2.5 影响变形抗力的因素 金属塑性变形过程基 本 假 设 材料为均匀连续，且各向同性； 体积变化为弹性的，塑性变形时体积不变； 静水压力不影响塑性变形，只引起体积弹性变化； 不考虑时间因素，认为变形为准静态； 不考虑Bauschinger效应。 比较两屈服准则的区别： （1）物理含义不同：Tresca：最大剪应力达到极限值K Mises ：畸变能达到某极限 （2）表达式不同; （3）几何表达不同： Tresca准则：在主应力空间中为一垂直π平面的正六棱柱； Mises 准则：在主应力空间中为一垂直于π平面的圆柱。 (π平面:在主应力坐标系中，过原点并垂直于等倾线的平面) 比较两屈服准则的区别 两准则的联系： （1）空间几何表达：Mises圆柱外接于Tresca六棱柱； 在π平面上两准则有六点重合； （2）通过引入罗德参数和中间主应力影响系数β，可以将两 准则写成相同的形式： 其中 称为中间主应力影响系数 称为Lode参数。 讨论：① 当材料受单向应力时，β=1，两准则重合； ② 在纯剪应力作用下，两准则差别最大； 按Tresca准则： 按Mises准则： ③ 一般情况下，β=1－1.154 §2.3 塑性应力应变关系（本构关系） 增量理论与全量理论 增量理论： 例题讲解： 例：求 之比（满足塑性条件） 解：对（A）有 所以有： 对（B）有 所以有： 对（C）有 所以有： §2.5 影响变形抗力的因素 化学成份的影响 变形温度的影响 变形程度的影响 变形速度的影响 接触摩擦的影响 应力状态的影响 组织结构的影响 化学成分的影响 化学成分对变形抗力的影响非常复杂。一般情况下，对于各种纯金属，因原子之间相互作用不同，变形抗力也不同。同一种金属纯度愈高，变形抗力愈小。组织状态不同，抗力值也有差异，如退火态与加工态，抗力明显不同。 变形温度的影响 由于温度升高，金属原子间的结合力降低了，金属滑移的临界切应力降低，几乎所有金属与合金的变形抗力都随温度升高而降低。但是对于那些随温度变化产生物理－化学变化和相变的金属与合金，则存在例外。 变形程度的影响 无论在室温或高温条件下，只要回复和再结晶过程来不及进行，则随着变形程度的增加必然产生加工硬化，使变形抗力增大，通常变形程度在30％以下时，变形抗力增加显著。当变形程度较大时，变形抗力增加缓慢，这是因为变形程度的进一步增加，晶格崎变能增加，促进了回复与再结晶过程的发生与发展，也使变形热效应增加。 变形速度的影响 变形速度的提高，单位时间内的发热率增加，有利于软化的产生，使变形抗力降低。另一方面，提高变形速度缩短了变形时间，塑性变形时位错运动的发生与发展不足，使变形抗力增加。一般情况下，随着变形速度的增大，金属和合金的抗力提高，但提高的程度与变形温度密切相关。冷变形时，变形速度的提高，使抗力有所增加，或者说抗力对速度不是非常敏感。而在热变形时，变形速度的提高，会引起抗力明显波动，即抗力对速度敏感。 接触摩擦的影响 实际变形抗力还受接触摩擦影响，一般摩擦力愈大，实际变形抗力愈大。实际上摩擦的存在使应力状态发生变化，三向压应力更大，导致变形抗力增大。 应力状态的影响 变形抗力是一个与应力状态有关的量。例如，假设棒材挤压与拉拔的变形量一样，但变形力肯定不一样。从主应力图与主应变图上可知，挤压力为 ，拉拔抗力也为 ，由 Tresca屈服准则: 或 组织结构的影响 晶粒大小 结构变化 单组织和多组织 晶粒大小 金属和合金的晶粒愈细，同一体积内的晶界愈多。在室