01.金属塑性变形与轧制理_王淑平_应力状态和塑性变形简介.pptVIP

1 应力状态和塑性变形简介 * * 金属在外力作用下能稳定地改变其形状和尺寸而不破坏的能力。 塑性： 用金属破坏前所能产生的最大变形程度来表示。 变形抗力： 金属对变形的抵抗能力。 用单向拉伸或压缩时试样横断面上所受的应力来表示。 1.1 塑性加工时所受的力 一、作用力 把塑性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。 作用力和约束反力 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 二、约束反力 阻碍金属质点运动的力。 （1）正压力 （2）摩擦力 T=fN 图1-2 原子间的作用力和 图1-3理想晶体中的 能同原子间距(r)的关系 原子排列及其势能曲线 1.2 原子间的作用力和能 （3）r＜ro时原子间作用的内力表现为斥力 若压缩原子使r＜ro ，所加之力或能必须克服原子间的斥力或排斥能。 由上述可得到： （1）r=ro时原子的斥力和引力相等 内力为零，原子势能最低，原子处于最稳定位置 （2）r＞ro时原子间作用的内力表现为引力 若拉开原子使r＞ro ，所加之力或能必须克服原子间的引力或吸引能。 （4）弹性变形 所加之力或能不足以克服势垒，仅使原子被迫离开平衡位置，而处于不稳定状态。此时，去掉所加的力后，原子回到原来的平衡位置，变形也就消失。 特点：原子间距改变、原子间势能升高、物体的体积发生变化（变化不大） （5）塑性变形 所加之力或能足以克服势垒，而使大量的原子多次地、定向地从一个平衡位置转移到另—个平衡位置。这样在宏观上就产生了不能复原的永久变形 特点：形状和尺寸改变，但体积不变 （6）弹—塑性变形共存 发生宏观屈服后的任意变形瞬间所产生的总变形中都包括弹性变形和塑性变形，弹—塑性变形是共存的。金属在发生塑性变形之前必先产生弹性变形。 图1-3 拉伸时应力与变形的关系 1.3 内力和应力 一、内力 1.定义: 由于外力的机械作用或是因物体的整体性使物体不均匀变形受到互相限制而引起物体内原子之间的距离发生改变时,在物体内部产生的一种互相平衡的力。 图1-4 加热不均引起的内力 2.产生内力的原因 (1)为了平衡外部的机械作用所产生的内力； （2）由于物理或物理-化学过程所产生的相互平衡的内力。 3.内力产生的实质 由于原子被迫偏离其平衡位置，使原子间距改变。 4.内力大小的度量 应力 二、应力 内力的强度称为应力，即单位面积上所作用的内力。 1.定义： 2.应力的计算： 用截面法计算 作用在微小面积上的力 ΔP: ΔF上的总内力 ΔT: ΔF切线方向的分内力 ΔN: ΔF法线方向分内力 S=lim ΔP/ ΔF ΔF 0 全应力 σ=lima ΔT/ ΔF ΔF 0 正应力 τ=lim ΔN/ ΔF ΔF 0 切应力 注意： 1、仅当截面上应力均匀分布时，作用在截面上的总内力与该截面面积之比才是实际应力； 2、当截面上的应力不均匀分布时，此比值乃是平均应力，这时截面上的实际应力需用上式来计算。 1.4 应力状态及应力图示、变形图示 一、应力状态 所谓物体处于应力状态，就是物体内的原子被迫偏离其平衡位置的状态。 1.定义 2.研究金属的应力状态的意义 金属内部的应力状态，决定了金属内部各质点所处的状态是弹性状态、塑性状态还是断裂状态。而一切压力加工的目的均是在外力的作用下，使金属产生塑性变形，获得所需要的各种形状和尺寸的产品。因此，了解各种压力加工中金属内部的应力状态特点，对于确定物体开始产生塑性变形所需的外力，以及采用什么样的工具与加工制度，使力能的消耗最小等方面都具有重要的实际意义。 3.用主应力来表示应力状态 (1)主平面: 只有正应力而无切应力的平面。 （2)主轴： 与主平面法线方向平行的坐标轴。 （3)主应力： 主平面作用的正应力。 规定:三个主应力大小，按代数值进行排列，即σ1＞ σ2＞ σ3。 二、应力图示 1.定义: 应力图示就是用来定性说明变形体内某点（或所研究物体的某部分）在各主轴方向上，有无主应力存