控制变形原理与应用基础-6-2.ppt

6.1 概述 第六章、应力对变形速度的影响 这一章介绍由大量实验结果得出的应力 ? 和应变速度 两个力学变量间的相互关系，即半经验力学状态方程。下面将建立在恒应力和恒变形速度条件下的这种关系。 6.1 概述 第六章、应力对变形速度的影响 温度修正的变形速度，等效变形速度 6.2 应力（?）和应变速度（ ）间的半经验方程 第六章、应力对变形速度的影响 对于几乎所有的固体，若将 或log Z表示成 ? 的函数时，在相当宽的应力和温度范围内都能得到一条直线，应力敏感系数(n)可由直线的斜率得出； 常数A1取决于材料的性质。 6.2.1 低应力蠕变 6.2 应力（?）和应变速度（ ）间的半经验方程 第六章、应力对变形速度的影响 由于蠕变形过程是塑性变形过程，因此其变形特征还就与剪切模量有关。根据这种看法，McLean 和 Hale（1961）建议应用无量纲变量 ?/? ，当将不同材料的log Z 表示为log ?/? 的函数时得到了归类直线（图6.2）。问题是量纲不统一。 6.2.1 低应力蠕变 6.2 应力（?）和应变速度（ ）间的半经验方程 第六章、应力对变形速度的影响 6.2.1 低应力蠕变 大部分固体的n值为3—5之间，许多模型都得出这个值。 当应力很小且温度很高时n值接近于1，即 ??，蠕变成为牛顿粘滞性的，将这种蠕变称为Nabarro Herring蠕变。 6.2 应力（?）和应变速度（ ）间的半经验方程 第六章、应力对变形速度的影响 6.2.2 高应力蠕变或高温恒速度变形 高温恒速变形实验通常用以说明继初始阶段之后的稳态流变阶段。在初始阶段应力通过最大值（该应力峰与样品的组织转变相关，这在后面加以论述），之后在稳态流变阶段 ? 与 ? 不再相关。 0.25%C钢1100℃扭转试验中扭矩的波动 6.2 应力（?）和应变速度（ ）间的半经验方程 第六章、应力对变形速度的影响 6.2.2 高应力蠕变或高温恒速度变形 高温恒速变形实验可以建立稳态阶段 ? 和 间的关系，通常它与高应力蠕变实验得到的关系相同。 在高应力时 值大于由低应力或中等应力的幂函数外推的结果，速度随应力很快增加，故应设法将log 或 logZ 表示成 ? 的函数而不再是log?。 该关系式显然不适用于低应力情况。很难设想变形机构在某个临界应力突然改变，因此方程（6.3）和 (6.10)并不代表完全不同的机制。 第六章、应力对变形速度的影响 6.2 应力（?）和应变速度（ ）间的半经验方程 6.2 应力（?）和应变速度（ ）间的半经验方程 第六章、应力对变形速度的影响 6.2.2 高应力蠕变或高温恒速度变形 许多作者寻找适用于全部应力和变形范围的统一的半经验方程。 没有考虑温度的影响，面材料常数 和 n 都取决于温度。 在较宽的变形速度（10-8 从 102 S-1）和应力范围都与实验结果吻合。 log（sinh(??)） 和 logZ 图在较宽的 ? 范围内得到一条直线。因此， ，? 和 n 几个值是与 T 和 ? 无关的材料常数。 6.2 应力（?）和应变速度（ ）间的半经验方程 第六章、应力对变形速度的影响 6.2 应力（?）和应变速度（ ）间的半经验方程 第六章、应力对变形速度的影响 6.2.3 高速度变形 高速变形实验结果与中等速度实验完全相似。Samanta(1971)用Hopkinson杆装置研究了铝和铜高温时的动态变形，抛射物由40mm防空炮发射，结果得到了直至2300s－1的变形速度。 在σ-ε曲线上有一个应变硬化为零的平台，变形速度愈大，该平台愈高（图6.8）。 通过修正温度绝热升高的初始温度之后，Samanta建立了各温度的σ与ε的关系。 高速变形铝的应力－应变曲线 （a）250 ℃ （b）550 ℃ 1-6.6×10-2S-1, 2-5.2×102S-1, 3-7.4×102S-1, 4-1.2×103S-1, 5-1.9×103S-1, 5-2.2×103S-1 第六章、应力对变形速度的影响 铝 6.2 应力（?）和应变速度（ ）间的半经验方程 铝 铜 第六章、应力对变形速度的影响 6.2 应力（?）和应变速度（ ）间的半经验方程 第六章、应力对变形速度的影响 Al Al Al Al 6.2 应力（?）和应变速度（ ）间的半经验方程 在所有条件下可建立 ?和 间统一的关系式的意义在于可将高温高速变形的结果引伸到蠕变实验。但需要考虑变形速度由加工硬化和热恢复间的动态平衡来决定，有以下几个方面的特点值得注意： 如果采用方程 ,所得的曲线是向上凹的， 由蠕变实验向大变形或高应力状态外推，变形速度小于实验值； 从高变形速成度向低速外延，变形速度大于实验值。 如果应