弹性变形与塑性变形.ppt

2.1 引言 弹性变形涉及构件刚度——构件抵抗弹性变形的能力。与两个因素相关： 构件的几何尺寸 材料弹性模量 塑性变形的不同工程要求： 加过程工中降低塑变抗力 服役过程中提高塑变抗力 2.2 弹性变形 * 进入网络实验室 * *  弹性变形与塑性变形 材料受力造成： 弹性变形 弹塑性变形 断裂 ? ｅ 弹性与塑性在工程上的应用准则： 服役中构件的应力不能超过弹性极限或屈服强度，加工中的材料应降低弹性极限或屈服强度。 1、弹性变形的物理本质 外力(F)与原子间引力(a / r m)、斥力(b / r n)的平衡过程。 2、弹性常数 E = 2 (1+? )G E： 正弹性模量（杨氏摸量） ?：柏松比 G：切弹性模量 3、固体中一点的应力应变状态 x y z ?z z ?z y ?z x ?x z ?x x ?x y ?y z ?y x ?y y 正应力： ?x 、 ?y 、 ?z 正应变： ?x 、 ?y 、 ?z 切应力：?x y 、 ?y z 、 ?z x 切应变：?x y 、 ?y z 、 ?z x 4、广义虎克定律 ?x = [ ?x - ? ( ?y + ?z ) ] / E ?y = [ ?y - ? ( ?z + ?x ) ] / E ?z = [ ?z - ? ( ?x + ?y ) ] / E ?x y = ?x y / G ?y z = ?y z / G ?z x = ?z x / G ( 2 – 3 ) 单向拉伸时： ?x = ?x / E ， ?y = ?z = - ? ? / E 5、影响弹性模量的因素 1）原子半径： E = k / r m m1 2）合金元素： 影响不大。 3）温 度： 影响原子半径。 4）加载速率： 影响小。 5）冷变形： E 值略降低。 6）弹性模量的各向异性 单晶：最大值与最小值相差可达四倍。 多晶：介于单晶最大值与最小值之间 2.3 弹性极限与弹性比功 1、条件比例极限 ?p ： 规定非比例伸长应力。 2、条件弹性极限 ? e ： 规定残余伸长应力。 3、弹性比功 We（弹性应变能密度） 材料开始塑性变形前单位体积所能吸收的弹性变形功。 ? ?e 0 e e e We = ?e e e / 2 = ?e2 / (2E) 制造弹簧的材料要求高的弹性比功：（ ?e 大 ，E 小） 2.4 弹性不完善性 1、弹性后效 瞬间加载------正弹性后效 瞬间卸载------负弹性后效 0 t ? ?1 0 t e e1 e2 0 t e e1 e2 ?e1 ?e2 2、弹性滞后 ------ 非瞬间加载条件下的弹性后效。 加载和卸载时的应力应变曲线不重合形成一封闭回线 ------ 弹性滞后环 ? 0 e ? 0 e 3、内耗 Q-1 ------ 弹性滞后使加载时材料吸收的弹性变形能大于卸载时所释放的弹性变形能，即部分能量被材料吸收。 （弹性滞后环的面积） 工程上对材料内耗应加以考虑 4、包申格效应 产生了少量塑性变形的材料，再同向加载则弹性极限与屈服强度升高；反向加载则弹性极限与屈服强度降低的现象。 ? 0 e 1 24.0 2 17.8 3 28.7 4 8.5 2′ 30.1 2.5 塑性变形 1、单晶体塑性变形的主要方式 滑移和孪生 2、多晶体塑性变形的特征 1）塑性变形的非同时性和非均匀性 材料表面优先 与切应力取向最佳的滑移系优先 2）各晶粒塑性变形的相互制约与协调 晶粒间塑性变形的相互制约 晶粒间塑性变形的相互协调 晶粒内不同滑移系滑移的相互协调 3、形变织构和各向异性 形变 晶面转动 形变织构 各向异性 （轧制方向有较高的强度和塑性） 2.6 屈服强度 1、物理屈服现象（非连续形变强化） P L 0 A B C D E F 应变时效 * 进入网络实验室 *