金属塑性变形理论第29讲_等效应力及等效应变.ppt

金属塑性变形理论Theoryofmetalplasticdeformation 第十一讲LessonEleven 张贵杰ZhangGuijieTel 0315 2592155E Mail zhguijie 河北理工大学金属材料与加工工程系DepartmentofMetalMaterialandProcessEngineeringHebeiPolytechnicUniversity Tangshan063009 2020 2 3 2 第十二章变形力学方程 主要内容MainContent力平衡微分方程屈服条件应力应变关系方程等效应力 等效应变平面变形和轴对称变形 2020 2 3 3 12 4等效应力 等效应变 把ss看成经过某一变形程度下的单向应力状态的屈服极限 则可称ss为变形抗力 如图所示 拉伸变形到C点 然后卸载到D点 如果再在同方向上拉伸 便近似认为在原来开始卸载时所对应的应力附近 即点C处 发生屈服 这一屈服应力比退火状态的初始屈服应力提高 是由于金属加工硬化的结果 所以在单向拉伸的情况下 不论对初始屈服应力还是变形过程中的继续屈服极限 统称为金属变形抗力 2020 2 3 4 12 4 1等效应力 ss是单向拉伸的情况下得到的 那么对于复杂应力状态 ss与什么对应 2020 2 3 5 由Mises屈服条件 可以改写为 2020 2 3 6 若令 则金属屈服时有 则为等效应力 等效于单向拉伸时的应力状态 se 2020 2 3 7 对于单向拉伸 时 金属处于弹性状态 时 金属进入塑性状态 同样 复杂应力状态时 时 金属处于弹性状态 时 金属进入塑性状态 2020 2 3 8 在一般应力状态下 等效应力为 当材料屈服时有 其中ss 为单向应力状态下获得的屈服极限 2020 2 3 9 12 4 2等效应变 在简单应力状态下 我们可以得到一条应力 应变关系曲线 若知道了变形程度 则其所对应的应力 从该曲线上也可以得到 那么可以说 对同一金属在同样的变形温度 变形速度条件下 等效应力取决于变形程度 如果这样的话 一般应力状态是否存在这一应力 应变关系曲线 2020 2 3 10 金属的加工硬化程度取决于金属内的变形潜能 一般应力状态和简单应力状态在加工硬化程度上等效 意味着两者的变形潜能相同 变形潜能取决于塑性变形功耗 可以认为 如果一般应力状态和简单应力状态的塑性变形功耗相等 则两者在加工硬化程度上等效 2020 2 3 11 取主轴时 对于微小的塑性应变增量 单位体积内的塑性变形功为 按矢量积有 由增量理论 塑性应变增量主轴与偏差应力主轴重合 2020 2 3 12 由Mises由屈服条件的几何解释 屈服轨迹半径 矢量的模 2020 2 3 13 而矢量的模 令 则找到 2020 2 3 14 此式表示的应变增量就是主轴时的等效应变增量 比例加载时 即 为等效应变 2020 2 3 15 等式两边分别除以变形时间dt 则得到 2020 2 3 16 12 4 3等效应变与等效应力的关系 由Levy Mises流动法则 代入 2020 2 3 17 得到 或 此式即为等效应变增量与等效应力的关系 则Levy Mises流动法则可以写成 2020 2 3 18 这样 由于引入等效应变增量与等效应力 则本构方程中的比例系数便可以确定 从而也就可以求出应变增量的具体数值 2020 2 3 19 12 4 4曲线 变形抗力曲线 不论是一般应力状态还是简单应力状态作出的曲线 就是曲线 此曲线也叫变形抗力曲线或加工硬化曲线 或真应力曲线 目前常用以下四种简单应力状态的试验来做金属变形抗力曲线 2020 2 3 20 单向拉伸 2020 2 3 21 单向压缩 可见单向应力状态等效应力等于金属变形抗力 等效应变等于绝对值最大主应变 2020 2 3 22 平面变形压缩 其中 为平面变形抗力 2020 2 3 23 薄壁管扭转 2020 2 3 24 12 5平面变形和轴对称变形 塑性力学问题共有九个未知数 即六个应力分量和三个位移分量 与此对应 则有三个力平衡方程和六个应力应变关系方程 虽然可解 但在解析上要求出能满足这些方程和给定边界条件的严密解是十分困难的 然而 如果应力边界条件给定 对于平面变形问题 静力学可以求出应力分布 而成为静定问题 对于轴对称问题 引入适当假设 也可以静定化 塑性加工问题许多是平面变形问题和轴对称问题 也有许多可以分区简化为平面变形问题来处理 2020 2 3 25 12 5 1平面变形 应力特点 平面应变状态 而 平面应力状态 而 2020 2 3 26 应变特点 2020 2 3 27 几何方程 2020 2 3 28 力平衡微分方程 2020 2 3 29 屈服条件本构方程 2020 2 3 30 12 5 2轴对称变形 应力特点应变特点