《塑性变形》课件

塑性变形CATALOGUE目录塑性变形的定义与分类塑性变形的物理本质塑性变形的基本规律塑性变形对材料性能的影响塑性变形的主要应用领域塑性变形的研究现状与展望CHAPTER01塑性变形的定义与分类塑性变形是指金属在应力作用下发生的不可逆的形状变化。当金属受到外力作用时，原子或分子的位置会发生相对变化，导致宏观尺度上金属的形状和尺寸发生改变。塑性变形通常发生在金属的屈服点之后，此时金属的内部结构发生变化，位错运动和晶界滑移成为主要的变形机制。塑性变形的定义按外力特点分类单向塑性变形、多向塑性变形和复杂应力状态下的塑性变形。热塑性变形和冷塑性变形。热塑性变形是指金属在高温下发生的塑性变形，而冷塑性变形则是在室温或低温下发生的。高速塑性变形和低速塑性变形。高速塑性变形是指变形速率非常高的塑性变形，而低速塑性变形则是在相对较低的速率下发生的。单调塑性变形和循环塑性变形。单调塑性变形是指金属在单向或循环应力作用下发生的塑性变形，而循环塑性变形则是指金属在交变应力作用下的塑性变形。按温度分类按变形速率分类按加载历史分类塑性变形的分类CHAPTER02塑性变形的物理本质晶体结构的变化是塑性变形的重要物理本质之一。在塑性变形过程中，晶体结构会发生变化，导致晶格畸变和内部应力的产生。这些变化会影响材料的力学性能和物理性质，如强度、硬度、电阻等。晶体结构的变化通常包括晶格畸变、晶粒旋转和晶界移动等。这些变化会导致晶体结构的不均匀性和不稳定性，进一步影响材料的塑性和韧性。晶体结构的变化位错是晶体中一种常见的缺陷，其运动对塑性变形具有重要影响。在塑性变形过程中，位错会沿着一定的路径运动，导致晶体结构的改变和应力的释放。位错的运动通常受到温度、应力和其他因素的影响。在高温和低应力条件下，位错容易发生滑移和攀移；而在低温和高应力条件下，位错容易发生交滑移和扭折。这些位错运动方式对材料的塑性和韧性具有重要影响。位错的运动晶粒的转动与滑移是塑性变形过程中常见的现象。在应力作用下，晶粒会发生转动和滑移，导致晶体结构的改变和应力的释放。晶粒的转动与滑移通常受到温度、应力和晶粒尺寸等因素的影响。在高温和低应力条件下，晶粒容易发生转动；而在低温和高应力条件下，晶粒容易发生滑移。这些晶粒运动方式对材料的塑性和韧性具有重要影响。晶粒的转动与滑移CHAPTER03塑性变形的基本规律屈服准则描述了材料在受力时开始发生屈服的条件。对于金属材料，常用的屈服准则是VonMises屈服准则，它基于等效应力来判断是否达到屈服。屈服准则反映了材料在复杂应力状态下的屈服行为，对于理解塑性变形的微观机制和预测材料的塑性流动具有重要意义。屈服准则物理意义条件屈服准则流动法则描述了塑性变形过程中，塑性应变增量与作用的外力之间的关系。流动法则的定义流动法则反映了塑性变形的内在规律，是塑性力学中描述材料流动行为的基本法则。物理意义流动法则强化与软化强化机制强化机制描述了塑性变形过程中，随着变形的增加，材料的屈服应力如何变化。常见的强化机制包括加工硬化和固溶强化等。软化机制与强化机制相反，软化机制描述了随着变形的增加，材料的屈服应力如何减小。在塑性变形过程中，如果发生软化，则可能导致材料的性能下降。CHAPTER04塑性变形对材料性能的影响塑性变形会导致材料屈服强度降低，因为晶粒内部位错增加，使材料更容易发生屈服。屈服强度抗拉强度韧性塑性变形过程中，位错密度增加，强化了材料，导致抗拉强度提高。塑性变形可以改善材料的韧性，使材料在断裂前吸收更多的能量。030201对力学性能的影响塑性变形可能导致材料热导率降低，因为晶格内部缺陷增加，阻碍了声子的传递。热导率塑性变形对材料电导率的影响取决于具体的金属种类，有些金属的电导率会降低，有些则会提高。电导率对于铁磁性材料，塑性变形可能会影响其磁畴结构，从而影响磁导率。磁导率对物理性能的影响塑性变形可能会影响材料的耐腐蚀性，因为表面粗糙度的变化和内部结构的变化都可能影响腐蚀速率。耐腐蚀性某些金属在塑性变形过程中可能会发生氧化反应，导致表面形成氧化膜。氧化行为塑性变形可能会影响材料的扩散行为，从而影响其与其它物质的反应速率。扩散行为对化学性能的影响CHAPTER05塑性变形的主要应用领域

金属加工金属成型通过塑性变形将金属原材料加工成所需形状和尺寸的制品，如轧制、锻造、冲压等。金属连接利用塑性变形实现金属之间的连接，如焊接、铆接等。金属切削在金属切削加工中，刀具对金属施加压力，使金属发生塑性变形，从而切除多余部分，形成工件。03塑料连接利用塑性变形实现塑料之间的连接，如热熔、热压等。01塑料成型通过塑性变形将塑料原料加工成所需形状和尺寸的制品，如注塑、压延、挤出等。02塑料改性通过塑性变形对塑料进行改性，如增强、增韧、填充等，提高其性能。塑料加工通过塑性变形将橡胶原料加工成所需形状和尺寸的制品，如轮胎、橡胶管、橡胶垫等。橡胶成型通过在橡胶中加入纤维、织物等增强材料，利用塑性变形提高其力学性能。橡胶增强利用塑性变形实现橡胶之间的连接，如粘合、硫化等。橡胶连接橡胶加工CHAPTER06塑性变形的研究现状与展望塑性变形的基本理论目前对塑性变形的基本理论已经有了较为深入的理解，包括屈服准则、流动法则、强化机制等方面的研究。塑性变形的实验研究通过实验手段对塑性变形的过程进行观察和测量，探究变形过程中的应力应变行为、微观结构演化等现象。塑性变形的数值模拟随着计算机技术的不断发展，数值模拟方法在塑性变形领域的应用越来越广泛，能够对复杂变形过程进行模拟和分析。研究现状研究展望塑性变形的本构模型进一步完善塑性变形的本构模型，提高模型的预测精度和适用范围，探究更复杂的应力应变行为和微观结构演化机制。多场耦合下的塑性变形研究考虑温度场、磁场、电场等多场因素对塑性变形的影响，探究多场耦合作用下的变形行为和材料性能变化。塑性变形的应用研究加强塑性变形在工程实