金属塑性变形的物性方程.ppt

1、第二章金属塑性变形的物理性质方程，2.1金属塑性变形过程和力学特性2.2塑性条件方程2.3塑性应力-应变关系(本构关系)2.4变形抗力曲线和加工硬化2.5影响变形抗力的因素，2.1金属塑性变形过程和力学特性、应力-应变曲线、基于假设，材料是均匀、连续和各向同性的；体积变化是弹性的，当发生塑性变形时，体积保持不变；静水压力不影响塑性变形，只引起体积弹性变化；不管时间如何，变形都被认为是准静态的。2.2塑性条件方程，屈服准则，也称为塑性条件或屈服条件，是描述变形体进入塑性状态并使塑性变形在不同应力状态下继续的点必须满足的力学条件。由屈服函数表示：特雷斯卡屈服准则(最大剪切应力准则)米塞斯屈服准则回

2、忆：比较两个屈服准则之间的差异：(1)不同的物理意义：特雷斯卡：最大剪切应力达到极限值K米塞斯：变形可以达到一定的极限(2)表达式(3)不同的几何表达式：特雷斯卡准则：主应力空间中有一个垂直面的正六棱柱体；米塞斯准则：在主应力空间中垂直于平面的圆柱体。(主应力坐标系中的平面：穿过原点并垂直于等倾线)，比较两个屈服准则之间的差异，以及两个准则之间的关系：(1)空间几何表达式：米塞斯圆柱外切特雷斯卡六角棱柱；平面上两个标准之间有六个重合点；(2)通过引入罗兹参数和中间主应力影响系数，两个判据可以写成相同的形式：中间主应力影响系数称为洛德参数。讨论：当材料受到单向应力时，两个标准是一致的。在纯剪应力

3、作用下，两个准则的差异最大；根据特雷斯卡准则：根据米塞斯准则：一般来说，=11.154、2.3塑性应力-应变关系(本构关系)，塑性应力-应变的几种简化模型和增量理论(70)等效应力，主应力状态下的等效塑性应变增量：、增量理论和总量理论，增量理论的假设：(1)材料为刚性塑性体。(2)材料符合米塞斯塑性条件。(3)塑性变形过程中体积不变。(4)应变增量主轴与偏心应力主轴重合。(5)、总量理论：或者：如果应变变化历史已知，即加载路径已知，那么这条路径可以整合应力和总应变之间的关系，建立总量理论或变形理论，特别是在简单加载下，增量理论中的增量符号“d”可以取消。当简单加载条件不成立时，不能使用总量理论

4、。然而，由于用总量理论解决问题的方便性，当简单的加载条件不成立时，通常用总量理论来解决问题。示例说明：找到比率(满足塑性条件)，解决方案：是(a)有这么多，是(b)有这么多，是(c)有这么多，2.4变形抗力曲线和加工硬化(金属材料的实际应力-可分为以下几种类型：幂函数强化模型，线性强化模型，线性刚塑性强化模型，理想塑性模型，理想刚塑性模型的等效应力的确定：非稳定变形过程中等效应力的计算；在塑性加工力学的分析中，为简单起见，总是假设材料是理想的塑料体，但实际材料总是加工硬化的。适当考虑加工硬化，理想塑性体的分析结果可以近似应用。稳态变形时等效应力的计算稳态变形的特点是变形区的尺寸、形状、应力和应

5、变分布不随时间而变化，如板带轧制、管材挤压和拉拔，但变形区各点的应力和应变不同，因此等效应力可以通过以下两种方式获得：(1) (2)处理后，可以应用理想塑性体的分析结果。2非稳定变形中的等效应力是通过将变形视为均匀变形，然后检查材料的曲线并找出相应的等效应力作为平均等效应力而获得的。这样，这个问题可以被视为一个理想的塑性问题。2.5影响变形抗力、化学成分、变形温度、变形程度、变形速度、接触摩擦、应力状态、组织结构、化学成分、化学成分和变形抗力的因素非常复杂。一般来说，对于所有种类的纯金属，由于原子之间不同的相互作用，其抗变形能力是不同的。同一种金属的纯度越高，抗变形能力越小。不同的微结构状态具

6、有不同的电阻值。例如，退火状态和加工状态之间的电阻明显不同。合金元素对变形抗力的影响主要取决于合金元素与基体原子的相互作用特性、原子体积的大小以及合金原子在基体中的分布。合金元素引起的基体晶格畸变越大，抗变形能力越强。随着温度的升高，金属原子间的结合力和金属滑移的临界剪应力降低，几乎所有金属和合金的变形抗力都随着温度的升高而降低。然而，那些随着温度变化而发生物理和化学变化以及相变的金属和合金也有例外。无论在室温还是高温下，只要回复和再结晶过程太晚，加工硬化将不可避免地随着变形程度的增加而发生，这将增加变形抗力。一般来说，当变形度低于30时，变形阻力将显著增加。当变形程度较大时，变形阻力增加缓慢

7、，因为晶格能随着变形程度的进一步增加而增加，这促进了回复和再结晶过程的发生和发展，也增加了变形的热效应。变形速度的影响、变形速度的提高和单位时间加热速率的提高都有利于软化和降低变形阻力。另一方面，提高变形速度缩短了变形时间，塑性变形过程中位错运动的发生和发展不足，增加了变形阻力。一般来说，随着变形速度的增加，金属和合金的电阻增加，但提高的程度与变形温度密切相关。在冷变形过程中，阻力随着变形速度的增加而增加，或者阻力对速度不是很敏感。然而，在热变形过程中，变形速度的增加会引起阻力的明显波动，即阻力对速度敏感。实际变形阻力也受到接触摩擦的影响。一般来说，摩擦力越大，实际变形阻力就越大。实际上，摩擦

8、的存在改变了应力状态，三维压应力增大，导致变形抗力增大。应力状态的影响变形抗力是一个与应力状态相关的量。例如，假设棒材的变形量与拉拔的变形量相同，但变形力却完全不同。从主应力图和主应变图可以看出，挤压力为0，拉伸阻力也为0。根据特雷斯卡屈服准则：或0，不难看出叠加同符号压应力后，挤压变形阻力变得更负，即绝对值增加；然而，在叠加不同的压缩应力之后，拉伸变形阻力1减小，即绝对值减小。又如，平面应变压缩阻力为，单轴压缩阻力为，纯剪切变形阻力为k，这是不同的。因此，德结构变化金属和合金的性质取决于结构，即原子之间的结合和原子在空间中的排列。当原子的排列发生变化，即发生相变时，电阻也会发生一定程度的变化。单相结构和多相结构。当合金为单相结构时，单相固溶体中合金元素含量越高，变形抗力越高，这是晶格畸变的结果。当合金为多相时，第二相的性质、尺寸、形状、数量和分布对变形抗力有影响。一般来说，又硬又脆的第二相是粒状的，分散在基相晶粒中，合金的电阻很高。第二相越