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,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,金属塑性变形理论,2009,年,5,月,第一讲 塑性变形的力学基础,1.1,力与变形,1.2,应力状态及其图示,1.3,变形图示与变形力学图示,1.4,变形量的表示方法,1.5,外摩擦,1.1,力与变形,1,外力,施加在变形体,(,工件,),上的外部载荷。,作用力 外力 正压力 约束反力,摩擦力,作用力,：压力加工时设备的可动部分对工件所施加的力，又叫主动力。,约束反力：,压力加工时，工具限制工件整体移动或其质点流动的力。,1),正压力：沿接触面的法线方向阻碍金属整体移动或金属质点流动的力。其方向垂直指向工件的接触面。,2),摩擦力：沿接触面的切线方向阻碍金属流动的剪切力。其方向与金属质点流动方向或变形趋势相反。,2,内力,与,应力,内力是在物体内产生的抵抗变形的力。,平衡外力作用而产生的内力,(,基本应力,),内力的种类,维护自身的平衡而产生的内力,(,附加应力,),内力常用应力来表示。应力是内力的强度，即单位面积上作用的内力。,(,理解见公式,),内力和应力均为矢量,应力的单位：,1Pa=1N/m,2,=1.0197kgf/mm,2,1MPa=10,6,N/m,2,= 1N/mm,2,应力是某点,A,的坐标的函数，即受力体内不同点的应力不同。,应力集中：物体有缺陷部位的应力远远高于正常部位的应力。,3,变形,弹性变形,变形,塑性变形,弹性变形：微观上是指在外力作用下，金属原子由稳定状态变为不稳定状态，原子位置发生偏移，间距发生变化，但外力去除，原子仍可回到原来的平衡位置，使变形消失。宏观上是指变形金属在外力作用下发生变形，但外力去除后，变形消失，金属恢复原状。,实质是指当所施加的外力不足以克服原子间的结合力,(,弹性极限，势垒,),所产生的能完全恢复原有形状的变形。,塑性变形：是指变形金属在外力作用下发生变形，但外力去除后，变形不能消失，金属不能恢复原状。金属发生塑性变形必然引起金属晶体组织结构的破坏，使晶格发生歪扭和紊乱，晶粒形状改变和晶粒破碎等。,实质是指当所施加的外力超过原子间的结合力,(,弹性极限，势垒,),而使原子由一种平衡位置移动到另一种平衡位置所产生的不能恢复原状的变形。,弹塑性共存定律：,1,一般概念,一点的应力状态：,是指通过变形体内某点的单元体所有截面上的应力的有无、大小、方向等情况。一点的受力情况。,一点的应力状态的描述：,数值表达，图示表达， 张量表达等。,主平面及主应力,只存在法向应力，切向应力为零的平面叫主平面。,作用在主平面上的应力,(,法向应力,),称为主应力。,1.2,应,力状态及其图示,应力分量图示及分析,确定点的应力状态，只要研究主坐标系下主应力的大小和方向就可以了。,图,1-2,平行于坐标面上应力示意图,2,主,应力状态图示,是由用来描述所研究的变形金属某一点,(,或某部分,),在三个互相垂直的主轴方向上主应力的有无及方向的定性图示。,压力加工中，将长、宽、高近似认为与主轴方向一致，与长、宽、高垂直的截面看成主平面。存在,9,种应力状态图示,(,如图,9-8),。,T,1,最有利于提高金属的强度和塑性。,9,种主应力状态图示,1.3,变形图示变形力学图示,1,主变形及变形图示,在主应力方向上产生的不能恢复的塑性变形。压力加工中任一点的变形状态可以用三个主变形表示。,变形图示是用来表示三个主变形是否存在及其变形方式的图示。主变形图只可能有三种形式,(,如图,9-10),2,主变形的方向,D,1,变形图示：,D,2,变形图示：,D,3,变形图示：最有利于发挥金属的塑性。,主应力、,主应变,图示：,主应力,9,种；,主应变,3,种,但只有,23,种可能的应力应变组合（塑性变形力学图），为什么？,由三个主应力的大小和符号可确定相应的,变形,图示。,(,例题,),3,变形力学图示,1.4,变形量的表示方法,1,绝对变形量,(,公式,9-4)(,不能正确反映变形程度,),指变形前后变形体在主轴,(,主应力,),方向上尺寸的变化量,2,相对变形量,(,公式,9-5)(,近似主变形,0,指绝对变形量与原始尺寸的比值，常称为形变率,真实变形量,(,公式,9-7)(,表示某一瞬间的真实变形程度,),即变形前后尺寸比值的自然对数,3,变形系数,(,公式,9-8),即变形前后尺寸比值,4,总延伸系数、部分延伸系数和平均延伸系数,1.5,外摩擦,外摩擦,：,1,外摩擦的特点,1),摩擦面上的单位压力很大,2),接触表面不断更新和扩大,3),摩擦对之间的差异很大,4),接触表面温度高且变化巨烈,5),变形金属表面组织是变化的,2,摩擦定律,外摩擦的分类,A,干摩擦：,B,液体润滑摩擦：,C,边界摩擦：,摩擦定律,(,库仑定律,),3,影响摩擦系数的因素,1),工具的表 面状态,2),金属的表面状态,3),金属和工具的化学成分,4),接触面上单位压力,5),变形温度,6),变形速度,7),润滑剂,4,摩擦系数的计算,1),热轧时的摩擦系数,艾克隆德公式：,f=K,1,K,2,K,3,(1.05-0.0005t),2),冷轧时的摩擦系数,补充概念,热加工：在大于回复、再结晶温度进行的压力加工。热轧一般在单项奥氏体区进行。,冷加工：,热轧优缺点：,优点：,1,、能消除铸造金属中的某些缺陷，提高金属的致密性及力学性能。,2,、因变形金属塑性好，变形抗力小，有利于增大变形量，提高生产率。,3,、降低设备造价，节约电力消耗。,缺点：,1,、产生氧化铁皮，影响表面质量且增加金属消耗。,2,、产品尺寸不够精确。,3,、力学性能不如冷加工。,冷轧优缺点：优点：表面质量好，尺寸精确，力学性能好，能生产薄而小的产品。缺点：轧制压力大，要求设备强度和精度高，电机功率大。,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,
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