塑性變形的力學基礎課件

1、,1.2 塑性變形的力學基礎 外力 內力 模具 毛坯 零件 1.2.1 點的應力與應變狀態(tài) .應力：內力的強度，用表示。 2.點的應力狀態(tài)(如圖1.2.1) 3.應變：微小六面體的變形，用表示。 主應變 4.點的應變狀態(tài) 空間一點無論受多少個力，都可簡化為九個應力分量。在靜力平衡時，根據(jù)剪應力互等定理，可簡化為六個應力分量。 主平面：剪應力為零的平面。 主應力：主平面上的應力。,塑性變形的力學基礎,1.1.3金屬的塑性與變形抗力 .塑性及塑性指標 塑性：指金屬在外力的作用下，能穩(wěn)定的發(fā)揮塑性變形而不破壞其完整性的能力。 塑性指標：常用的塑性指標 2.變形抗力及其指標 金屬產(chǎn)生塑性變形的力為變形

2、力，金屬抵抗變形的力稱為變形抗力。通常以真實應力作為變形抗力的指標。,1.1.4影響金屬的塑性與變形抗力的因素 1.影響塑性的因素 內因 ：化學成分的影響；組織結構的影響 外因：變形溫度 ；變形速度 ；變形的應力狀態(tài) 2.影響金屬變形抗力的主要因素 1)化學成分及組織的影響 2)變形溫度對變形抗力的影響(如圖1.1.3) 3)變形速度對變形抗力的影響 4)變形程度對變形抗力的影響 5)應力狀態(tài)對變形抗力的影響 1.1.5金屬塑性變形對組織和性能的影響 晶粒形狀和方位變化； 產(chǎn)生應力； 產(chǎn)生加工硬化。,圖1.1.1 晶體變形,圖1.1.2多晶體的塑性變形,5.主應變及主應變狀態(tài) 點的應變狀態(tài) 主

3、應變狀態(tài) 6.體積不變定律 該式說明：金屬塑性變形前后，只有形狀的變化，而無體積的變化。 三個推論： 塑性變形時，只有形狀的變化，而無體積的變化； 不論什么應變狀態(tài)，其中一個主應變的符號與另外兩個主應變的符號相反； 已知兩個應變就可求第三個應變。,1.2.2 屈服準則（塑性條件） 屈服準則：材料進入塑性狀態(tài)的力學條件。當材料中的某點的應力滿足屈服準則，該點就進入塑性狀態(tài)。 1.屈雷司加準則 2.密席思準則 3.工程上常采用屈服準則通式：,1.2.3 塑性變形時應力與應變的關系 單向拉伸應力-應變曲線(如圖1.2.2) 1.增量理論 2.全量理論 3.例：全量理論分析應力應變關系 1) 稱平面應

4、變(或稱平面變形),由上式可得出: 2) 材料受單向拉應力,由上式可得:,變形時的硬化現(xiàn)象和硬化曲線 1.硬化現(xiàn)象的表現(xiàn)形式: 材料的強度指標隨變形程度的增加而增加,塑性隨之降低. 2.加工硬化的結果 引起材料力學性能的變化. 3.加工硬化有利及不利方面 有利方面:板料硬化能夠減小過大的局部變形,使變形趨于均勻,增大成形極限,同時也提高了材料的強度 不利方面:使進一步變形困難. 4.硬化曲線(如圖1.2.3),圖1.2.1 點的應力狀態(tài)a)任意坐標系; b) 主軸坐標系,圖.單向拉應力應變曲線,圖.幾種常用沖壓板料的硬化曲線,1.3 各種沖壓成形方法的力學特點與分類,1.3.1 變形毛坯的分區(qū)

5、(如圖1.3.1) 1.3.2 變形區(qū)的應力與應變特點 1 沖壓毛坯兩向受拉應力的作用 (可分兩種情況)： （圖1.3.2象限） 2沖壓毛坯變形區(qū)受兩向壓應力的作用 （圖1.3.2象限）,3沖壓毛坯變形區(qū)受異號應力的作用，而且拉應力的絕對值大于壓應力的絕對值。(可以分為兩種情況) （圖1.3.2） 4沖壓毛坯變形區(qū)受異號應力的作用而且壓應力的絕對值大于拉應力的絕對值。 (可以分為以下兩種情況) 綜上所述： 沖壓變形可分為伸長類變形和壓縮類變形,1.3.3 沖壓成形過程中變形趨向性及其控制,1、變形趨向性(如圖1.3.3) 弱區(qū)必先變形，變形區(qū)應為弱區(qū) 2、變形趨向性的控制 改變坯料各部分的相對

6、尺寸 改變模具工作部分的幾何形狀和尺寸 改變坯料和模具之間的摩擦阻力 改變坯料局部區(qū)域的溫度,A變形區(qū)；B傳力區(qū)；C已變形區(qū)圖.變形趨向性對沖壓工藝的影響,1.4 板料沖壓成形性能及沖壓材料 1.4.1 板料的沖壓成形性能,沖壓成形性能: 板料對各種沖壓成形加工的適應能力. 抗破裂性、 貼模性、定形性 成形極限 沖壓件形狀尺寸精度 1.4.2 板料的沖壓成形性能試驗 1、間接試驗（圖.） 伸長率、屈服點、屈強比、硬化指數(shù)、 板厚方向性系數(shù)、板平面方向性 2、直接試驗 脹形成形性能試驗、拉深成形性能試驗（圖.）,1、屈服極限 屈服極限 小,材料容易屈服,則變形抗力小. 2、屈強比 屈強比小,說明 值小而 值大 3、伸長率 拉伸實驗中,試樣拉斷時的伸長率稱總伸長率 4、硬化指數(shù) 單向拉伸硬化曲線可寫成 其中n為硬化指數(shù) 5、厚向異性指數(shù) 厚向異性指數(shù)是指單向拉伸試樣寬度應變和厚度應變之比 6、板平面各向異性指數(shù),1.4.3 板料的力學性能與沖壓成形性能的關系,1.4.4常用沖壓材料及其力學性