塑性成型原理最新ppt课件

1MPa=106 N/m2
? 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。
? 应力是某点 A在坐标系中的方向余弦的函数，即 同一点不同方位的截面上的应力是不同的。
? 应力可以进行分解 Sn ?? n 、? n （n—normal,法向）
某截面（外法线方向为n）上的应力：
全应力(stress) 正应力(normal sress) 剪应力(shear stress)
? 一点的应力状态的描述：
数值表达： ? x=50MPa，?xz=35MPa 图示表达：在单元体的三个正交面上标出（如图 1-2）
张量表达：
?? x ? xy ? xz?
?
ij
?
? ?
.
?y
?
? yz?
?? . . ? z ??
(i,j=x,y,z)
（对称张量， 9Байду номын сангаас分量，6个独立分量。）
? 应力分量图示
i、j同号为正，异号为负
? 应力的坐标变换（例题讲解）*
实际应用：晶体取向、织构分析等
? 应力莫尔圆**：
二维应力莫尔圆与三维应力莫尔圆 掌握如何画、如何分析（工程力学已学，看书 ）
§1.2 点的应力状态分析
§1.2.1 主应力及应力张量不变量 §1.2.2 主剪应力和最大剪应力 §1.2.3 八面体应力与等效应力
金属塑性加工原理
Principle of Plastic Deformation in Metals Processing
张绪平 中国矿业大学 材料科学与工程学院
绪论
?研究内容 ?几个基本概念 ?弹性、塑性变形的力学特征
研究内容
塑性力学是研究物体变形规律的一门学科，是 固体力学的一个分支。研究变形体受外界作用 （外载荷、边界强制位移、温度场等）时在变形 体内的反应（应力场、应变场、应变速度场等）。
图1-2 平行于坐标面上应力示意图
? 应力的分量表示及正负符号的规定
? ij ? ? xx 、 ? xz ……
（便于计算机应用）
i——应力作用面的外法线方向(与应力作用面的外
法线方向平行的坐标轴)
j——应力分量本身作用的方向
当 i=j 时为正应力?
i、j同号为正（拉应力），异号为负（压应力）
当 i≠j 时为剪应力?
? 主应力的求解（略，见彭大暑《金属塑性加工力学》教材） ? 主应力的图示
§1.2.2 主剪应力和最大剪应力
? 主剪应力(principal shear stress)：极值剪应力（不为零） 平面上作用的剪应力。主应力空间的｛110｝面族。
I2
?
?x ? yx
? xy ?y
?
?y ? zy
? yz ?z
?
?z ? xz
? zx ?x
?
?
x?
y
??
y?
z
??
z?
x
?
?
2 xy
?
?
2 yz
?
?
2 zx
? ? 1? 2 ? ? 2? 3 ? ? 3? 1
? x ? xy ? xz
I 3 ? . ? y ? yz
.
. ?z
? ? 1? 2? 3
影响大（加工硬化、晶粒细化、位错密度增加、形成织构等） ? 变形机理：弹性变形——原子间距的变化；
塑性变形——位错运动为主 ? 弹塑性共存：整体变形中包含弹性变形和塑性变形；塑性变
形的发生必先经历弹性变形；在材料加工过程中，工件的塑
性变形与工模具的弹性变形共存。
金属塑性加工原理
Principle of Plastic Deformation in Metals Processing
§1.1 应力与点的应力状态
外力(load)与内力(internal force) 外力P：施加在变形体 上的外部载荷。 内力Q：变形体抗衡外 力机械作用的体现。
应力（stress）
? 应力S 是内力的集度 ? 内力和应力均为矢量
lim S ?
?P
? A? 0 ? A
? 应力的单位： 1Pa=1N/m2 =1.0197kgf/mm 2
§1.2.1 主应力及应力张量不变量
设想并证明主应力平面（其上只有正应力，剪应力 均为零）的存在，可得应力特征方程：
?3?I1?2?I2? ?I3 ?0
(?3?I1?2?I2? ?I3 ?0)
(? ??1)(? ??2)(? ??3)?0
? 应力不变量
式中
I1 ? ? x ? ? y ? ? z ? ? 1 ? ? 2 ? ? 3
与其它工程力学（理论力学、材料力学、结构 力学）的区别：研究方法、对象、结果的差异。 弹塑性力学的研究对象是整体（而不是分离体） 变形体内部的应力、应变分布规律（而不是危险 端面）。
几个基本概念
? 弹性(elasticity) ：卸载后变形可以恢复特性， 可逆性
? 塑性(plasticity) ：物体产生永久变形的能力， 不可逆性
Sn ? ? n ? ?n ?n ??x ?? y??z ?n ? ?x ? ?y ? ?z
或者
? ?? ?
?
S
n n
? ?
? ?
ij lil j ij li
?
??? n ?
S
2 n
?
?
2 n
（求和约定的缩写形式）
一点的应力状态及应力张量
? 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。
? 讨论：
1. 可以证明，在应力空间，主应力平面是存在的； 2. 三个主平面是相互正交的； 3. 三个主应力均为实根，不可能为虚根； 4. 应力特征方程的解是唯一的； 5. 对于给定的应力状态，应力不变量也具有唯一性； 6. 应力第一不变量I1反映变形体体积变形的剧烈程
度，与塑性变形无关； I3也与塑性变形无关； I2与塑性 变形无关。 7. 应力不变量不随坐标而改变，是点的确定性的判据。
第一篇 塑性变形力学基础
第1章 应力分析与应变分析
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6 §1.7 §1.8 §1.9
应力与点的应力状态 点的应力状态分析 应力张量的分解与几何表示 应力平衡微分方程 应变与位移关系方程 点的应变状态 应变增量 应变速度张量 主应变图与变形程度表示
? 屈服(yielding) ：开始产生塑性变形的临界状态 ? 损伤(damage)：材料内部缺陷产生及发展的过程 ? 断裂(fracture) ：宏观裂纹产生、扩展到变形体
破断的过程
弹性、塑性变形的力学特征
? 可逆性：弹性变形——可逆；塑性变形——不可逆 ? ? -?关系：弹性变形——线性；塑性变形——非线性 ? 与加载路径的关系：弹性——无关；塑性——有关 ? 对组织和性能的影响：弹性变形——无影响；塑性变形——