(材料成形原理液態(tài)成形原理)7.4內(nèi)應(yīng)力知識講稿

內(nèi)應(yīng)力知識講稿內(nèi)應(yīng)力是物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生的相互抵消的應(yīng)力，理解內(nèi)應(yīng)力是材料成形和破壞的重要前提。內(nèi)應(yīng)力的概念和表達式1定義內(nèi)應(yīng)力是指物體內(nèi)部某一個點或一部分的互相抵消的內(nèi)力所引起的應(yīng)力。2表達式一般用張力、壓力、剪切力和彎矩來表示，主要有拉伸應(yīng)力、壓縮應(yīng)力、剪切應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。3圖示解析內(nèi)應(yīng)力還可以通過島津圖、摩爾圓等方法進行圖示表示和計算。4危害與預(yù)防內(nèi)應(yīng)力是物體易出現(xiàn)斷裂的原因之一，一些預(yù)防內(nèi)應(yīng)力的方法包括減少熱處理、避免材料的應(yīng)力集中等。剪切應(yīng)力和剪切變形剪切應(yīng)力解析剪切應(yīng)力是指平面內(nèi)相互作用的兩個力垂直于相互接觸面并且大小相等、方向相反的應(yīng)力狀態(tài)。剪切變形原理剪切變形是指因為剪切應(yīng)力的作用而導(dǎo)致的材料變形，機械切削與剪切成形等加工過程中常常出現(xiàn)剪切變形。示例應(yīng)用：峽谷形成峽谷是剪切力使山體發(fā)生裂縫，隨后地質(zhì)作用形成了鮮明的地貌景觀。彈性模量和楊氏模量1彈性模量彈性模量是材料的一項物理力學(xué)性質(zhì)，是表征材料彈性變形程度的物理量。2定義與計算彈性模量的定義是表示材料在受力后產(chǎn)生彈性形變時，單位應(yīng)力下材料的應(yīng)變量。3楊氏模量楊氏模量又稱為楊氏彈性模量，是表征材料在拉力作用下產(chǎn)生線彈性變形的比率，簡稱彈性系數(shù)。4示例應(yīng)用：橋梁設(shè)計在橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，彈性模量和楊氏模量是需要考慮的重要參數(shù)。缺口和應(yīng)力集中缺口的危害材料中的缺口會導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力的集中，進而會引起材料裂紋和破壞。應(yīng)力集中的原因結(jié)構(gòu)上的不規(guī)則形狀、制造上的偏差、材質(zhì)的異質(zhì)性都是造成應(yīng)力集中的原因。檢測和預(yù)防應(yīng)力集中可以通過有限元分析和相應(yīng)的試驗方法來檢測和預(yù)防。內(nèi)應(yīng)力對材料性能的影響材料性能內(nèi)應(yīng)力對性能的影響硬度殘余應(yīng)力對硬度和抗疲勞性能有不同程度的影響。塑性軟材料易受內(nèi)應(yīng)力影響，發(fā)生塑性變形；硬材料則會發(fā)生變形后的裂紋擴展和破壞。強度內(nèi)應(yīng)力對強度的影響因材料不同而異，但普遍的說，它將改變材料強度的方向。韌性內(nèi)應(yīng)力可能會導(dǎo)致材料失去一些韌性，也會加快材料的疲勞損傷和斷裂的發(fā)生。內(nèi)應(yīng)力的控制方法加工方法加工和成型時應(yīng)盡可能減小應(yīng)力集中加工和成型后進行余應(yīng)力退火處理材料選擇選擇均勻的、無缺陷的材料選用合適的材料進行加工制造設(shè)計施工方法設(shè)計時應(yīng)根據(jù)不同工藝要求，選用合適的連續(xù)和分段工藝在施工過程中要有預(yù)想的應(yīng)力集中情況措施內(nèi)應(yīng)力的數(shù)值模擬方法1有限元方法有限元方法是將大的物體分成小的自由體，在它們的節(jié)點處進行分解，然后解算出每個自由體的變形和應(yīng)力，并且進行相應(yīng)的內(nèi)應(yīng)力分析。2邊界元方法邊界元方法是用掌握的物理方程對邊界上的應(yīng)力和位移進行求解，獲得應(yīng)變和應(yīng)力分布的實驗數(shù)值的解法。3誤差和精度兩種方法在計算內(nèi)應(yīng)力時誤差較小，但由于離散方法和時間積分時間不同，每種方法其精度上限也不同。內(nèi)應(yīng)力對焊接工藝的影響應(yīng)力對焊接接頭的影響應(yīng)力可引發(fā)裂紋和變形，直接影響焊接接頭的質(zhì)量。焊接接頭的殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力不僅影響焊接接頭的疲勞壽命，還會影響其控制性能等，需要適當(dāng)?shù)目刂?。控制?yīng)力的方法采用減小焊接變形、控制溫度場分布等方式來控制應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力與材料面積的關(guān)系1熱穩(wěn)定性問題材料的穩(wěn)定性有直接的關(guān)系，如進行切削等時會產(chǎn)生高溫氣體，從而會導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力的變化。2面積內(nèi)應(yīng)力的計算由于內(nèi)應(yīng)力的計算比較復(fù)雜，一般都是用