第20講 應(yīng)力狀態(tài)基本概念

金屬塑性變形理論

Theoryofmetalplasticdeformation

第二十講LessonTwenty張貴杰ZhangGuijieTel-Mail：zhguijie@河北理工大學(xué)金屬材料與加工工程系DepartmentofMetalMaterialandProcessEngineeringHebeiPolytechnicUniversity,Tangshan0630095/9/20241金屬塑性變形理論

金屬學(xué)部分總結(jié)塑性變形物理本質(zhì)（滑移、孿生、多晶體變形）冷熱加工組織變化（冷熱變形組織的區(qū)別，再結(jié)晶）鋼材組織性能控制（強韌、沖壓性能）塑性變形不均勻性（附加應(yīng)力及產(chǎn)生原因分析）金屬塑性加工中的斷裂（斷裂現(xiàn)象分析）金屬的塑性（影響因素分析）金屬的變形抗力（影響因素分析）塑性加工中的摩擦與潤滑（摩擦力計算、摩擦系數(shù)）5/9/20242金屬塑性變形理論

力學(xué)部分主要內(nèi)容應(yīng)力狀態(tài)分析應(yīng)變狀態(tài)分析變形力學(xué)方程滑移線場理論工程法上界定理塑性加工力學(xué)基礎(chǔ)部分塑性加工力學(xué)問題求解方法部分5/9/20243第十章應(yīng)力狀態(tài)分析主要內(nèi)容MainContent應(yīng)力狀態(tài)基本概念斜面上任一點應(yīng)力狀態(tài)分析求和約定和應(yīng)力張量主應(yīng)力及主切應(yīng)力球應(yīng)力及偏差應(yīng)力5/9/2024410.1應(yīng)力狀態(tài)基本概念金屬塑性加工是金屬與合金在外力作用下產(chǎn)生塑性變形的過程，所以必須了解塑性加工中工件所受的外力及其在工件內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變。本章講述變形工件內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的分析及其表示方法。這是塑性加工的力學(xué)基礎(chǔ)。5/9/20245型鋼軋制5/9/20246軋輥的斷裂5/9/20247錘鍛過程5/9/20248飛機蒙皮的成形破裂起皺能否一次成形，用什么樣的模具?變形量是否滿足要求（厚度減薄量等）?FF5/9/20249基本假設(shè)變形體是連續(xù)的，不存在微觀結(jié)構(gòu)，是宏觀的，材料是均勻的，各向同性。變形體性能及變形行為在存在隨機現(xiàn)象，性能是確定的5/9/202410外力體積力表面力重力慣性力電磁力特點：分布在物體體積的外力，它作用在物體內(nèi)部的每一個質(zhì)點上特點：分布在物體表面的外力……作用力（主動力）正壓力約束反力摩擦力5/9/202411塑性加工時，由于體積力與加工中的作用力比較起來很小，在實際工程計算中一般可以忽略。但在高速加工時，金屬塑性流動的慣性力應(yīng)該考慮。一般塑性加工只分析作用力、正壓力、摩擦力的作用狀態(tài)。5/9/2024125/9/202413作用力塑性加工設(shè)備的可動工具部分對工件所作用的力。又稱主動力?？梢詫崪y或理論計算，用于驗算設(shè)備強度和設(shè)備功率。正壓力沿工具和工件接觸面法向阻礙工件整體移動或金屬流動的力，其方向垂直于接觸面，并指向工件。摩擦力沿工具和工件接觸面切向阻礙金屬流動的力，其方向平行于接觸面，并與金屬質(zhì)點流動方向或流動趨勢相反。5/9/202414內(nèi)力和應(yīng)力內(nèi)力在外力作用下的物體，內(nèi)部將產(chǎn)生抵抗變形的力稱為內(nèi)力。內(nèi)力可以用截面法把它表示出來。5/9/202415應(yīng)力S稱為作用在面素上的全應(yīng)力

5/9/202416全應(yīng)力的分解方式一種沿法向、切向分解一種可以沿坐標(biāo)軸分解為Sx、Sy、Sz

正應(yīng)力：切應(yīng)力：5/9/202417一點的應(yīng)力向量不僅取決于該點的位置，還取決于截面的方位。5/9/202418如果截面的法向與某坐標(biāo)軸重合，則該截面上的切應(yīng)力還可以沿其余兩坐標(biāo)軸分解。5/9/202419對于包含某點的微六面體體素上，每一面素上作用有三個應(yīng)力分量，其中一個正應(yīng)力，兩個切應(yīng)力。5/9/202420應(yīng)力分量的符號規(guī)定面素符號應(yīng)力方向應(yīng)力符號++++---+---+5/9/202421應(yīng)力符號練習(xí)5/9/202422應(yīng)力莫爾(Mohr)圓s2s1yzxs3tmaxO1

O2

O3

O1：l=0，m、n變化（σ，τ）軌跡O2：m=0，l、n變化（σ，τ）軌跡O3：n