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金属塑性成形原理复习指南第一章 绪论1、 基本概念 塑性:在外力作用下材料发生永久性变形,并保持其完整性的能力。 塑性变形:作用在物体上的外力取消后,物体的变形不能完全恢复而产生的永久变形成为塑性变形。 塑性成型:材料在一定的外力作用下,利用其塑性而使其成形并获得一定的力学性能的加工方法。2、 塑性成形的特点1)其组织、性能都能得到改善和提高。2)材料利用率高。3)用塑性成形方法得到的工件可以达到较高的精度。4)塑性成形方法具有很高的生产率。3、 塑性成形的典型工艺 一次成形(轧制、拉拔、挤压) 体积成形 二次成形(自由锻、模锻)塑性成型 分离成形(落料、冲孔) 板料成形 变形成形(拉深、翻边、张形)第二章 金属塑性成形的物理基础1、冷塑性成形 晶内:滑移和孪晶(滑移为主)滑移性能(面心体心密排六方)晶间:转动和滑动滑移的方向:原子密度最大的方向。塑性变形的特点: 各晶粒变形的不同时性; 各晶粒变形的相互协调性; 晶粒与晶粒之间和晶粒内部与晶界附近区域之间变形的不均匀性。合金使塑性下降。2、热塑性成形 软化方式可分为以下几种:动态回复,动态再结晶,静态回复,静态再结晶等。 金属热塑性变形机理主要有:晶内滑移,晶内孪生,晶界滑移和扩散蠕变等。3、 金属的塑性 金属塑性表示方法:延伸率、断面收缩率、最大压缩率、扭转角(或扭转数) 塑性指标实验:拉伸试验、镦粗试验、扭转试验、杯突试验。 非金属的影响:P冷脆性 S、O 热脆性 N 蓝脆性 H 氢脆 应力状态的影响:三相应力状态塑性好。 超塑性工艺方法:细晶超塑性、相变超塑性 第三章 金属塑性成形的力学基础第一节 应力分析1、 塑性力学基本假设:连续性假设、匀质性假设、各向同性假设、初应力为零、体积力为零、体积不变假设。2、 张量的性质 1、存在不变量,张量的分量一定可以组成某些函数f(Tij),这些函数的值不随坐标而变。 2、2阶对称张量存在三个主轴和三个主值;张量角标不同的分量都为零时的坐标轴方向为主轴,三个角标相同的分量为值。3、主应力的概念:切应力为零的微分面的正应力4、应力状态的分类:应力状态的分类若1230三向应力状态若120,3=0二向应力状态。若10;2=3=0单向应力状态。若12=3圆柱应力状态(包括单向应力状态)。 1 的方向均为主方向。若1=2=3球应力(静水应力)状态。0,各方向均为主方向。 5、主应力简图:受力物体内一点的应力状态,可用作用在应力单元体上的主应力来描述,只用主应力的个数及符号来描述一点应力状态的简图称为主应力图。(9种)6、主切应力:切应力取极值的平面的切应力。7、八面体应力:以受力物体内任意点的应力主轴为坐标轴,在无限靠近该点作等倾斜的微分面,其法线与三个主轴的夹角都相等,在主轴坐标系空间八个象限中的等倾微分面构成一个正八面体,正八面体的每个平面称八面体平面,八面体平面上的应力称八面体应力。8、等效应力: 1)等效应力是一个不变量;2)等效应力在数值上等于单向均匀拉伸(或压缩)时的拉伸(或压缩)应力1 ;3)等效应力并不代表某一实际平面上的应力,因而不能在某一特定的平面上表示出来;4)等效应力可以理解为代表一点应力状态中应力偏张量的综合作用。9、张量的分解:应力偏张量引起物体产生变形;应力球张量引起物体产生体积变化。10、平面应力状态的概念:若变形体内与某方向轴垂直的平面上无应力存在,并所有应力分量与该方向轴无关,则这种应力状态即为平面应力状态。第二节 应变分析1、 对数应变的特点:准确性、可加性、可比性;2、 体积不变条件:3、 主应变简图:用主应变的个数和符号来表示应变状态的简图称主应变状态图,简称为主应变简图或主应变图(3种)4、 注意: 是应变增量dij对时间dt的微商,不是ij对时间的导数。5、 平面应变:如果物体内所有质点都只在同一个坐标平面内发生变形,而在该平面的法线方向没有变形,其他方向的变形与该方向无关,这种变形称为平面变形或平面应变。第三节 屈服准则材料模型:理想弹塑性材料、理想刚塑性材料、硬化刚塑性材料、硬化弹塑性材料Tresca准则物理意义:当材料的最大切应力达到某一常数时,材料就屈服。Mises准则物理意义:当材料的单位体积形状改变的弹性位能(又称弹性形变能)达到某一常数时,材料就屈服。Tresca,Mises准则的几何表达:Tresca,Mises准则的比较:(相同点、不同点)一致的点的应力特点圆柱应力状态;相差最大的点的应力特点是圆柱应力状态; 第四节 本构方程1、弹性应力应变关系的特点: 应力与应变完全成线性关系,即应力主轴与全量应变主轴重合; 变形是可逆的,与应变历史无关,应力与应变之间存在单值关系; 弹性变形时,应力球张量使物体产生体积的变化,泊松比v0.5;2、塑性应力应变关系的特点: 应力与应变之间的关系是非线性的,全量应变主轴与应力主轴不一定重合; 变形是不可逆的,与应变历史有关,即应力-应变关系不再保持单值关系; 塑性变形时可以认为体积不变,即应变球张量为零,泊松比v=0.5; 对于应变硬化材科,卸载后再重新加载时的屈服应力就是卸载时的屈服应力,比初始屈服应力要高。3、真实应力-应变曲线可分为三类:4、测定应力-应变曲线的实验:拉伸实验、压缩实验、轧制实验5、在普朗特-路埃斯理论中, 各部分的意义。第五节 摩擦与润滑1、金属塑性加工时摩擦的特点:P147;2、摩擦的分类:干摩擦、边界摩擦、流体摩擦;3、摩擦机理:表面凸凹学说、分子吸附学说、粘着理论。4、摩擦的表达式:库仑定理和常摩擦4、常用的润滑剂:P155;5、塑性成形特殊润滑方法:P157其他 1、滑移线场的概念:滑移线的概念、滑
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