(材料成形原理液态成形原理)7.4内应力知识讲稿

内应力知识讲稿内应力是物质内部产生的相互抵消的应力，理解内应力是材料成形和破坏的重要前提。内应力的概念和表达式1定义内应力是指物体内部某一个点或一部分的互相抵消的内力所引起的应力。2表达式一般用张力、压力、剪切力和弯矩来表示，主要有拉伸应力、压缩应力、剪切应力和弯曲应力。3图示解析内应力还可以通过岛津图、摩尔圆等方法进行图示表示和计算。4危害与预防内应力是物体易出现断裂的原因之一，一些预防内应力的方法包括减少热处理、避免材料的应力集中等。剪切应力和剪切变形剪切应力解析剪切应力是指平面内相互作用的两个力垂直于相互接触面并且大小相等、方向相反的应力状态。剪切变形原理剪切变形是指因为剪切应力的作用而导致的材料变形，机械切削与剪切成形等加工过程中常常出现剪切变形。示例应用：峡谷形成峡谷是剪切力使山体发生裂缝，随后地质作用形成了鲜明的地貌景观。弹性模量和杨氏模量1弹性模量弹性模量是材料的一项物理力学性质，是表征材料弹性变形程度的物理量。2定义与计算弹性模量的定义是表示材料在受力后产生弹性形变时，单位应力下材料的应变量。3杨氏模量杨氏模量又称为杨氏弹性模量，是表征材料在拉力作用下产生线弹性变形的比率，简称弹性系数。4示例应用：桥梁设计在桥梁的结构设计中，弹性模量和杨氏模量是需要考虑的重要参数。缺口和应力集中缺口的危害材料中的缺口会导致内应力的集中，进而会引起材料裂纹和破坏。应力集中的原因结构上的不规则形状、制造上的偏差、材质的异质性都是造成应力集中的原因。检测和预防应力集中可以通过有限元分析和相应的试验方法来检测和预防。内应力对材料性能的影响材料性能内应力对性能的影响硬度残余应力对硬度和抗疲劳性能有不同程度的影响。塑性软材料易受内应力影响，发生塑性变形；硬材料则会发生变形后的裂纹扩展和破坏。强度内应力对强度的影响因材料不同而异，但普遍的说，它将改变材料强度的方向。韧性内应力可能会导致材料失去一些韧性，也会加快材料的疲劳损伤和断裂的发生。内应力的控制方法加工方法加工和成型时应尽可能减小应力集中加工和成型后进行余应力退火处理材料选择选择均匀的、无缺陷的材料选用合适的材料进行加工制造设计施工方法设计时应根据不同工艺要求，选用合适的连续和分段工艺在施工过程中要有预想的应力集中情况措施内应力的数值模拟方法1有限元方法有限元方法是将大的物体分成小的自由体，在它们的节点处进行分解，然后解算出每个自由体的变形和应力，并且进行相应的内应力分析。2边界元方法边界元方法是用掌握的物理方程对边界上的应力和位移进行求解，获得应变和应力分布的实验数值的解法。3误差和精度两种方法在计算内应力时误差较小，但由于离散方法和时间积分时间不同，每种方法其精度上限也不同。内应力对焊接工艺的影响应力对焊接接头的影响应力可引发裂纹和变形，直接影响焊接接头的质量。焊接接头的残余应力残余应力不仅影响焊接接头的疲劳寿命，还会影响其控制性能等，需要适当的控制。控制应力的方法采用减小焊接变形、控制温度场分布等方式来控制应力。内应力与材料面积的关系1热稳定性问题材料的稳定性有直接的关系，如进行切削等时会产生高温气体，从而会导致内部应力的变化。2面积内应力的计算由于内应力的计算比较复杂，一般都是用