第20讲 应力状态基本概念

金属塑性变形理论

Theoryofmetalplasticdeformation

第二十讲LessonTwenty张贵杰ZhangGuijieTel-Mail：zhguijie@河北理工大学金属材料与加工工程系DepartmentofMetalMaterialandProcessEngineeringHebeiPolytechnicUniversity,Tangshan0630095/9/20241金属塑性变形理论

金属学部分总结塑性变形物理本质（滑移、孪生、多晶体变形）冷热加工组织变化（冷热变形组织的区别，再结晶）钢材组织性能控制（强韧、冲压性能）塑性变形不均匀性（附加应力及产生原因分析）金属塑性加工中的断裂（断裂现象分析）金属的塑性（影响因素分析）金属的变形抗力（影响因素分析）塑性加工中的摩擦与润滑（摩擦力计算、摩擦系数）5/9/20242金属塑性变形理论

力学部分主要内容应力状态分析应变状态分析变形力学方程滑移线场理论工程法上界定理塑性加工力学基础部分塑性加工力学问题求解方法部分5/9/20243第十章应力状态分析主要内容MainContent应力状态基本概念斜面上任一点应力状态分析求和约定和应力张量主应力及主切应力球应力及偏差应力5/9/2024410.1应力状态基本概念金属塑性加工是金属与合金在外力作用下产生塑性变形的过程，所以必须了解塑性加工中工件所受的外力及其在工件内的应力和应变。本章讲述变形工件内应力状态的分析及其表示方法。这是塑性加工的力学基础。5/9/20245型钢轧制5/9/20246轧辊的断裂5/9/20247锤锻过程5/9/20248飞机蒙皮的成形破裂起皱能否一次成形，用什么样的模具?变形量是否满足要求（厚度减薄量等）?FF5/9/20249基本假设变形体是连续的，不存在微观结构，是宏观的，材料是均匀的，各向同性。变形体性能及变形行为在存在随机现象，性能是确定的5/9/202410外力体积力表面力重力惯性力电磁力特点：分布在物体体积的外力，它作用在物体内部的每一个质点上特点：分布在物体表面的外力……作用力（主动力）正压力约束反力摩擦力5/9/202411塑性加工时，由于体积力与加工中的作用力比较起来很小，在实际工程计算中一般可以忽略。但在高速加工时，金属塑性流动的惯性力应该考虑。一般塑性加工只分析作用力、正压力、摩擦力的作用状态。5/9/2024125/9/202413作用力塑性加工设备的可动工具部分对工件所作用的力。又称主动力。可以实测或理论计算，用于验算设备强度和设备功率。正压力沿工具和工件接触面法向阻碍工件整体移动或金属流动的力，其方向垂直于接触面，并指向工件。摩擦力沿工具和工件接触面切向阻碍金属流动的力，其方向平行于接触面，并与金属质点流动方向或流动趋势相反。5/9/202414内力和应力内力在外力作用下的物体，内部将产生抵抗变形的力称为内力。内力可以用截面法把它表示出来。5/9/202415应力S称为作用在面素上的全应力

5/9/202416全应力的分解方式一种沿法向、切向分解一种可以沿坐标轴分解为Sx、Sy、Sz

正应力：切应力：5/9/202417一点的应力向量不仅取决于该点的位置，还取决于截面的方位。5/9/202418如果截面的法向与某坐标轴重合，则该截面上的切应力还可以沿其余两坐标轴分解。5/9/202419对于包含某点的微六面体体素上，每一面素上作用有三个应力分量，其中一个正应力，两个切应力。5/9/202420应力分量的符号规定面素符号应力方向应力符号++++---+---+5/9/202421应力符号练习5/9/202422应力莫尔(Mohr)圆s2s1yzxs3tmaxO1

O2

O3

O1：l=0，m、n变化（σ，τ）轨迹O2：m=0，l、n变化（σ，τ）轨迹O3：n