第1章金属塑性成形的力学基础.ppt

金属塑性成形原理Principle of Metal Forming

绪论
研究内容
几个基本概念
弹性、塑性变形的力学特征
研究内容
塑性力学是研究物体变形规律的一门学科,是固体力学的一个分支。研究变形体受外界作用(外载荷、边界强制位移、温度场等)时在变形体内的反应(应力场、应变场、应变速度场等)。
与其它工程力学(理论力学、材料力学、结构力学)的区别:研究方法、对象、结果的差异。弹塑性力学的研究对象是整体(而不是分离体)变形体内部的应力、应变分布规律(而不是危险端面)。
弹性(elasticity):卸载后变形可以恢复特性,可逆性
塑性(plasticity):物体产生永久变形的能力,不可逆性
屈服(yielding):开始产生塑性变形的临界状态
断裂(fracture):宏观裂纹产生、扩展到变形体破断的过程
几个基本概念
可逆性:弹性变形——可逆;塑性变形——不可逆
-关系:弹性变形——线性;塑性变形——非线性
与加载路径的关系:弹性——无关;塑性——有关
对组织和性能的影响:弹性变形——无影响;塑性变形——影响大(加工硬化、晶粒细化、位错密度增加、形成织构等)
变形机理:弹性变形——原子间距的变化;
塑性变形——位错运动为主
弹塑性共存:整体变形中包含弹性变形和塑性变形;塑性变形的发生必先经历弹性变形;在材料加工过程中,工件的塑性变形与工模具的弹性变形共存。
弹性、塑性变形的力学特征
第1章应力分析与应变分析
§ 应力与点的应力状态
§ 点的应力状态分析
§ 应力张量的分解与几何表示
§ 应力平衡微分方程
§ 应变与位移关系方程
§ 点的应变状态
§ 应变增量
§ 应变速度张量
§ 主应变图与变形程度表示
§ 应力与点的应力状态
外力(load)与内力(internal force)
外力P:施加在变形体
上的外部载荷。
内力Q:变形体抗衡外
力机械作用的体现。
应力(stress)
应力S 是内力的集度
内力和应力均为矢量
应力的单位:1Pa=1N/m2 =
1MPa=106 N/m2
应力是某点A的坐标的函数,即受力体内不同点的应力不同。
应力是某点A在坐标系中的方向余弦的函数,即同一点不同方位的截面上的应力是不同的。
应力可以进行分解 Sn  n 、n (n—normal,法向)
某截面(外法线方向为n)上的应力:

或者
(求和约定的缩写形式)
全应力(stress)
正应力(normal sress)
剪应力(shear stress)
一点的应力状态:是指通过变形体内某点的单元体所有
截面上的应力的有无、大小、方向等情况。
一点的应力状态的描述:
数值表达:x=50MPa,xz=35MPa
图示表达:在单元体的三个正交面上标出(如图 1-2)   
张量表达: (i,j=x,y,z)

(对称张量,9个分量,6个独立分量。)
一点的应力状态及应力张量