金屬塑性成形原理第三章金屬塑性成形的力學(xué)基礎(chǔ)第六節(jié)真實應(yīng)力應(yīng)變曲線

1、第六節(jié)第六節(jié) 真實應(yīng)力應(yīng)變曲線真實應(yīng)力應(yīng)變曲線單向均勻拉伸實驗單向均勻拉伸實驗壓縮和軋制實驗壓縮和軋制實驗數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式影響因素影響因素第三章第三章 金屬塑性變形的力學(xué)基礎(chǔ)金屬塑性變形的力學(xué)基礎(chǔ)21 1、屈服應(yīng)力屈服應(yīng)力：材料開始塑性變形的應(yīng)力即屈服應(yīng)力，：材料開始塑性變形的應(yīng)力即屈服應(yīng)力，通常用通常用ss表示。表示。 后繼屈服應(yīng)力后繼屈服應(yīng)力：一般材料在進(jìn)入塑性狀態(tài)之后，繼：一般材料在進(jìn)入塑性狀態(tài)之后，繼續(xù)變形時會續(xù)變形時會產(chǎn)生強(qiáng)化產(chǎn)生強(qiáng)化，屈服應(yīng)力不斷變化。，屈服應(yīng)力不斷變化。有關(guān)概念有關(guān)概念32 2、流動應(yīng)力流動應(yīng)力（真實應(yīng)力真實應(yīng)力）：泛指屈服應(yīng)力，用）：泛指屈服應(yīng)力，用Y Y表

2、示。表示。 既包括初始應(yīng)力，也包括后繼屈服應(yīng)力。既包括初始應(yīng)力，也包括后繼屈服應(yīng)力。 又稱真實應(yīng)力，數(shù)值等于試樣斷面上的又稱真實應(yīng)力，數(shù)值等于試樣斷面上的實際應(yīng)力實際應(yīng)力。 金屬塑性加工變形抗力的指標(biāo)。金屬塑性加工變形抗力的指標(biāo)。3 3、條件應(yīng)力條件應(yīng)力（標(biāo)稱應(yīng)力標(biāo)稱應(yīng)力）：拉伸載荷與試樣原始橫截面）：拉伸載荷與試樣原始橫截面積之比。積之比。 L %4真實應(yīng)力真實應(yīng)力應(yīng)變曲線通常是由應(yīng)變曲線通常是由實驗建立實驗建立，實質(zhì)上，實質(zhì)上可以看成是塑性變形時應(yīng)力應(yīng)變的實驗關(guān)系?？梢钥闯墒撬苄宰冃螘r應(yīng)力應(yīng)變的實驗關(guān)系?；诶鞂嶒灤_定真實應(yīng)力基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線條件：室溫，應(yīng)變

3、速率10-3/s，退火狀態(tài)低碳鋼，準(zhǔn)靜力拉伸試驗1、標(biāo)稱應(yīng)力（名義應(yīng)力、條件應(yīng)力）、標(biāo)稱應(yīng)力（名義應(yīng)力、條件應(yīng)力）-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線標(biāo)稱應(yīng)力：0AP相對線應(yīng)變：0ll P拉伸載荷； A0試樣原始橫截面積 l0試樣標(biāo)距的原始長度l試樣標(biāo)距的伸長量基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線1、標(biāo)稱應(yīng)力（名義應(yīng)力、條件應(yīng)力）、標(biāo)稱應(yīng)力（名義應(yīng)力、條件應(yīng)力）-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線標(biāo)稱應(yīng)力標(biāo)稱應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的三個特征點(diǎn)應(yīng)變曲線上的三個特征點(diǎn)oc(彈性變形階段）cb(均勻塑性變形階段）bk（局部塑性變形階段）屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)c:彈性變形與均勻塑性變形的分界點(diǎn)，對應(yīng)應(yīng)力為屈服點(diǎn) ，或屈

4、服強(qiáng)度s2 . 0基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線1、標(biāo)稱應(yīng)力（名義應(yīng)力、條件應(yīng)力）、標(biāo)稱應(yīng)力（名義應(yīng)力、條件應(yīng)力）-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線標(biāo)稱應(yīng)力標(biāo)稱應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的三個特征點(diǎn)應(yīng)變曲線上的三個特征點(diǎn)oc(彈性變形階段）cb(均勻塑性變形階段）bk（局部塑性變形階段）縮頸點(diǎn)縮頸點(diǎn)b:均勻塑性變形和局部塑性變形的分界點(diǎn)，載荷達(dá)到最大值，開始出現(xiàn)縮頸，對應(yīng)應(yīng)力為抗拉強(qiáng)度b基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線1、標(biāo)稱應(yīng)力（名義應(yīng)力、條件應(yīng)力）、標(biāo)稱應(yīng)力（名義應(yīng)力、條件應(yīng)力）-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線標(biāo)稱應(yīng)力標(biāo)稱應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的三個特征點(diǎn)應(yīng)

5、變曲線上的三個特征點(diǎn)oc(彈性變形階段）cb(均勻塑性變形階段）bk（局部塑性變形階段）破壞點(diǎn)破壞點(diǎn)k:試樣發(fā)生斷裂，是單向拉伸塑性變形的終止點(diǎn)?；诶鞂嶒灤_定真實應(yīng)力基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線1、標(biāo)稱應(yīng)力（名義應(yīng)力、條件應(yīng)力）、標(biāo)稱應(yīng)力（名義應(yīng)力、條件應(yīng)力）-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 產(chǎn)生縮頸后，雖然載荷下降，但橫截面面積急劇下降，所以標(biāo)稱應(yīng)力并不反映單向拉伸時試樣橫截面上的實際應(yīng)力。同樣，相對應(yīng)變也并不反映單向拉伸變形瞬時的真實應(yīng)變，因試樣標(biāo)距長度存拉伸變形過程中是不斷變化的。所以，標(biāo)稱應(yīng)標(biāo)稱應(yīng)力力應(yīng)變曲線不能真實地反映材料在塑性應(yīng)變曲線不能真實地反映材料在塑性變形階段的力學(xué)

6、特征。變形階段的力學(xué)特征?；诶鞂嶒灤_定真實應(yīng)力基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線2、真實應(yīng)力真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 真實應(yīng)力真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線分類應(yīng)變曲線分類真實應(yīng)力，簡稱真應(yīng)力，也就是瞬時的流動應(yīng)力Y，用單向均勻拉伸(或壓縮)時各加載瞬間的載荷P與該瞬間試樣的橫截面積A之比來表示，則APY 真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線可分為三類：YYY)3( ;)2( ;) 1 (基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線2、真實應(yīng)力真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線真實應(yīng)力真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線的繪制應(yīng)變曲線的繪制Y- 曲線， Y- 曲線：以- 曲線為基礎(chǔ)1 1000AA

7、llAA)1 ()1 (0APAPY1110000llAAAAA1由)1 (Y及算出Y、基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線2、真實應(yīng)力真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線Y- 曲線a求出屈服點(diǎn)s(一般略去彈性變形)0APssb找出均勻塑性變形階段各瞬間的真實應(yīng)力Y和對數(shù)應(yīng)變APY lllAllAA00000000lnlnlllll或AA0ln基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線2、真實應(yīng)力真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線Y- 曲線c. 找出斷裂時的真實應(yīng)力Yk及其對應(yīng)的對數(shù)應(yīng)變kkkkAPY0lnllk或0lnkAAAk試樣斷裂處的

8、橫截面面積（直接測量出）。d. 在Y- 坐標(biāo)平面內(nèi)確定出Y- 曲線(未修正)?；诶鞂嶒灤_定真實應(yīng)力基于拉伸實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線2、真實應(yīng)力真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線Y- 曲線的修正曲線的修正由于縮頸，即形狀變化而產(chǎn)生應(yīng)力升高的現(xiàn)象稱形狀硬化形狀硬化。 基于壓縮實驗和軋制實驗確定真實應(yīng)力基于壓縮實驗和軋制實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線1 1基于圓柱壓縮實驗確定真實應(yīng)力基于圓柱壓縮實驗確定真實應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線拉伸Y- 曲線受塑性失穩(wěn)的限制，精度較低， 1還是均勻變形， 可達(dá)到2或更大，如 銅=3.9缺點(diǎn)：摩擦措施：充填潤滑劑試樣mm30200D100HD端面車

9、溝槽或淺坑，保存潤滑劑，如石臘等。不開槽或坑，用聚四氟乙烯薄膜 基于壓縮實驗和軋制實驗確定真實應(yīng)力基于壓縮實驗和軋制實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線1 1基于圓柱壓縮實驗確定真實應(yīng)力基于圓柱壓縮實驗確定真實應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線真實應(yīng)力的計算eAPAPY0或AHHA00HHAA0000HAPHAPY對數(shù)應(yīng)變HH0lnHH0ln00HAAH 000AeAHHA 基于壓縮實驗和軋制實驗確定真實應(yīng)力基于壓縮實驗和軋制實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線1 1基于圓柱壓縮實驗確定真實應(yīng)力基于圓柱壓縮實驗確定真實應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線2、基于軋制實驗確定真實應(yīng)力、基于軋制實驗確定真實應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變

10、曲線 對于板料、可采用軋制壓縮(即平面應(yīng)變壓縮)實驗的方法來求得真實應(yīng)力應(yīng)變曲線。板料寬度W、厚度h，錘頭寬度bbW)106(bh)2141(ihhln3壓應(yīng)力WbPp （Wb為常數(shù)）2方向（W方向）無應(yīng)變2=0潤滑（無摩擦）按123,排列， 1=0換算：1=0， 3=p, 2=0, 2=p/2 基于壓縮實驗和軋制實驗確定真實應(yīng)力基于壓縮實驗和軋制實驗確定真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線213232221)()()(21222)0()2()20(21ppppp23213232221)()()(232332323)()0()0(23332記錄下p和3，按上式算出 和 ，畫出 曲線。在單向應(yīng)力狀態(tài)下

11、，由于ppY866. 02333155. 132可將p和3換算成單向壓縮狀態(tài)時的Y和，得出單向壓縮時的Y曲線 真實應(yīng)力真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線簡化及其所似數(shù)學(xué)表達(dá)式應(yīng)變曲線簡化及其所似數(shù)學(xué)表達(dá)式1、冪指數(shù)硬化曲線(冪強(qiáng)化）用指數(shù)方程表示nBY或nB B強(qiáng)度系數(shù)n 硬化指數(shù)（0n1)2、有初始屈服應(yīng)力的剛塑性硬化曲線 (剛塑性指數(shù)硬化）有初始屈服應(yīng)力時（忽略彈性變形）msBY1或msB 13、有初始屈服應(yīng)力的剛塑性硬化直線 (剛塑性直線硬化）為簡化，用直線代替曲線2BYs或2Bs 真實應(yīng)力真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線簡化及其所似數(shù)學(xué)表達(dá)式應(yīng)變曲線簡化及其所似數(shù)學(xué)表達(dá)式4、無加工硬化的水平直線（理想剛塑性

12、）對幾乎不產(chǎn)生硬化的材料，n=0sY或s變形溫度和變形速度對真實應(yīng)力變形溫度和變形速度對真實應(yīng)力- -應(yīng)變曲線的影響應(yīng)變曲線的影響1、變形溫度對真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響隨變形溫度的提高，使流動應(yīng)力(真實應(yīng)力Y）下降。其原因：1)隨著溫度升高，發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，即所謂軟化作用，可消除和部分消除應(yīng)變硬化現(xiàn)象；2)隨著溫度升高，原子的熱運(yùn)動加劇，動能增大，原子間結(jié)合力減弱，使臨界切應(yīng)力降低；3)隨著溫度的升高，材料的顯微組織發(fā)生變化，可能由多相組織變?yōu)閱蜗嘟M織。2、變形速度對真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響速度增加位錯運(yùn)動加快 需要更大的切應(yīng)力流動應(yīng)力提高速度增加硬化得不到恢復(fù) 流動應(yīng)力提高但如果速度很大溫度效應(yīng)大