第20講 應力狀態(tài)基本概念

金屬塑性變形理論

Theoryofmetalplasticdeformation

第二十講LessonTwenty張貴杰ZhangGuijieTel-Mail：zhguijie@河北理工大學金屬材料與加工工程系DepartmentofMetalMaterialandProcessEngineeringHebeiPolytechnicUniversity,Tangshan0630095/9/20241金屬塑性變形理論

金屬學部分總結塑性變形物理本質（滑移、孿生、多晶體變形）冷熱加工組織變化（冷熱變形組織的區(qū)別，再結晶）鋼材組織性能控制（強韌、沖壓性能）塑性變形不均勻性（附加應力及產(chǎn)生原因分析）金屬塑性加工中的斷裂（斷裂現(xiàn)象分析）金屬的塑性（影響因素分析）金屬的變形抗力（影響因素分析）塑性加工中的摩擦與潤滑（摩擦力計算、摩擦系數(shù)）5/9/20242金屬塑性變形理論

力學部分主要內(nèi)容應力狀態(tài)分析應變狀態(tài)分析變形力學方程滑移線場理論工程法上界定理塑性加工力學基礎部分塑性加工力學問題求解方法部分5/9/20243第十章應力狀態(tài)分析主要內(nèi)容MainContent應力狀態(tài)基本概念斜面上任一點應力狀態(tài)分析求和約定和應力張量主應力及主切應力球應力及偏差應力5/9/2024410.1應力狀態(tài)基本概念金屬塑性加工是金屬與合金在外力作用下產(chǎn)生塑性變形的過程，所以必須了解塑性加工中工件所受的外力及其在工件內(nèi)的應力和應變。本章講述變形工件內(nèi)應力狀態(tài)的分析及其表示方法。這是塑性加工的力學基礎。5/9/20245型鋼軋制5/9/20246軋輥的斷裂5/9/20247錘鍛過程5/9/20248飛機蒙皮的成形破裂起皺能否一次成形，用什么樣的模具?變形量是否滿足要求（厚度減薄量等）?FF5/9/20249基本假設變形體是連續(xù)的，不存在微觀結構，是宏觀的，材料是均勻的，各向同性。變形體性能及變形行為在存在隨機現(xiàn)象，性能是確定的5/9/202410外力體積力表面力重力慣性力電磁力特點：分布在物體體積的外力，它作用在物體內(nèi)部的每一個質點上特點：分布在物體表面的外力……作用力（主動力）正壓力約束反力摩擦力5/9/202411塑性加工時，由于體積力與加工中的作用力比較起來很小，在實際工程計算中一般可以忽略。但在高速加工時，金屬塑性流動的慣性力應該考慮。一般塑性加工只分析作用力、正壓力、摩擦力的作用狀態(tài)。5/9/2024125/9/202413作用力塑性加工設備的可動工具部分對工件所作用的力。又稱主動力?？梢詫崪y或理論計算，用于驗算設備強度和設備功率。正壓力沿工具和工件接觸面法向阻礙工件整體移動或金屬流動的力，其方向垂直于接觸面，并指向工件。摩擦力沿工具和工件接觸面切向阻礙金屬流動的力，其方向平行于接觸面，并與金屬質點流動方向或流動趨勢相反。5/9/202414內(nèi)力和應力內(nèi)力在外力作用下的物體，內(nèi)部將產(chǎn)生抵抗變形的力稱為內(nèi)力。內(nèi)力可以用截面法把它表示出來。5/9/202415應力S稱為作用在面素上的全應力

5/9/202416全應力的分解方式一種沿法向、切向分解一種可以沿坐標軸分解為Sx、Sy、Sz

正應力：切應力：5/9/202417一點的應力向量不僅取決于該點的位置，還取決于截面的方位。5/9/202418如果截面的法向與某坐標軸重合，則該截面上的切應力還可以沿其余兩坐標軸分解。5/9/202419對于包含某點的微六面體體素上，每一面素上作用有三個應力分量，其中一個正應力，兩個切應力。5/9/202420應力分量的符號規(guī)定面素符號應力方向應力符號++++---+---+5/9/202421應力符號練習5/9/202422應力莫爾(Mohr)圓s2s1yzxs3tmaxO1

O2

O3

O1：l=0，m、n變化（σ，τ）軌跡O2：m=0，l、n變化（σ，τ）軌跡O3：n