第03章-第06节--真 实应力应变曲线.pptVIP

金属塑性成形原理 金属变形的物理基础 金属塑性加工原理 山东建筑大学 材料科学与工程学院 2011.5 第三章 金属塑性变形的力学基础 第一节 应力分析 第二节 应变分析 第三节 平面问题和轴对称问题 第四节 屈服准则 第五节 塑性变形时应力应变关系 第六节 真实应力应变曲线 第六节 真实应力-应变曲线 单向均匀拉伸或压缩实验是反映材料力学行为的基本实验。 一般材料在进入塑性状态之后，继续变形时会产生强化，则屈服应力不断变化，即为后继屈服应力。 流动应力泛指屈服应力，用Y表示，它既包括初始屈服应力，也包括后继屈服应力。流动应力又称真实应力，其数值等于试样瞬时横断面上的实际应力，它是金属塑性加工变形抗力的指标。 材料开始塑性变形时的应力即为屈服应力 。 将各种变形条件下的流动应力变化规律表达为真实应力与应变的关系，即真实应力—应变的关系曲线。 真实应力—应变关系曲线一般由实验确定。因此，其实质上可以看成是塑性变形时应力与应变之间的实验关系。 一、基于拉伸实验确定真实应力-应变曲线 条件：室温，应变速率10-3/s，退火状态低碳钢，准静力拉伸试验 1、标称应力（名义应力、条件应力）-应变曲线 标称应力： 相对线应变： P——拉伸载荷； A0——试样原始横截面积 l0——试样标距的原始长度 Δl——试样标距的伸长量 真实应力-应变曲线： 产生缩颈后，虽然载荷下降，但横截面面积急剧下降，所以标称应力σ并不反映单向拉伸时试样横截面上的实际应力。同样，相对应变也并不反映单向拉伸变形瞬时的真实应变，因试样标距长度存拉伸变形过程中是不断变化的。所以，标称应力—应变曲线不能真实地反映材料在塑性变形阶段的力学特征。 2、真实应力-应变曲线 （1）真实应力-应变曲线分类 真实应力，简称真应力，也就是瞬时的流动应力Y 真实应力-应变曲线可分为三类： 真实应力-应变曲线： （3）真实应力-应变曲线的绘制 ①Y- ε曲线， Y- ψ曲线：以σ- ε曲线为基础 Y- ε曲线： Y- ψ曲线： 由 及 算出Y、ψ ②Y- ∈曲线 影响真实应力—应变曲线的因素有材料本身的特性、变形温度、变形速度等，因此，实验是一定的材料在一定的变形条件下进行的。一般如不加说明，则是在室温、静载变形速度下进行。 方法步骤： a．求出屈服点σs(一般略去弹性变形) b．找出均匀塑性变形阶段各瞬间的真实应力Y和对数应变∈ 或 (从c点到b点按上式,注意b点载荷为Pmax） A.由拉伸图作Y- ∈曲线 c. 找出断裂时的真实应力Yk及其对应的对数应变∈k 或 Ak—试样断裂处的横截面面积（直接测量出）。 d. 在Y- ∈坐标平面内确定出Y- ∈曲线(未修正)。 B.由σ-ε曲线作Y- ∈曲线 oc段：几乎无差别 cb段： bk段：一般测出b‘、k’两点的面积，算出Y和∈，将两点联结起来。 讨论： a．在均匀塑性变形阶段，应力与应变沿整个试件均匀分布，由于 因此，有 在缩颈点： 说明在这阶段中，真实应力Y大于条件应力σ（ Y- ∈曲线高于σ-ε曲线）。 b．在集中塑性变形阶段，由于塑性变形发生在某一局部，形成缩颈。这时，条件应力—应变曲线与真实应力—应变曲线有明显的区别。 由于出现缩颈，P下降，A也下降，且A下降的速率要比P下降快得多，因而Y总是随变形程度增加而增加的，这正是硬化的作用，所以在曲线中无极值点。因此，真实应力—应变曲线也称硬化曲线。 （4）真实应力-应变曲线的修正 表面 在缩颈处出现三向应力状态。 中心 由Mises屈服准则： 所以： 表面 内部 愈接近中心， 愈大 由于缩颈，即形状变化而产生应力升高的现象称形状硬化。 在未修正的真实应力-应变曲线中，bk段的Y只是一个平均值。 用Siebel等提出的公式进行修正 二、基于压缩实验和轧制实验确定真实应力-应变曲线 1．基于圆柱压缩实验确定真实应力—应变曲线 拉伸Y- ∈曲线受塑性失稳的限制，精度较低， ∈0.3,实际塑性成形变形量较大，如锻造≤1.6,反挤≤2.5，拉伸试验曲线不够用。需要压缩Y- ∈曲线。 压缩试验的优点： ∈压1还是均匀变形， ∈可达到2或更大，如∈铜=3.9 缺点：摩擦 措施：充填润滑剂 真实应力的计算 或 对数应变 试样 端面车沟槽或浅坑，保存润滑剂，如石腊等。 不开槽或坑，用聚四氟乙烯薄膜 2、基于轧制实验确定真实应力—应变曲线 对于板料、可采用轧制压缩(即平面应变压缩)实验的方法来求得真实应力—应变曲线。 板料宽度W、厚度h，锤头宽度b 压应力 （Wb为常数） 2方向（W方向）无应变∈2=0 润滑（无摩擦） 按σ1σ2σ3,排列， σ1=0 换算： σ1=0， σ3=p, ∈2=0, σ2=p/2