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第五章材料加工力学基础 材料加工原理 2005年春季学期 2005-6-21 材料加工原理 1 本章内容 5.1 概述 5.2 应力状态分析 5.3 应变状态分析 5.4 屈服准则 5.5 塑性变形时的应力应变关系 5.6 主应力法及其应用 2005-6-21 材料加工原理 2 5.1 概述 材料加工的目的：将材料加工成为具有一定形状和性能 的零件或构件。 实现方式： （1）冷加工：只改变形状，基本上不影响材料组织与性能。 （2）热加工：既改变形状，又对组织和性能有影响 材料加工原理围绕影响性能的各个因素（成分、组织、应力 状态、缺陷或缺欠）介绍其物理冶金、化学冶金与力学现 象，其基本的传热、传质和流动以及力学行为的基本规律。 2005-6-21 材料加工原理 3 具体内容 （1）液态金属的性质及其改性 （2）传热、传质与流动 （3）金属的凝固（各种条件下的凝固规律） （4 ）力学行为与基础 （5）化学冶金过程 （6）冶金质量 2005-6-21 材料加工原理 4 要求掌握 材料加工过程中材料的成分、组织和形状会发生什么变化 这些变化对性能有何影响 哪些因素影响这些变化 如何控制这些过程、控制材料的成形和性能 举例：高强度级别、大壁厚钢管焊接时出现气孔、夹渣、 裂纹和低温冲击韧性分散等问题；铝合金焊接时裂纹、气 孔、成形等问题；超低碳不锈钢焊条碳、硫、磷以及合金 元素的控制 思维能力的训练－－实际问题的分析方法－一定假设条件 下的理论 2005-6-21 材料加工原理 5 5.1.1 材料加工中的力学问题 ① 不可避免，必要条件和派生，影响成形结果 和缺陷的产生以及结构的性能； ② 基本过程和重要的研究分支； ③ 铸造、焊接以及表面改性和热处理都有力学 过程分析，而塑性加工（或压力加工）中涉 及的力学问题更为复杂 2005-6-21 材料加工原理 6 主要包括 ① 塑性变形的力学规律：涉及理论力学、材料力 学、弹塑性力学以及塑性变形力学规律。 ② 变形力的计算：需要施加多大的力才能实现所 需的变形。 ③ 变形极限的力学分析：如何保证不出缺陷和保 证性能，与构件的变形能力有关，而变形能力 又与材料和应力状态有关，变形能力不足，可 能出现开裂等问题。 2005-6-21 材料加工原理 7 为什么 会出现 这种情 况？！ 2005-6-21 材料加工原理 8 5.1.2 热加工的力学特点 ① 材料非线性：温度变化范围大，材 料性能变化显著； ② 变形非线性：大变形时，力与变形 非线性； ③ 存在多种变形形式：弹性、塑性、