材料成形原理（第3版）第11章.pptVIP

* 应用领域 机械；电子；航空航天…… 成形分类 冲压成形；锻造成形；拉拔成形；挤压成形；切削成形；轧制成形…… 成形方法 冲压成形；锻造成形；数学化无模成形；爆炸成形；电磁成形；激光成形；…… 发展前景 超大、超小、高精尖、高度集成 * 发展历史 1678年，Hooke（虎克）：变形和外力成正比。 1820~1830年，Navier、Cauahy、Saint Venant（圣维南）：应力、应变的概念，变形体的平衡方程、几何方程、协调方程、广义虎克定律；------弹性力学的理论基础。 1864年，Tresca（屈斯卡）：最大剪应力屈服条件。 1871年，Levy（列维） ：三维塑性应力--应变关系。 1913年，Mises（米塞斯） ：形变能屈服条件。 1930年，Prandtl，Reuss（瑞斯）：增量理论。 1943年，Hencky（汉基 ），Nadai，Iliushin：形变理论。 1950年~，塑性位势理论、有限单元法 * 什么是塑性变形 材料产生一定的永久变形又不破坏其完整性的能力 塑性加工是利用材料塑性而获得所需形状与尺寸的工件的一种加工方法 * 主要分类 板料冲压成形模拟 体积成形模拟 主要方法 弹塑性有限元法 刚塑性有限元法 无网格法 * 汽车覆盖件冲压成形过程模拟 板料液压成形过程模拟 弯管成形过程模拟 五金级进模零件成形过程模拟 金属锻造成形过程模拟 金属切削成形过程模拟 金属拉拔成形过程模拟 * 金属塑性成形中的基本概念 应力分析、应变分析、塑性、屈服准则、本构关系等等； 不讲传统的解析计算方法，如滑移线法、上限法、下限法等等； 本课程是金属塑性成形的基础课程，是后继课程“成形工艺与装备”、“材料成形过程数值模拟”的基础； * 塑性成形的基本理论发展的比较久远，理论系统比较完善，但随着计算机的发展和工程实际问题的需要，有限元数值方法已经完全取代了传统的理论解析计算方法； 重点学习概念，不要过分强调理论的完整性； 我们学习的目的不是为了理论解析计算，因此重点学习塑性成形理论中的一些重点基本概念； * 各向同性的均匀连续体 体积力为零 变形体在表面力作用下处于平衡状态 初始应力为零 体积不变假设 * 假设材料是连续的，即在材料内不存在任何缺陷； 假设材料各质点的组织、化学成形相同； 假设材料在各方向上的物理性能和力学性能相同； * 成形过程中的外力可分为两类：表面力和体积力； 体积力是作用在物体质点上的力，例如重力、磁力和惯性力等等； 对于塑性成形来说，除了高速锤锻造、爆炸等少数成形情况，体积力相对于其它成形外力很小，可以忽略不计； * 材料成形时模具和零件处于平衡状态； 如果零件划分为有限个单元体，每个单元体仍处于平衡状态； 每个单元体的外力系的矢量和为零，外力系对任一点的总力矩也为零； * 内力是由于外力作用下产生的，内力的变化达到一定程度就会使金属产生塑性变形； 课程内容主要考虑金属由于外力的作用下产生塑性变形，不考虑金属存在初始应力情况； * 弹性变形时，体积变化必须考虑； 塑性变形时，体积虽有微小变化，但与塑性变形量相比很小，可以忽略不计，因此一般假设金属在塑性变形前后的体积保持不变； * 金属塑性成形基本假设与实际情况差别很大，只适用于金属塑性成形解析计算方法； 由于计算机水平的发展，现代金属塑性成形计算基本不采用解析计算方法，而普遍采用计算机数值模拟方法； 解析计算方法只能分析少数简单成形问题，计算机数值模拟方法能够模拟任何复杂的金属塑性成形问题； * 内力：因外力作用面在物体内部产生的力 内力的特点： 1. 随外力的变化而变化，是“附加内力” 2. 内力是分布力系，常用其主矢量和主矩表示 应力：单位面积上的内力 应力表示内力的强度，作用于物体质点之间 目的：确定物体处于弹性或塑性阶段的强度问题或屈服条件问题都很重要，是建立在复杂应力状态下强度准则和屈服准则条件所必须的基础知识 * 假设DA为任意微元截面， DP为截面上的作用力，则DA截面的应力向量p p也称为全应力向量，可分解为三个应力分量，即一 个正应力s和二个剪应力t * 应力状态一般用单元体表示 单元体：材料内点的质点，是包围质点的无限小的几何体，常用的是正六面体 * 三个正应力分量 六个剪应力分量 * 剪应力互等定理 假设单元体处于平衡状态，则绕单元体轴向的合力矩一定为零，则 过一点的两个正交面上,如果有与相交边垂直的剪应力分量,则两个面上的这两个剪应力分量一定等值、方向相对或相离 * 直角坐标系中斜截面上的应力 * 斜截面外法线单位向量 N=(l m n) 斜截面四面体的表面积分别为 四面体处于平衡状态，则