轧钢理论--第一讲课件.ppt

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1、金属塑性变形理论2009年5月第一讲塑性变形的力学基础§1.1力与变形§1.2应力状态及其图示§1.3变形图示与变形力学图示§1.4变形量的表示方法§1.5外摩擦§1.1力与变形1外力施加在变形体(工件)上的外部载荷。作用力外力　　　正压力　约束反力摩擦力作用力：压力加工时设备的可动部分对工件所施加的力，又叫主动力。约束反力：压力加工时，工具限制工件整体移动或其质点流动的力。1)正压力：沿接触面的法线方向阻碍金属整体移动或金属质点流动的力。其方向垂直指向工件的接触面。2)摩擦力：沿接触面的切线方向阻碍金属流动的剪切力。其方向与金属质点流动方向或变形趋势相反。2内

2、力与应力内力是在物体内产生的抵抗变形的力。平衡外力作用而产生的内力(基本应力)内力的种类维护自身的平衡而产生的内力(附加应力)内力常用应力来表示。应力是内力的强度，即单位面积上作用的内力。(理解见公式)内力和应力均为矢量应力的单位：1Pa=1N/m2=1.0197kgf/mm21MPa=106N/m2=1N/mm2应力是某点A的坐标的函数，即受力体内不同点的应力不同。应力集中：物体有缺陷部位的应力远远高于正常部位的应力。3变形弹性变形变形塑性变形弹性变形：微观上是指在外力作用下，金属原子由稳定状态变为不稳定状态，原子位置发生偏移，间距发生变化，但外力去除，原子仍可回

3、到原来的平衡位置，使变形消失。宏观上是指变形金属在外力作用下发生变形，但外力去除后，变形消失，金属恢复原状。实质是指当所施加的外力不足以克服原子间的结合力(弹性极限，势垒)所产生的能完全恢复原有形状的变形。塑性变形：是指变形金属在外力作用下发生变形，但外力去除后，变形不能消失，金属不能恢复原状。金属发生塑性变形必然引起金属晶体组织结构的破坏，使晶格发生歪扭和紊乱，晶粒形状改变和晶粒破碎等。实质是指当所施加的外力超过原子间的结合力(弹性极限，势垒)而使原子由一种平衡位置移动到另一种平衡位置所产生的不能恢复原状的变形。弹塑性共存定律：1一般概念一点的应力状态：是指通过变

4、形体内某点的单元体所有截面上的应力的有无、大小、方向等情况。一点的受力情况。一点的应力状态的描述：数值表达，图示表达，张量表达等。主平面及主应力只存在法向应力，切向应力为零的平面叫主平面。作用在主平面上的应力(法向应力)称为主应力。§1.2应力状态及其图示应力分量图示及分析确定点的应力状态，只要研究主坐标系下主应力的大小和方向就可以了。图1-2平行于坐标面上应力示意图2主应力状态图示是由用来描述所研究的变形金属某一点(或某部分)在三个互相垂直的主轴方向上主应力的有无及方向的定性图示。压力加工中，将长、宽、高近似认为与主轴方向一致，与长、宽、高垂直的截面看成主平面。存

5、在9种应力状态图示(如图9-8)。T1最有利于提高金属的强度和塑性。9种主应力状态图示§1.3变形图示变形力学图示1主变形及变形图示在主应力方向上产生的不能恢复的塑性变形。压力加工中任一点的变形状态可以用三个主变形表示。变形图示是用来表示三个主变形是否存在及其变形方式的图示。主变形图只可能有三种形式(如图9-10)2主变形的方向D1变形图示：D2变形图示：D3变形图示：最有利于发挥金属的塑性。主应力、主应变图示：主应力—9种；主应变—3种[但只有23种可能的应力应变组合（塑性变形力学图），为什么？]由三个主应力的大小和符号可确定相应的变形图示。(例题)3变形力学图示

6、§1.4变形量的表示方法1绝对变形量(公式9-4)(不能正确反映变形程度)——指变形前后变形体在主轴(主应力)方向上尺寸的变化量2相对变形量(公式9-5)(近似主变形0——指绝对变形量与原始尺寸的比值，常称为形变率真实变形量(公式9-7)(表示某一瞬间的真实变形程度)——即变形前后尺寸比值的自然对数3变形系数(公式9-8)——即变形前后尺寸比值4总延伸系数、部分延伸系数和平均延伸系数§1.5外摩擦外摩擦：1外摩擦的特点1)摩擦面上的单位压力很大2)接触表面不断更新和扩大3)摩擦对之间的差异很大4)接触表面温度高且变化巨烈5)变形金属表面组织是变化的2摩擦定律外摩擦的

7、分类A干摩擦：B液体润滑摩擦：C边界摩擦：摩擦定律(库仑定律)3影响摩擦系数的因素1)工具的表面状态2)金属的表面状态3)金属和工具的化学成分4)接触面上单位压力5)变形温度6)变形速度7)润滑剂4摩擦系数的计算1)热轧时的摩擦系数艾克隆德公式：f=K1K2K3(1.05-0.0005t)2)冷轧时的摩擦系数补充概念热加工：在大于回复、再结晶温度进行的压力加工。热轧一般在单项奥氏体区进行。冷加工：热轧优缺点：优点：1、能消除铸造金属中的某些缺陷，提高金属的致密性及力学性能。2、因变形金属塑性好，变形抗力小，有利于增大变形量，提高生产率。3、降低设备造价，节约电力