真实应力应变曲线市公开课一等奖省赛课微课金奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,华侨大学模具技术研究中心,金属塑性成形原理,第三章金属塑性变形力学基础,第,6,节真实应力应变曲线,主讲：刘华,华侨大学模具技术研究中心,第1页,拉伸试验曲线,压缩试验曲线,真实应力,-,应变曲线简化形式,真实应力应变曲线,第2页,塑性条件和本构方程是解塑性成形问题两个主要补充方程。,这二个物理方程中，都包括到等效应力 。,在本构关系中，总可归结为函数 。,这种函数关系与材料性质和变形条件相关，而与应力状态无关。,可选择单向应力状态来建立这种函数关系。,单向均匀拉伸或压缩试验是反应材料力学行为基本试验。,材料开始塑性变形时应力即为屈服应力 。,普通材料在进入塑性状态之后，继续变形时会产生强化，则屈服应力不停改变，即为后继屈服应力。,真实应力应变曲线,第3页,流动应力,是泛指屈服应力，用,Y,表示，它既包含初始屈服应力，也包含后继屈服应力。,流动应力又称真实应力,，其,数值等于试样瞬时横断面上实际应力,，它是金属塑性加工变形抗力指标。,真实应力,-,应变曲线：,将各种变形条件下流动应力改变规律表示为真实应力与应变关系，即真实应力,应变关系曲线。,真实应力,应变关系曲线,普通由试验确定,。所以，其实质上能够看成是塑性变形时,应力与应变之间试验关系,。,真实应力应变曲线,第4页,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：,F,拉伸载荷；,A,0,试样原始横截面积,l,0,试样标距原始长度,l,试样标距伸长量,一、拉伸图和条件应力,-,应变曲线,一、,拉伸试验曲线,第5页,2,、标称应力,-,应变曲线上三个特征点,屈服点,c,:,弹性变形与均匀塑性变形分界,点对应应力为屈服点 ，或屈服强度,缩颈点,b,:,oc,(,弹性变形阶段）,cb,(,均匀塑性变形阶段）,bk,（局部塑性变形阶段）,均匀塑性变形和局部塑性变形分界点，载荷到达最大值，开始出现缩颈，对应应力为抗拉强度,破坏点,k,:,试样发生断裂，是单向拉伸塑性变形终止点。,一、,拉伸试验曲线,第6页,一、,拉伸试验曲线,产生缩颈后，即使载荷下降，但,横截面面积,急剧下降，所以,标称应力,并不反应单向拉伸时试样横截面上,实际应力,。一样，相对应变也并不反应单向拉伸变形瞬时真实应变，因试样标距长度存拉伸变形过程中是不停改变。所以，,标称应力,应变曲线不能真实地反应材料在塑性交形阶段力学特征,。,第7页,在处理实际塑性成形问题时，标称应力,-,应变曲线是不够用，且是不准确，因变形是大变形。需要反应真实应力与应变关系曲线，即为真实应力,应变曲线。,1.,真实应力,-,应变曲线分类,真实应力，简称真应力，也就是瞬时流动应力Y,，用单向均匀拉伸,(,或压缩,),时各加载瞬间载荷,F,与该瞬间试样横截面积,A,之比来表示，则,真实应力,-,应变曲线可分为三类：,一、,拉伸试验曲线,第8页,2.,三种应变之间关系（在均匀变形范围内）,-,:,或,-:,或,-:,一、,拉伸试验曲线,第9页,3.,真实应力,-,应变曲线绘制,Y-,曲线，,Y-,曲线：以,-,曲线为基础,Y-,曲线：,Y-,曲线：,由,及,算出,Y,、,Y,-,曲线,影响真实应力,应变曲线原因有材料本身特征、变形温度、变形速度等，所以，试验是一定材料在一定变形条件下进行。普通如不加说明，则是在室温、静载变形速度下进行。,一、,拉伸试验曲线,第10页,方法步骤：,a,求出屈服点,s,(,普通略去弹性变形,),b,找出均匀塑性变形阶段各瞬间真实应力,Y,和对数应变,或,(,从,c,点到,b,点按上式,注意,b,点载荷为,F,max,）,A.,由拉伸图作,Y,-,曲线,一、,拉伸试验曲线,第11页,c.,找出断裂时真实应力,Y,k,及其对应对数应变,k,或,A,k,试样断裂处横截面面积（直接测量出）。,d.,在,Y,-,坐标平面内确定出,Y,-,曲线,(,未修正,),。,B.,由,-,曲线作,Y,-,曲线,oc,段：几乎无差异,cb,段：,bk,段：普通测出,b,、,k,两点面积，算出,Y,和,，,将两点联结起来。,一、,拉伸试验曲线,第12页,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，因为,所以，有,在缩颈点：,说明在这阶段中，真实应力,Y,大于条件应力,（,Y,-,曲线高于,-,曲线）,。,b,在集中塑性变形阶段，因为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,应变曲线有显著区分。,因为出现缩颈，,P,下降，,A,也下降，且,A,下降速率要比,P,下降快得多，因而,Y,总是随变形程度增加而增加，这正是硬化作用，所以在曲线中无极值点。所以，真实应力,应变曲线也称硬化曲线。,一、,拉伸试验曲线,第13页,4.,真实应力,-,应变曲线修正,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,愈靠近中心，,愈大,因为缩颈，即形状改变而产生应力升高现象称形状硬化。,在未修正真实应力,-,应变曲线中，,bk,段,Y,只是一个平均值。,用,Siebel,等提出公式进行修正,一、,拉伸试验曲线,第14页,三、拉伸,Y,-,曲线塑性失稳点特征,塑性失稳点,缩颈点,某瞬时,F,瞬时载荷,Y,真实应力,A,瞬时面积,因为,所以,在失稳点处,P,有极大值，所以,dP,=0,所以,即,或,失稳点真实应力，等于真实应力对对数应变导数在该点值。,一、,拉伸试验曲线,第15页,或,在失稳点,失稳点特征,1.,切线斜率,2.,切线与横坐标交点到失稳点横坐标间距离必为,一、拉伸试验曲线,第16页,一基于圆柱压缩试验确定真实应力,应变曲线,拉伸,Y,-,曲线受塑性失稳限制，精度较低，,1,还是均匀变形,可到达,2,或更大，如,铜,=3.9,缺点：摩擦,办法：充填润滑剂,试样,端面车沟槽或浅坑，保留润滑剂，如石腊等。,不开槽或坑，用聚四氟乙烯薄膜,二、压缩试验曲线,第17页,真实应力计算,或,对数应变,二、压缩试验曲线,第18页,二、用外推法求压缩真实应力,应变曲线,依据 大，则,Y-,曲线高（因受摩擦力影响）,当 时，摩擦力影响为零，但实际不存在。,用,得出四条曲线,将其转换成,Y-D/H,曲线，由此推得,D,0,/H,0,=0,时真实应力,Y,。,二、压缩试验曲线,第19页,1,、幂指数硬化曲线,(,幂强化）,用指数方程表示,或,B,强度系数,n,硬化指数（,0n1),2,、有初始屈服应力刚塑性硬化曲线,(,刚塑性指数硬化）,有初始屈服应力时（忽略弹性变形）,或,3,、有初始屈服应力刚塑性硬化直线,(,刚塑性直线硬化）,为简化，用直线代替曲线,或,一、简化真实应力,-,应变曲线类型,三、真实应力,-,应变曲线简化形式,第20页,4,、无加工硬化水平直线（理想刚塑性）,对几乎不产生硬化材料，,n,=0,或,5,、理想弹塑性,分两段：,6,、弹塑性硬化,分两段：,硬化模量,三、真实应力,-,应变曲线简化形式,第21页,二、抛物线型（指数硬化）应力应变曲线经验方程,确定 中,n,B,由,在失稳点：,又,得,代入,得,三、真实应力,-,应变曲线简化形式,第22页,补充题：,一直径为,10mm,黄铜试棒进行拉伸试验，统计下,最大载荷,为,27.5kN,出现,缩颈,时断面收缩率,=20%,试求真实应力,-,应变曲线方程并绘出对应曲线。,设一试棒均匀连续拉伸五次，每拉一次断面收缩率,20%,，试用相对伸长、断面收缩率和对数应变分别求出各次应变值和总应变值，并分析一下哪一个应变表示方式合理。,已知材料应力,-,应变曲线方程为,Y=B,0.4,直杆已经有相对伸长,=0.25,试问：相对伸长再增加多少材料才能发生缩颈？,三、真实应力,-,应变曲线简化形式,第23页,