【正文】 ? ? ? ?2 2 21 2 2 3 3 1 11 [ ( ) ( ) ( ) ]6 C? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?式中 C1通過試驗(yàn)求得。當(dāng) 時(shí)， 、 。 1）應(yīng)力狀態(tài)對(duì)材料塑性的影響 應(yīng)力狀態(tài)對(duì)塑性的影響，實(shí)際上是通過靜水壓力 σ0起作用的。 設(shè)有兩個(gè)同材質(zhì)的單元體，其應(yīng)力狀態(tài)分別為三向壓縮和兩壓一拉（見圖 426）， 圖 426 三向同號(hào)和異號(hào)應(yīng)力狀態(tài)下的屈服準(zhǔn)則 根據(jù)屈服準(zhǔn)則可知，為了使該單元體發(fā)生塑性變形，對(duì)于三向壓力狀態(tài)時(shí)應(yīng)滿足： 即： 13 s? ? ???13s? ? ???對(duì)于而兩壓一拉應(yīng)力狀態(tài)時(shí)應(yīng)滿足： 即： 顯然，第一種情況下 的絕對(duì)值（即變形抗力）要比第二種情況下的大。研究表明，很多金屬材料的真實(shí)應(yīng)力－應(yīng)變曲線可以簡化成冪強(qiáng)化模型，用冪次式表示為： nSB?? 上述函數(shù)所代表的幾何圖形，隨著 B、n的不同而變化，不同材料的試驗(yàn)曲線各不一樣。 。 圖 4－ 28 縮頸處斷面上的應(yīng)力分布 1） 用拉伸試驗(yàn)繪制真實(shí)應(yīng)力－應(yīng)變曲線 定義：材料在單向應(yīng)力狀態(tài)下，單位面積上的變形力稱為真實(shí)應(yīng)力或流動(dòng)應(yīng)力。 2）應(yīng)力狀態(tài)對(duì)變形抗力的影響 塑性成形時(shí)材料的變形抗力與應(yīng)力狀態(tài)有著密切的關(guān)系。 2?1? 3?1? ?2? 應(yīng)力狀態(tài)對(duì)塑性和變形抗力的影響 塑性指金屬在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞其完整性的能力；塑性高，金屬具有的塑性成形適應(yīng)能力強(qiáng)，可產(chǎn)生的塑性變形大。 3） 屈雷斯加和密塞斯屈服準(zhǔn)則的比較 為評(píng)價(jià)中間主應(yīng)力影響，引入羅代應(yīng)力參數(shù)： 代入密塞斯 屈服準(zhǔn)則表達(dá) 式，經(jīng)整理后得： 1321322???????????13 223 ss?? ? ? ? ??? ? ??（ 416） 當(dāng) 時(shí)， 、 。 122331sss? ? ?? ? ?? ? ?? ? ???? ???? ?1 2 3..? ? ?2） 密塞斯 （ mises)屈服準(zhǔn)則 當(dāng)受力物體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)應(yīng)力偏張量的第 2不變量 達(dá)到某一臨界值時(shí)，材料發(fā)生屈服，該臨界值取決于材料在變形條件下的性質(zhì)，而與應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)。當(dāng) = 時(shí)，試樣進(jìn)入塑性變形。對(duì)于小變形而言，可認(rèn)為應(yīng)變主軸和應(yīng)力主軸對(duì)應(yīng)重合，且如果主應(yīng)力中 ＞ ＞ 則主應(yīng)變的次序亦為： ＞ ＞ 。 1 1 1。39。 2）直角坐標(biāo)系中一 點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài) 微元體的應(yīng)變共有九個(gè)分量：三個(gè)正應(yīng)變，六個(gè)剪應(yīng)變。某質(zhì)點(diǎn)位移矢量為 u，在三坐標(biāo)軸上的投影用 u、 v、 w表示，稱為位移分量。 圖 418 主應(yīng)力狀態(tài)圖 第一排：單向應(yīng)力狀態(tài)；第二排：兩向應(yīng)力狀態(tài)；第三排：三向應(yīng)力狀態(tài) 8） 一點(diǎn)鄰區(qū)的（靜力）微分平衡方程 設(shè)物體內(nèi)有一點(diǎn) Q，坐標(biāo)為 x， y，z。 39。ij? 歸結(jié)起來，物體在應(yīng)力張量作用下所發(fā)生的變形，包括體積變化和形狀變化；前者取決于應(yīng)力球張量，而后者取決于應(yīng)力偏張量；體積變化只能是彈性的，當(dāng)應(yīng)力偏張量滿足一定的數(shù)量關(guān)系時(shí)，則物體發(fā)生塑性變形。當(dāng)質(zhì)點(diǎn)處于球應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，過該點(diǎn)的任意方向均為主方向，且各方向的主應(yīng)力相等，而任何切面上的剪應(yīng)力均為零。 4）主剪應(yīng)力和最大剪應(yīng)力 （ 1）主剪應(yīng)力 定義：剪應(yīng)力達(dá)到極值的平面稱為主剪應(yīng)力平面，其面上作用的剪應(yīng)力為主剪應(yīng)力?？梢宰C明，這三個(gè)主方向是彼此正交的。設(shè)該斜面法線為 N， N的方向余弦為： ； ； x x y x z x x y x zij y x y y z y y zzx zy z z? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ??? ???? ?????????? ??????c o s ( , )l N x? c o s ( , )m N y? c o s ( , )n N z?圖 415 斜切微分面上的應(yīng)力 由靜力平衡條件 、 、 可得： （ 41） 又有： （ 42） （ 43） （ 44） 0xF ?? 0yF ?? 0zF ??x x y x z xy x y y z yz x z y z zS l m nS l m nS l m n? ? ?? ? ?? ? ??? ? ??? ? ? ??? ? ? ?2 2 2 2x y zS S S S? ? ?2 2 2 2 ( )x y zx y z x y y z z xS l S m S nl m n lm m n n l?? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? 122 2S???? 假定圖 417中法線方向余弦為 l、 m、n的斜切微分面 ABC正好就是主平面，面上的剪應(yīng)力 τ=0 ，則由式（ 44）可得 σ=S 。 應(yīng)力分量正負(fù)號(hào)規(guī)定：單元體外法線指向坐標(biāo)軸正向的微分面叫做正面，反之為負(fù)面；對(duì)于正面，指向坐標(biāo)軸正向的應(yīng)力分量為正，指向負(fù)向的為負(fù)；負(fù)面情況正好相反。 0limFF d FSA d A???問題 : ① 如何完整地描述變形體內(nèi)一點(diǎn)的受力情況也即應(yīng)力狀態(tài)呢？ ② 一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)是標(biāo)量？矢量？ 點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)不同于物理量的標(biāo)量和矢量，它需要用過該點(diǎn)的三個(gè)互相垂直截面上的三個(gè)應(yīng)力矢量才能完整地確定。分析塑性成形過程時(shí)，體積力一般可以不考慮，若不加特殊說明，外力即指表面力。由于再結(jié)晶的結(jié)果，被拉長的晶粒變成細(xì)小的等軸晶，而流線卻很穩(wěn)定地保留下來直至室溫。 熱塑性變形的 主要機(jī)理仍然是晶內(nèi)滑移；由于晶界滑動(dòng)和擴(kuò)散蠕變作用的增加，再加之變形時(shí)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶。 （ 4） 靜態(tài)再結(jié)晶 在再結(jié)晶溫度以上，金屬原子有更大的活動(dòng)能力，會(huì)在原變形金屬中重新形成新的無畸變等軸晶，并最終取代冷變形組織，此過程稱為金屬的靜態(tài)再結(jié)晶。 2） 對(duì)金屬 性能 的影響 隨著變形程度的增加，金屬強(qiáng)度、硬度增加，而塑性、韌性降低。變形程度大時(shí)，晶粒呈現(xiàn)為一片如纖維狀的條紋，稱為纖維組織。 冷塑性變形特點(diǎn) （ 1） 各晶粒變形的不同時(shí)性 塑性變形首先在位向有利的晶粒內(nèi)發(fā)生 ,位錯(cuò)源開動(dòng) ,但其中的位錯(cuò)卻無法移出此晶粒 ,而是在晶界處塞積。由于滑移所需臨界切應(yīng)力小于孿生所需臨界切應(yīng)力，故 多晶體塑性變形的主要方式是滑移變形 ，孿生變形是次要的，一般僅起調(diào)節(jié)作用。 41金屬冷態(tài)下的塑性變形 晶內(nèi)變形方式有滑移和孿生。由于位錯(cuò)的交互作用 ,塑性變形時(shí) 產(chǎn)生了加工硬化。軋制變形時(shí)，原等軸晶粒沿變形方向伸長。如果變形量增大，就形成胞狀亞結(jié)構(gòu)。它是變形后的金屬自發(fā)地向自由能降低的方向轉(zhuǎn)變的過程。 熱塑性變形時(shí)，由于晶界強(qiáng)度降低，使得 晶界滑動(dòng)易于進(jìn)行 ；溫度越高，原子動(dòng)能和擴(kuò)散能力就越大， 擴(kuò)散蠕變既直接為塑性變形作貢獻(xiàn)，也對(duì)晶界滑移其調(diào)節(jié)作用。 （ 3） 形成纖維組織 在熱變形過程中，隨變形程度增加，鋼錠內(nèi)粗大樹枝晶沿主變形方向伸長，與此同時(shí)，晶間富集的雜質(zhì)和非金屬夾雜物的走向也逐漸與主變形方向一致，形成流線。另一類是作用在變形體表面上的表面力，它包括工模具對(duì)變形體的作用力和約束反力等。 定義： 為 Q點(diǎn)的全應(yīng)力。兩個(gè)下角標(biāo)相同的是正應(yīng)力分量，例如 σxx 即表示 x面上平行于 x軸的正應(yīng)力分量，簡寫為 σx ；兩個(gè)下角標(biāo)不同的是剪應(yīng)力分量，例如 τxy 即表示 x面上平行于 y軸的剪應(yīng)力分量。 已知單元體的應(yīng)力狀態(tài)為： 與其斜切的任意斜面上的應(yīng)力分量亦可求出。這樣，便可最終求得三個(gè)主方向。當(dāng)三個(gè)主應(yīng)力中有兩個(gè)為零時(shí)，稱為單向應(yīng)力狀態(tài)；如只有一個(gè)主應(yīng)力為零，則稱為平面應(yīng)力狀態(tài)；若三個(gè)主應(yīng)力都不為零，就叫三向應(yīng)力狀態(tài)；三個(gè)主應(yīng)力中有兩個(gè)相等，稱為軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)。