金属塑性变形力学特点PPT课件.ppt

关于金属塑性变形的力学特点第一张，PPT共十三页，创作于2022年6月实验目的实验目的1.通过低碳钢拉伸实验，了解金属塑性变形的基本现象与特点。2.了解金属变形的主要阶段。第二张，PPT共十三页，创作于2022年6月实验设备及材料实验设备及材料 60T万能材料试验机 光滑圆柱形低碳钢拉伸试样。第三张，PPT共十三页，创作于2022年6月实验原理实验原理 在材料拉伸试验机上对被测的标准金属材料试样施加轴向静拉力在材料拉伸试验机上对被测的标准金属材料试样施加轴向静拉力在材料拉伸试验机上对被测的标准金属材料试样施加轴向静拉力在材料拉伸试验机上对被测的标准金属材料试样施加轴向静拉力P P，试样，试样，试样，试样在外力作用下产生变形。若将低碳钢试样从试验开始直到被拉断前所在外力作用下产生变形。若将低碳钢试样从试验开始直到被拉断前所在外力作用下产生变形。若将低碳钢试样从试验开始直到被拉断前所在外力作用下产生变形。若将低碳钢试样从试验开始直到被拉断前所受的拉力受的拉力受的拉力受的拉力P P，与其所对应的变形，与其所对应的变形，与其所对应的变形，与其所对应的变形ll绘制成曲线，可以得到如图所示的拉伸绘制成曲线，可以得到如图所示的拉伸绘制成曲线，可以得到如图所示的拉伸绘制成曲线，可以得到如图所示的拉伸曲线。曲线。曲线。曲线。低碳钢的拉伸曲线低碳钢的拉伸曲线低碳钢的拉伸曲线低碳钢的拉伸曲线p p点为比例极限点点为比例极限点点为比例极限点点为比例极限点e e点为弹性极限点点为弹性极限点点为弹性极限点点为弹性极限点s s点为屈服点点为屈服点点为屈服点点为屈服点b b点为拉断前能承受的最大载荷点点为拉断前能承受的最大载荷点点为拉断前能承受的最大载荷点点为拉断前能承受的最大载荷点k k点为拉断点点为拉断点点为拉断点点为拉断点 第四张，PPT共十三页，创作于2022年6月 通常以通常以通常以通常以 和应变和应变和应变和应变 来代替来代替来代替来代替P P和和和和ll，由此绘制成的曲线称为应力，由此绘制成的曲线称为应力，由此绘制成的曲线称为应力，由此绘制成的曲线称为应力-应变曲线，反应变曲线，反应变曲线，反应变曲线，反映了金属塑性变形过程典型的力学行为。映了金属塑性变形过程典型的力学行为。映了金属塑性变形过程典型的力学行为。映了金属塑性变形过程典型的力学行为。当载荷到达当载荷到达当载荷到达当载荷到达e e点以前，载荷全部卸去后，试样即行完全回复到原有的形点以前，载荷全部卸去后，试样即行完全回复到原有的形点以前，载荷全部卸去后，试样即行完全回复到原有的形点以前，载荷全部卸去后，试样即行完全回复到原有的形状、尺寸与性能，而且无论是加载还是卸载，试样的形状、尺寸与某一瞬状、尺寸与性能，而且无论是加载还是卸载，试样的形状、尺寸与某一瞬状、尺寸与性能，而且无论是加载还是卸载，试样的形状、尺寸与某一瞬状、尺寸与性能，而且无论是加载还是卸载，试样的形状、尺寸与某一瞬时的外载荷有关，沿着完全同一的路径发生，应力应变之间存在统一的关时的外载荷有关，沿着完全同一的路径发生，应力应变之间存在统一的关时的外载荷有关，沿着完全同一的路径发生，应力应变之间存在统一的关时的外载荷有关，沿着完全同一的路径发生，应力应变之间存在统一的关系系系系虎克定律，即虎克定律，即虎克定律，即虎克定律，即=E=E。载荷超过。载荷超过。载荷超过。载荷超过e e点时，试样开始产生塑性变形，此时点时，试样开始产生塑性变形，此时点时，试样开始产生塑性变形，此时点时，试样开始产生塑性变形，此时即使完全除去载荷也会留下永久变形。即使完全除去载荷也会留下永久变形。即使完全除去载荷也会留下永久变形。即使完全除去载荷也会留下永久变形。当载荷继续增加到当载荷继续增加到当载荷继续增加到当载荷继续增加到s s点时，试样承受的载荷不再增加，但试样仍继续产生点时，试样承受的载荷不再增加，但试样仍继续产生点时，试样承受的载荷不再增加，但试样仍继续产生点时，试样承受的载荷不再增加，但试样仍继续产生塑性变形，应力塑性变形，应力塑性变形，应力塑性变形，应力-应变曲线出现近似水平线段，这种现象称为材料的屈服。应变曲线出现近似水平线段，这种现象称为材料的屈服。应变曲线出现近似水平线段，这种现象称为材料的屈服。应变曲线出现近似水平线段，这种现象称为材料的屈服。s s点是金属材料从弹性状态转变成塑性状态的标志，对应的应力称为屈服强点是金属材料从弹性状态转变成塑性状态的标志，对应的应力称为屈服强点是金属材料从弹性状态转变成塑性状态的标志，对应的应力称为屈服强点是金属材料从弹性状态转变成塑性状态的标志，对应的应力称为屈服强度用度用度用度用 s s表示，为弹性变形与塑性变形的分界点。表示，为弹性变形与塑性变形的分界点。表示，为弹性变形与塑性变形的分界点。表示，为弹性变形与塑性变形的分界点。当载荷继续增加至当载荷继续增加至当载荷继续增加至当载荷继续增加至b b点时，试样发生不均匀变形，截面出现局部变细的缩颈现象，点时，试样发生不均匀变形，截面出现局部变细的缩颈现象，点时，试样发生不均匀变形，截面出现局部变细的缩颈现象，点时，试样发生不均匀变形，截面出现局部变细的缩颈现象，所以所以所以所以b b点又是简单拉伸时材料失稳的临界点，此处有点又是简单拉伸时材料失稳的临界点，此处有点又是简单拉伸时材料失稳的临界点，此处有点又是简单拉伸时材料失稳的临界点，此处有dP=0dP=0或或或或d=0d=0，缩颈处呈现三，缩颈处呈现三，缩颈处呈现三，缩颈处呈现三向拉应力状态，酝酿着断裂。当变形量迅速增大至向拉应力状态，酝酿着断裂。当变形量迅速增大至向拉应力状态，酝酿着断裂。当变形量迅速增大至向拉应力状态，酝酿着断裂。当变形量迅速增大至k k点时试样被拉断。点时试样被拉断。点时试样被拉断。点时试样被拉断。b b点的拉力是点的拉力是点的拉力是点的拉力是试样在拉断前所能承受的最大载荷，所对应的应力试样在拉断前所能承受的最大载荷，所对应的应力试样在拉断前所能承受的最大载荷，所对应的应力试样在拉断前所能承受的最大载荷，所对应的应力 b b为抗拉强度。可见弹性变形、塑为抗拉强度。可见弹性变形、塑为抗拉强度。可见弹性变形、塑为抗拉强度。可见弹性变形、塑性变形和断裂是金属变形的三个基本阶段。性变形和断裂是金属变形的三个基本阶段。性变形和断裂是金属变形的三个基本阶段。性变形和断裂是金属变形的三个基本阶段。第五张，PPT共十三页，创作于2022年6月 在塑性变形阶段上的某点在塑性变形阶段上的某点在塑性变形阶段上的某点在塑性变形阶段上的某点g g，卸除外载荷时，延伸量已达，卸除外载荷时，延伸量已达，卸除外载荷时，延伸量已达，卸除外载荷时，延伸量已达ojoj的试的试的试的试样将沿样将沿样将沿样将沿ghgh卸载到应力为零，且卸载到应力为零，且卸载到应力为零，且卸载到应力为零，且ghgh几乎平行于几乎平行于几乎平行于几乎平行于opop。卸载完毕后，试。卸载完毕后，试。卸载完毕后，试。卸载完毕后，试样残存永久变形量样残存永久变形量样残存永久变形量样残存永久变形量ohoh，只有一部分变形量，只有一部分变形量，只有一部分变形量，只有一部分变形量hjhj得到回复。其中能回得到回复。其中能回得到回复。其中能回得到回复。其中能回复的部分为弹性变形，应力应变关系曲线上任一点复的部分为弹性变形，应力应变关系曲线上任一点复的部分为弹性变形，应力应变关系曲线上任一点复的部分为弹性变形，应力应变关系曲线上任一点g(g(，)所对应所对应所对应所对应的应变量是：的应变量是：的应变量是：的应变量是：加载时，即加载时，即加载时，即加载时，即d0d0时，有新的塑性变形发生，应力应变关时，有新的塑性变形发生，应力应变关时，有新的塑性变形发生，应力应变关时，有新的塑性变形发生，应力应变关系一般是非线性的，可表示为：系一般是非线性的，可表示为：系一般是非线性的，可表示为：系一般是非线性的，可表示为：卸载时，即卸载时，即卸载时，即卸载时，即d0d0时，不发生新的塑性变形，而只有弹性变形时，不发生新的塑性变形，而只有弹性变形时，不发生新的塑性变形，而只有弹性变形时，不发生新的塑性变形，而只有弹性变形回复，应力应变仍是线性的。回复，应力应变仍是线性的。回复，应力应变仍是线性的。回复，应力应变仍是线性的。在塑性变形阶段，如将卸载过的试样重新加载，即可发现在塑性变形阶段，如将卸载过的试样重新加载，即可发现在塑性变形阶段，如将卸载过的试样重新加载，即可发现在塑性变形阶段，如将卸载过的试样重新加载，即可发现拉伸曲线是以拉伸曲线是以拉伸曲线是以拉伸曲线是以h h点为起点，几乎沿着点为起点，几乎沿着点为起点，几乎沿着点为起点，几乎沿着hghg回升，在达到回升，在达到回升，在达到回升，在达到g g点之前，点之前，点之前，点之前，即使应力可能超过即使应力可能超过即使应力可能超过即使应力可能超过 s s,但试样并不发生屈服，只有当应力达到但试样并不发生屈服，只有当应力达到但试样并不发生屈服，只有当应力达到但试样并不发生屈服，只有当应力达到g g点后，点后，点后，点后，塑性变形才重新出现，以后的曲线仍然沿着塑性变形才重新出现，以后的曲线仍然沿着塑性变形才重新出现，以后的曲线仍然沿着塑性变形才重新出现，以后的曲线仍然沿着gbkgbk发展下去，这时发展下去，这时发展下去，这时发展下去，这时的拉伸曲线就是的拉伸曲线就是的拉伸曲线就是的拉伸曲线就是hgbkhgbk。g g点的应力就是试样重新加载时新的屈服点的应力就是试样重新加载时新的屈服点的应力就是试样重新加载时新的屈服点的应力就是试样重新加载时新的屈服应力，如果重复上述卸载、加载过程，就可发现重新加载时屈服应力，如果重复上述卸载、加载过程，就可发现重新加载时屈服应力，如果重复上述卸载、加载过程，就可发现重新加载时屈服应力，如果重复上述卸载、加载过程，就可发现重新加载时屈服应力沿应力沿应力沿应力沿gbgb线上升，这一现象称为应变硬化，工程上又称冷作硬化或线上升，这一现象称为应变硬化，工程上又称冷作硬化或线上升，这一现象称为应变硬化，工程上又称冷作硬化或线上升，这一现象称为应变硬化，工程上又称冷作硬化或加工硬化。加工硬化。加工硬化。加工硬化。第六张，PPT共十三页，创作于2022年6月金属塑性变形的特点金属塑性变形的特点1.弹性变形、塑变形共存；2.加载、卸载过程不同的应力应变关系；3.应力应变关系与加载历史有关；4.金属塑性变形过程伴随有机械性能的变化。第七张，PPT共十三页，创作于2022年6月实验步骤与方法实验步骤与方法 1 1试样准备：先将低碳钢圆棒试样表面用细砂纸打光，测量断面尺寸，按10d确定标距长度；并将标距长度分成1010等分，用铅笔划上标记点。等分，用铅笔划上标记点。2 2在60KN60KN材料试验机上将上述试样进行静态拉伸实验，材料试验机上将上述试样进行静态拉伸实验，并记录拉伸载荷曲线上有关载荷和延伸量等数据，观察屈并记录拉伸载荷曲线上有关载荷和延伸量等数据，观察屈服现象；屈服后继续拉伸到一定塑性变形量，然后卸载到服现象；屈服后继续拉伸到一定塑性变形量，然后卸载到载荷为零，记录相应硬化现象，并记录下相应的载荷与尺载荷为零，记录相应硬化现象，并记录下相应的载荷与尺寸，最后拉断。寸，最后拉断。3 3取下试样，测量拉断后的尺寸，如断口不在试样中取下试样，测量拉断后的尺寸，如断口不在试样中部，应参照标距与等分线进行必要的修正才可计算出部，应参照标距与等分线进行必要的修正才可计算出最大延伸量。最大延伸量。第八张，PPT共十三页，创作于2022年6月实验过程实验过程第九张，PPT共十三页，创作于2022年6月实验数据记录表实验数据记录表 第十张，PPT共十三页，创作于2022年6月实验报告要求实验报告要求 1 1简述实验目的及主要步骤；记录试验设备型号简述实验目的及主要步骤；记录试验设备型号 及有及有关参数，试样材质及基本尺寸。关参数，试样材质及基本尺寸。2.将有关实验数据填入表。将有关实验数据填入表。3.3.根据拉伸曲线与所记录的数据，分析金属变形主根据拉伸曲线与所记录的数据，分析金属变形主 要阶要阶段和塑性变形的各种现象及基本特点。段和塑性变形的各种现象及基本特点。注：注：注：注：考虑到后续课程还有专门的硬化曲线（即真应力应变曲线实验），为简便起见，本实验的应力、均均采用条件应力和条件应变，即采用条件应力和条件应变，即=P/F=P/F0 0，=L/LL/L0 0100%100%，F F0 0为试样的原始断面积，为试样的原始断面积，L L0 0为试样的原始标距长度。为试样的原始标距长度。第十一张，PPT共十三页，创作于2022年6月 谢谢大家！谢谢大家！第十二张，PPT共十三页，创作于2022年6月感感谢谢大大家家观观看看第十三张，PPT共十三页，创作于2022年6月