《殘余應(yīng)力》PPT課件

《《殘余應(yīng)力》PPT課件》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、金屬塑性變形理論Theoryofmetalplasticdeformation第十講LessonTen張貴杰ZhangGuijieTel：0315-2592155E-Mail：zhguijie@vip.sina.com河北理工大學(xué)金屬材料與加工工程系DepartmentofMetalMaterialandProcessEngineeringHebeiPolytechnicUniversity,Tangshan063009第五章塑性變形的不均勻性主要內(nèi)容MainContent變形不均勻的基本概念變形不均勻的原因減小變形不均勻的措施殘余應(yīng)

2、力8/22/202125.4殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力的概念變形條件對殘余應(yīng)力的影響殘余應(yīng)力引起的后果減小殘余應(yīng)力影響的措施殘余應(yīng)力的測定方法8/22/20213殘余應(yīng)力的概念殘余應(yīng)力為塑性變形完畢后保留在變形物體內(nèi)的附加應(yīng)力。塑性變形的總位能是由釋出位能和約束位能兩部分所組成。釋出位能用來確定平衡外力作用的內(nèi)力的數(shù)值。而約束位能則是用來確定由塑性變形引起的相互平衡內(nèi)力的數(shù)值。因附加應(yīng)力是由不均勻變形引起的相互平衡的內(nèi)力所造成，所以約束位能也同樣可確定在每一變形瞬間附加應(yīng)力的數(shù)值。8/22/20214雖然殘余應(yīng)力是變形完畢后保留在物體內(nèi)的附加應(yīng)

3、力，但并不是所有的約束位能都用于形成殘余應(yīng)力，而是有部分位能在塑性變形中由于軟化而被釋放。因此，殘余應(yīng)力的位能應(yīng)小于在整個(gè)塑性變形過程中用于形成附加應(yīng)力的位能。8/22/20215殘余應(yīng)力是由附加應(yīng)力變化而來，所以殘余應(yīng)力也是相互平衡的。并與附加應(yīng)力相對應(yīng)，殘余應(yīng)力也分為第一種、第二種和第三種殘余應(yīng)力。8/22/20216變形條件對殘余應(yīng)力的影響殘余應(yīng)力與附加應(yīng)力一樣也同樣受到變形條件的影響。其中主要是變形溫度、變形速度、變形程度、接觸摩擦、工具和變形物體形狀等等。8/22/20217變形溫度在確定變形溫度的影響時(shí)應(yīng)注意到在變形過程中

4、是否有相變存在。若在變形過程中出現(xiàn)雙相系時(shí)，將會(huì)引起第二種附加應(yīng)力的產(chǎn)生，從而使殘余應(yīng)力增大。但在一般情況下，當(dāng)變形溫度升高時(shí)，附加應(yīng)力以及所形成的殘余應(yīng)力減小。溫度降低時(shí)，出現(xiàn)附加應(yīng)力和從而出現(xiàn)殘余應(yīng)力的可能增大。因此，即使是對單相系金屬也不允許將變形溫度降低到某一定值以下。在變形過程中溫度的不均勻分布是產(chǎn)生極大附加應(yīng)力的一個(gè)原因，自然也是產(chǎn)生極大殘余應(yīng)力的一個(gè)原因。如果變形過程在高于室溫條件下完成時(shí)，具有某一數(shù)值的殘余應(yīng)力時(shí)，則此殘余應(yīng)力會(huì)因物體冷卻到室溫而增加。8/22/20218變形速度變形速度對殘余應(yīng)力也有如同對附加應(yīng)力那樣

5、的影響。通常，在室溫下以非常高的變形速度使物體變形時(shí)，其附加應(yīng)力和殘余應(yīng)力有減小的趨勢。而在高于室溫的溫度下，增大變形速度時(shí)，這些應(yīng)力反而有可能增加。8/22/20219變形程度隨著變形程度的增加，第一種附加應(yīng)力，亦即殘余應(yīng)力開始急劇增加。當(dāng)塑性變形達(dá)到20～25％時(shí)，應(yīng)力達(dá)到最大值。當(dāng)變形繼續(xù)增加時(shí)，此應(yīng)力將開始減小，并當(dāng)變形程度超過52～65％時(shí)，應(yīng)力幾乎接近于零。變形程度的這種影響是指在低于0.3對應(yīng)溫度條件下進(jìn)行的變形而言。當(dāng)溫度升高時(shí)，在較大的變形程度下才能使第一種殘余應(yīng)力達(dá)到最大值，并在高于60～70％的變形條件下，此應(yīng)力

6、也未降低到零。變形程度對第二種和第三種殘余應(yīng)力的影響則是另一種情況。這些殘余應(yīng)力的數(shù)值將隨變形程度的增加而增大，而且對于雙相系和多相系，比對單相系提高得更強(qiáng)烈。8/22/202110變形程度和殘余應(yīng)力能量的關(guān)系曲線1.第一、第二及第三種殘余應(yīng)力總能的變化曲線；2.第一種殘余應(yīng)力能量變化曲線；3.第二及第三種殘余應(yīng)力總能量變化曲線8/22/202111殘余應(yīng)力引起的后果引起物體尺寸和形狀的變化當(dāng)在變形物體內(nèi)存在殘余應(yīng)力時(shí)，則物體將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形或晶格畸變。若此殘余應(yīng)力因某種原因消失或其平衡遭到破壞，此相應(yīng)的變形也將發(fā)生變化，引起物

7、體尺寸和形狀改變。8/22/202112對于對稱形的變形物體來講，僅發(fā)生尺寸的變化，形狀可保持不變。例如，當(dāng)用表面層具有拉伸殘余應(yīng)力和心部具有壓縮殘余應(yīng)力的棒材坯料在車床上車成圓柱形工件時(shí)，切削后由于具有拉伸殘余應(yīng)力的表面層被車削掉，成品工件的長度將有所增加。8/22/202113若加工件是不對稱的，則物體除尺寸變化外，還可能發(fā)生形狀的改變。引起殘余應(yīng)力的消失或減小的原因，除機(jī)械加工外還有時(shí)間的延長等因素。有時(shí)，具有殘余應(yīng)力的物體在熱處理過程中，或受到?jīng)_擊后也會(huì)發(fā)生尺寸和形狀的變化。8/22/202114板材裁剪后的變形＋－＋8/22

8、/202115使零件的使用壽命縮短因殘余應(yīng)力本身是相互平衡的，所以當(dāng)具有殘余應(yīng)力的物體受載荷時(shí)，在物體內(nèi)有的部分的工作應(yīng)力為外力所引起的應(yīng)力與此殘余應(yīng)力之和，有的部分為其差，這樣就會(huì)造成應(yīng)力在物體內(nèi)的分布不均。此時(shí)工作應(yīng)