概述
對大多數的工程材料,當其應力低於比例極限(彈性極限)時,應力一應變關係是線性的,表現為彈性行為,也就是說,當移走載荷時,其應變也完全消失。而應力超過彈性極限後,發生的變形包括彈性變形和塑性變形兩部分,塑性變形不可逆。評價金屬材料的塑性指標包括伸長率(延伸率)A和斷面收縮率Z表示。由於屈服點和比例極限相差很小,因此在ANSYS程式中,假定它們相同。在應力一應變的曲線中,低於屈服點的叫作彈性部分,超過屈服點的叫作塑性部分,也叫作應變強化部分。塑性分析中考慮了塑性區域的材料特性。
塑性:如果施加的應力大於彈性極限,材料便呈現塑性,不能恢復到初始狀態。也就是說屈服之後的形變是永久性的。
相關性
既然塑性是不可恢復的,那么這種問題的就與載入歷史有關,這類非線性問題叫作與路徑相關的或非保守的非線性。路徑相關性是指對一種給定的邊界條件,可能有多個正確的解—內部的應力,應變分布—存在,為了得到真正正確的結果,我們必須按照系統真正經歷的載入過程載入。
率相關性
塑性應變的大小可能是載入速度快慢的函式,如果材料回響和載荷速率或變形速率無關,稱材料為率無關,相反,與應變速率有關的塑性叫作率相關的塑性。大多的材料都有某種程度上的率相關性,但在大多數靜力分析所經歷的應變率範圍,兩者的應力-應變曲線差別不大,所以在一般的分析中,我們認為應變是與率無關的。
工程應力
塑性材料的數據一般以拉伸的應力—應變曲線形式給出。材料數據可能是工程應力(p/A0)與工程應變(dl/l0),也可能是真實應力(P/A)與真實應變(Ln(l/l0))。大應變的塑性分析一般採用真實的應力,應變數據而小應變分析一般採用工程的應力、應變數據。
激活塑性
當材料中的應力超過屈服點時,塑性被激活(也就是說,有塑性應變發生)。而屈服應力本身可能是下列某個參數的函式。·溫度
·應變率
·以前的應變歷史
·側限壓力
·其它參數
在物理中,塑性即范性,與彈性相對。
鋼筋的塑性指標:冷彎性能、延伸率
材料
在外力作用下,雖然產生較顯著變形而不被破壞的材料,稱為塑性材料。相反在外力作用下,發生微小變形即被破壞的材料,稱為脆性材料。屈服強度表示材料將發生破壞。材料的塑性和韌性的重要性並不亞於強度。塑性和韌性差的材料,工藝性能往往很差,難以滿足各種加工及安裝的要求,運行中還可能發生突然的脆性破壞。這種破壞往往滑事故前兆,其危險性也就更大。脆性材料抵抗衝擊載荷的能力更差。 "塑性材料"英文對照plasticmaterial; 工程上常將延伸率占)5%的材料稱為塑性材料,而將延伸率占<5%的材料稱為脆性材料.對於塑性材料,其抗拉與抗壓強度基本相等,對於脆性材料,其抗拉強度一般小於其抗壓強度 塑性材料在斷裂前的變形較大,塑性指標(斷面收縮率和伸長率)較高,抵抗拉斷的能力較好,其常用的強度指標是屈服極限,而且一般地說,在拉伸和壓縮時的屈服極限值相同。實驗
塑性 |
在力學試驗機上進行室溫壓縮實驗,掌握實驗技能。
初步分析金屬冷變形時變形抗力和加工硬化現象的影響因素。
2、實驗原理
變形抗力是材料產生塑性變形時單位面積上對抗變形的阻力。
實驗採用100kN力學試驗機和圓柱壓縮模具進行金屬室溫壓縮變形抗力的測定,同時還對圓柱壓縮時的加工硬化現象進行分析和評定。
金屬塑性成形過程中,隨著冷變形程度的提高,變形抗力增加,硬度上升,塑性下降,這就是“加工硬化”現象。“加工硬化”實質上是由於在外力作用下金屬塑性變形過程中位錯運動受阻,主要表現為交叉滑移中位錯運動範圍縮小,因此金屬性能隨之改變。
3、實驗內容
(1)學習圓柱壓縮變形抗力的測定方法,了解技術準備的有關內容;
(2)完成冷軋/退火狀態45鋼圓柱不同變形程度的壓縮,
(3)分析評定加工硬化現象(無潤滑劑和有潤滑劑);
4、實驗步驟
(1)分組領取試樣,指定壓縮實驗方案和模具使用方案;
(2)將要進行加工硬化現象分析的試樣,在壓縮前測量並紀錄其幾何尺寸和硬度值;
(3)開動力學試驗機,分組完成不同變形程度的圓柱壓縮;
(4)測量並紀錄壓縮後試樣的幾何尺寸和硬度值;
(5)對試樣進行不同變形程度的壓縮變形,獲得壓縮變形實驗曲線;
(6)測量並紀錄壓縮後試樣的幾何尺寸,處理並分析壓縮變形實驗曲線;