橢圓形封頭母材塑性變形的基本理論

 橢圓形封頭母材在外力作用下，能穩(wěn)定地發(fā)生 變形而不破壞其完整性的能力，即為金屬的塑性。塑性成形時必須對金屬施加外力，此力稱為變形力；同時橢圓形封頭母材內(nèi)部則對應(yīng)產(chǎn)生對抗變形的力，則稱為變形抗力，變形抗力的大小反映了金屬塑性變形的難易程度。金屬塑性除了受材料內(nèi)在性質(zhì)的影響，還與變形溫度、應(yīng)變速率。變形的力學(xué)狀態(tài)等有關(guān)。 

(1)變形溫度。

    對于大多數(shù)金屬，溫度的升高，橢圓形封頭母材塑性增加，變形抗力下降：因而在沖壓工藝中，不時地采用加熱成形的方法，改善材料的塑性性能，增加在一次成形中材料所能達(dá)到的變形程度，減輕設(shè)備和工裝的負(fù)擔(dān)，提高加工件的成形精度。

    (2)應(yīng)變速率

    單位時間內(nèi)，應(yīng)變的變化量稱為應(yīng)變速率。由于橢圓形封頭母材發(fā)生塑性變形需要一定的時間，因此應(yīng)變速率太大，塑性變形來不及在塑性體中充分?jǐn)U散和完成，而是 多地表現(xiàn)為彈性變形，故使變形抗力增大。實際過程中，-應(yīng)變速率對金屬塑性變形及變形抗力的影響相當(dāng)復(fù)雜，既有降低金屬塑性的一面，也有使金屬塑性增加的一面，溫度效應(yīng)在此間起了很大的作用。

    (3)應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)

    橢圓形封頭母材塑性變形是在力的作用下產(chǎn)生的，宏觀上是力與塑性變形的關(guān)系，實際上是變形體微觀質(zhì)點應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)關(guān)系的表現(xiàn)。施加不同形式的力，在變形體中 有不同的應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)變狀態(tài)，從而表現(xiàn)出不同的塑性變形行為。應(yīng)力狀態(tài)對金屬塑性成形的影響很大，壓應(yīng)力的個數(shù)越多，數(shù)值越大，橢圓形封頭母材表現(xiàn)出的塑性越好；而拉應(yīng)力的個數(shù)越多，數(shù)值越大，金屬表現(xiàn)出的塑性則越差。在主應(yīng)變狀態(tài)中，壓應(yīng)變的成分越多，越有利于材料塑性的發(fā)揮。這是因為材料的裂紋與缺陷在拉應(yīng)變的方向易于暴露和擴(kuò)散。

    (4)塑性變形體積不變條件

    橢圓形封頭母材彈性變形時，物體體積的變化與平均應(yīng)力成正比關(guān)系。實踐表明，塑性變形的物體之體積保持不變，塑性變形以前的體積等于其變形后體積。

    (5)屈服準(zhǔn)則

    受力物體是否進(jìn)入塑性變形，是由其內(nèi)在的物理性能和一定的外部變形條件所決定的。塑形條件是指受力物體內(nèi)不同應(yīng)力狀態(tài)下的質(zhì)點進(jìn)入塑性狀態(tài)，并使塑性變形繼續(xù)進(jìn)行所遵循的條件，也稱屈服準(zhǔn)則。橢圓形封頭母材塑性條件用該質(zhì)點各應(yīng)力分量之間應(yīng)滿足的關(guān)系式來描述。常用的兩個塑性變形條件是屈雷斯加( H.Tresca)準(zhǔn)則和米塞斯(Von．Mises)準(zhǔn)則[34]。

    (6)塑性拉伸變形圖

    當(dāng)作用于橢圓形封頭母材的外力足夠大時，橢圓形封頭母材的變形由彈性轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃危谝欢ǖ姆秶鷥?nèi)，塑性變形是穩(wěn)定的，當(dāng)橢圓形封頭母材變形達(dá)到某一量后，便開始失去穩(wěn)定，產(chǎn)生縮頸，繼而發(fā)生破裂，進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài)。如圖2-3所示為單向拉伸試驗變形圖[34]。