材料成型基本原理总结

.材料成型力学原理部分第十四章金属塑性变形的物理基础1、塑形成形：利用金属的塑性，使金属在外力作用下成形的一种加工方法，亦称金属塑性加工或金属压力加工。

2、金属塑性成形的优点：生产效率高、材料利用率高、组织性能亦改变、尺寸精度高。

3、塑性成形工艺：锻造、轧制、拉拔、挤压、冲裁、成型4、金属冷塑形变形的形式：1、晶内变形：滑移和孪生2、晶间变形：晶粒间发生相互滑动和转动5、加工硬化：在常温状态下，金属的流动应力随变形程度的增加而上升，为了使变形继续下去，就需要增加变形外力或变形功。

（指应变对时间的变化率）6、热塑性变形时金属组织和性能的变化1、改善晶粒组织2、锻合内部缺陷3、破碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布4、形成纤维组织5、改善偏析7、织构的理解：多晶体取向分布状态明显偏离随机分布的取向分布结构。

8、细化晶粒：1、晶粒越细小，利于变形方向的晶粒越多2、滑移从晶粒内发生止于晶界处，晶界越多变形抗力越大9、热塑性变形机理：晶内滑移、晶界滑移和扩散蠕变10、塑性：不可逆变形，表征金属的形变能力11、塑性指标：金属在破坏前产生的最大变形程度12、影响塑性的因素：1、化学成分和合金成分对金属塑性的影响2、组织状态对金属塑性的影响3、变形温度4、应变速率5、应力状态13、单位流动压力P：接触面上平均单位面积上的变形力14、碳和杂质元素的影响碳：其含量越高，塑性越差；磷：冷脆；硫：热脆性；氧：热脆性；氮：时效脆性、蓝脆、气孔；氢：氢脆、白点、气孔和冷裂纹等15、合金元素的影响：塑性降低硬度升高16、金属组织的影响（1）晶格类型（2）晶粒度（3）相组成(4)铸造组织17、变形温度对金属塑性的影响：对大多少金属而言，总的趋势是随着温度升高，塑性增加。

但是这种增加并不是线性的，在加热的某些温度区间，由于相态或晶界状态的变化而出现脆性区，使金属的塑性降低。

（蓝脆区和热脆区）18、变形抗力：指金属在发生塑性变形时，产生抵抗变形的能力一般用接触面上平均单位面积变形力来表示，又称单位面积上的流动压力19、质点的应力状态：变形体内某点任意截面上应力的大小和方向20、对变形抗力的影响因素：①化学成分：纯金属和合金②组织结构：组织状态、晶粒大小和相变③变形温度④变形程度：加工硬化⑤变形速度⑥应力状态21、金属的超塑性：细晶超塑性、相变超塑性第十五章应力分析1、研究塑性力学时的四个假设：①连续性假设：变形体不存在气孔等缺陷②匀质性假设:质点的组织、化学成分等相同③各向同性假设④体积不变假设2、质点：有质量但不存在体积或形状的点3、内力：在外力作用下，物体内各质点之间就会产生相互作用的力。

4、应力：单位面积上的内力-----求法5、点的应力状态：指变形体内一点任意方位微小面积截面上所承受的应力状况，即应力的大小和方向（名词解释）⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡στττστττσ作用在x面上作用在y面上作用在z面上作用方向为z作用方向为y作用方向为x6、（名词解释）主平面：τ=0的微分面叫做主平面7、（名词解释）主应力：主平面上作用的正应力即为主应力8、（名词解释）应力主方向：主平面上的法线方向则称为应力主方向或应力主轴（主应力方向）9、应力状态特征方程：032213=---JJJσσσ10、应力张量不变量：、、11、斜微分面上的正应力和切应力：232221nmlσσσσ++=、22322212232222212)(nmlnmlσσσσσστ++-++=、2232222212nmlSσσσ++=12、判断：主切应力面上的正应力是存在的Y；主平面上没有切应力Y。

13、主切应力平面：使切应力数值达到极大值的平面，其上所作用的切应力称为主切应力。

（在主轴空间中，垂直一个主平面而与另两个主平面交角为45°的平面就是主切应力平面。

）14、主剪应力和最大剪应力：剪应力有极值的切面叫做主剪应力平面，面上作用的剪应力叫做主剪应力。

取应力主轴为坐标轴，则任意斜切面上的剪应力可求得：22322212232222212)(nmlnmlσσσσσστ++-++=、232221nmlσσσσ++=、2232222212nmlSσσσ++=15、当时，是球应力状态，此时主剪应力为零，只有正应力，表明球应力状态下只有正应力作用。

16、主剪应力中绝对值最大的一个，也就是一点所有方向切面上剪应力的最大值，叫做最大剪应力,以τmax表示。

如设σ1>σ2>σ3，则τmax=±(σ1-σ3)/2 应注意到，每对主剪应力平面上的正应力都是相等的。

17、应力张量=应力偏张量（形状）+应力球张量（体积）：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=zzyzxzzyyyxyzxyxxxijστττστττσσ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=mmmmzzyzxzzymyyxyzxyxmxxσσσσστττσστττσσ18、应力张量、应力偏张量、应力球张量：、、（P309）19、以受力物体内任意点的应力主轴为坐标轴，在无限靠近该点作等倾斜的微分面上，其法线与三个主轴的夹角都相等；20、等倾面：若斜截面的法线方向与三个坐标轴的夹角相等，.则该面称为等倾面21、八面体：在空间八个象限中，由8个这样的等倾面组成一个正八面体 22、213232221)()()(σσσσσσ-+-+-23、等效应力：将八面体剪应力取绝对值，并乘以系数23也称广义应力或应力强度。

24、[]2132322218)()()(2123σσσσσστσ-+-+-==25、简答：等效应力的特点：1、等效应力是一个不变量2、等效应力不能在特定为分平面上表示出来3、等效应力可以理解为代表一点应力状态中应力偏张量的综合应用26、填空：求应力的三种方法：矩阵法、微元体法、应力莫尔圆法27、应力平衡微分方程：无限接近的两个微分面上（近似平行）的应力增量是存在的28、应力莫尔圆：应力状态的几何表示法，29、P312切应力的正、负规定：在作应力莫尔圆时，顺时针方向作用于单元体上切应力为正，反之为负。

30、平面应力状态概念： 31、计算P313--15-1及P308第十六章 应变分析1、应变：是表示变形大小的物理量应变是由位移引起的2、小变形：与本身几何尺寸相比是非常小的量，通常情况下之数量级不超过（10-3-10-2）的弹塑性变形3、平面应力状态：平面问题和轴对称问题P3274、大变形：应变增量、应变速率等5、单元体的变形可分为两种形式：正应变：一种是线元长度的相对变化率6、剪应变：一种是相交两线元的夹角在变形前后的变化7、质点的应变状态：变形体内某点任意截面上应变的大小和方向8、主应变：通过一点，存在三个相互垂直的应变主方向（主轴），在主方向上的线元没有角度偏转，只有正应变，该正应变就叫主应变9、一般以ε1 、 ε2 、 ε3 表示。

如取应变主轴为坐标轴，则应变张量就简记为：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=321000000εεεεij 主应变可由应变张量的特征方程求得：032213=---I I I εεε10、主剪应变：与应变主方向成45011、P319有个计算—广义应变或应变强度：将八面体剪应变γ8乘以系数2，所得之参量叫做等效应变，也称广义应变或应变强度。

22、小应变几何方程（要有思路）P320z wyvx u z y x ∂∂=∂∂=∂∂=εεε⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫∂∂+∂∂==∂∂+∂∂==∂∂+∂∂==)(21)(21)(21z u x w y w z v x v y u xz zx zy yz yx xy γγγγγγ 用角标符号可简记为：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡∂∂+∂∂=i j j i ij x u x u 21ε12、全量应变：单元体在某一变形过程或变形过程的某个阶段终了时的变形大小13、应变增量：变形过程中某一极短阶段的无限小应变。

（以物体在变形过程中某瞬时的形状尺寸为原始状态，在此基础上发生的无限小应变就是应变增量。

） 14、平面变形问题P327（Z 轴上没有应力分量）第十七章 屈服准则1、连续：材料中没有空隙裂缝； 均质：各质点性能相同；各向同性：材料在各个方向的性能都一样； 各向异性： 材料在各个方向的性能不同； 理想弹性材料：弹性变形时应力与应变完全成线性关系的材料。

2、理想塑性材料：塑性变形时不产生硬化的材料； 硬化材料：在塑性变形时要产生硬化的材料； 弹塑性材料：需考虑塑性变形之前弹性变形 理想弹塑性材料：考虑弹变忽略硬化 弹塑性硬化材料：考虑弹变和硬化的材料刚塑性材料： 在塑性变形之前，材料象刚体一样不产生弹性变形.理想刚塑性材料：忽略弹变和加工硬化 刚塑性硬化材料：不考虑弹变、考虑硬化3、（必考）P340屈服准则（重）：定义：只有当各应力分量与材料性能之间符合一定的关系时，质点才进入塑性状态，这种关系就叫屈服准则，也称塑性条件或塑性方程。

4、表达式：屈服准则的数学表达式是应力分量的函数，f(σij )=C5、质点：各向同性的理想塑性材料6、Tresca 屈服准则（最大剪应力不变条件）表述如下：当材料（质点）中的最大剪应力达到某一定值时，材料就屈服。

Tresca 屈服准则表达式：| σ1 – σ3 |= C=σs 或| σ1 – σ3 |=2K 在事先不知道主应力的大小顺序时，Tresca 屈服准则的普通表达式应为：⎪⎭⎪⎬⎫≤-≤-≤-S S S σσσσσσσσσ1332217、Mises 屈服准则表述为:①当应力状态的等效应力达到某一与应力状态无关的定值时，材料就屈服；②当应力偏张量的第二不变量J2’达到某定值时，材料就会屈服。

③材料处于塑性状态时，等效应力始终是一不变的定值。

23、Mises 屈服准则的表达式为：()()()[]s σσσσσσσσ=-+-+-=21323222121或8、屈服表面： 在σ1 σ2 σ3坐标系中，屈服准则都是空间曲面叫做屈服表面。

9、屈服轨迹：把屈服准则表示在各种平面坐标系中，则它们都是封闭曲线，叫做屈服轨迹。

10、计算P342重、11、（重点判断）两准则有何区别？1物理意义不同2、数学.表达式不同3、几何意义不同12、（重点）在什么状态下两准则相同？什么状态下差别最大？1、单向应力状态，两个准则一致2、两个主应力、大小相等，方向一致，两个准则一致3、在平面应力状态下，两个准则区别最大13、π平面上的屈服轨迹：定义：在主应力空间中，通过原点并垂直于等倾线ON 的平面叫做 π平面，它的方程是：σ1 +σ2+σ3=015、P344（重点）两个屈服准则的统一表达式：()()22)()()(31312312132σσσσσσσσσσσσμ-+-----==通式：Sβσσσ=-31、155.1~11==ββ密席斯准则：屈雷斯加准则： 计算：P342第十八章 材料本构关系P349~3521、本构关系：应力应变之间的关系2、（考试简答题）弹性应力应变关系有如下特点：1） 应力与应变成线性关系。