拉拔加工中的变形和应力分析
应力及应变状态
19Βιβλιοθήκη 一、一点附近应力表示法4. 主应力和应力不变量 已知单元体的应力状态为：
és x t xy t xz ù és x t xy t xz ù ê ú ê ú s ij = êt yx s y t yz ú = ê s y t yz ú êt zx t zy s z ú ê sz ú û ë û ë
s 1 = s 0 × cos a
F
单向拉伸时轴向应力随截面方位变化
16
外载荷不变的情况下， 应力的数值取决于其所 作用平面的方位。
一、一点附近应力表示法
3. 直角坐标系下一点的应力状态
s ij =
és x t xy t xz ù êyx s y t yz ú t êt yx s y t yz ú êt zx t zy s z ú ë û
应力状态和应变状态分析
内容
l塑性加工应力分析 — 一点附近应力表示方法 l平衡微分方程 l塑性加工应变分析 --- 点的应变状态分析
2
F
预测金属变形？载荷？缺陷？ 应力和应变分析 变形区域内接触应力 变形力F
平衡方程 Forging F 塑性条件 物理方程 几何方程 边界条件
Extrusion
三维空间问题 （十三个未知数，十三个方程） 轴对称问题 （九个未知数，九个方程） 平面问题 3 （三个未知数，三个方程）
一、一点附近应力表示法
1.基本概念
外力： 外部施加作用在物体上的力。（接触力，摩擦力，重力等） 内力： 外力作用下，物体各点之间产生相互作用的力。 应力： 变形体中单位面积上的内力。
4
一、一点附近应力表示法 外力分析
正压力—工具与工件接触面上的垂直作用力
铜和铝的内应力
铜和铝的内应力
内应力是指材料内部由于受到外部力或温度变化而引起的应力状态。
铜和铝作为常见的金属材料，其内应力的产生与其物理性质、热处理过程等因素密切相关。
铜的内应力：
热处理影响：铜的内应力与热处理过程密切相关。
例如，在铜的冷加工过程中，由于晶体结构的变化和位错的生成，可能导致内部应力的积累。
相变：铜在一些特定温度范围内可能经历相变，如冷却时发生的相变，这也可能导致内部应力的形成。
铝的内应力：
加工影响：铝的内应力与加工过程有关，尤其是在冷加工（例如轧制、拉拔等）过程中，由于晶粒的变形和位错的生成，可能会引起内部应力。
焊接和热处理：在焊接过程中，由于温度的变化和快速冷却，铝可能产生焊接残余应力。
此外，热处理过程也可能引起内部应力，尤其是在快速冷却的情况下。
合金成分：合金中的元素含量和相变也会影响铝的内应力。
不同合金元素的溶解度和扩散性质可能导致内部应力的变化。
管理内应力的方法：
热处理：通过适当的热处理工艺，如时效处理，可以缓解内应力。
轧制和拉拔控制：控制冷加工的过程参数，如温度、变形量等，可以减少内部应力的产生。
合金设计：合金设计中考虑合金元素的选择和含量，以及热处理条件，有助于管理内部应力。
温度控制：在焊接和热处理过程中，合理的温度控制和冷却速度的管理也是减少内部应力的关键。
总体而言，铜和铝的内应力形成是一个复杂的过程，需要综合考虑材料的性质、加工过程、热处理等多个因素。
在工程应用中，通过合理的工艺和材料设计，可以有效地管理和减小内部应力，提高材料的性能和可靠性。
挤压拉拔知识点
挤压：对放在容器中的钢坯一端施加以压力，使之通过模孔成型的一种压力加工方法。
正挤压特征：金属流动方向与挤压杆运动方向相同，钢坯与挤压筒内壁有相对滑动，二者间存在很大外摩擦。
正挤压三个阶段：开始，金属承受挤压杆的作用力，首先充满挤压筒和模孔，挤压力急剧上升。
基本，一般筒内的锭坯金属不发生中心层与外层的紊乱流动，挤压力随筒内锭坯长度的缩短，表面摩擦总量减少，几乎呈直线下降。
终了，管内金属产生剧烈的径向流动，即紊流，易产生缩尾，此时工具对金属的冷却作用，强烈的摩擦作用，使挤压力迅速上升。
填充系数：挤压筒内断面积与锭坯的断面积之比，指金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓时的变形指数。
挤压比：挤压筒腔的横断面积与挤压制品总横断面积之比，指金属不发生横向流动时的变形指数。
粗晶芯：反挤压棒材纵向低倍组织上，沿中心缩尾边缘一直向前延伸，形成一个特殊粗晶区，叫。
死区：在基本挤压阶段，位于挤压筒与模子端面交界处的金属，基本上不发生塑性变形，故称为死区。
死区产生原因：强烈的三向压应力状态，金属不易达到屈服条件。
受工具冷却，σs增大。
摩擦阻力大。
影响死区因素：模角，摩擦力，挤压比，挤压温度速度，模孔位置。
死区的作用：可阻碍锭坯表面的杂质、氧化物、偏析瘤、灰尘及表面缺陷进入变形区压缩锥而流入制品表面，提高制品表面质量。
终了挤压三大挤压缩尾及防止措施：挤压缩尾是出现在制品尾部的一种特有缺陷，主要产生在终了挤压阶段。
缩尾使制品金属不连续，组织与性能降低，依其出现部位有中心缩尾(当钢坯渐渐被挤出模孔，后端金属容易克服挤压垫上的摩擦力产生径向流动，将钢坯表面上常有的氧化物，偏析瘤，杂质或油污带入制品中心，破坏了制品致密性，使制品低劣)。
环行缩尾(出现在制品断面中间，形状为圆环。
堆积在靠近挤压垫和挤压筒交界处的金属沿着后端难变形区的界面流向了制品中间层)。
皮下缩尾(出现在制品表皮内，存在一层使金属径向上不连续的缺陷)。
措施：对锭坯表面进行机械加工~车皮。
ER70S—6盘条拉拔断裂原因分析
ER70S—6盘条拉拔断裂原因分析
ER70S-6是一种常用的焊丝材料，常用于焊接碳钢和低合金钢。
在电弧焊接过程中，
焊接过程中产生较高的热量和应力，使得焊接材料易发生断裂。
本文将探讨ER70S-6盘条
拉拔断裂的原因，并提出预防措施。
1. 基材质量不佳
ER70S-6焊接材料常用的为碳钢和低合金钢，若基材质量不佳，则会导致焊接材料的
质量也有所降低。
基材质量不佳的原因有很多，如未经处理的原材料、灰砂铸造的材料、
杂质含量过高的材料等等，这些情况都会导致焊接材料的质量不稳定。
2. 水分和油污
ER70S-6焊接材料的表面需要干净，无油污和水分，否则就会导致焊接材料出现断裂。
油污和水分对焊接材料的含氧量有很大影响，导致氧化不充分，易引起断裂。
因此，在存
放和使用过程中，焊接材料的表面应保持清洁和干燥。
3. 焊接过程中的应力
在焊接过程中，因应力过大或太快，会导致焊接材料的结构出现变化，从而使焊接材
料发生断裂。
应尽量避免这种情况发生，可以通过加工等方法减小应力。
4. 等温过程
在成型过程中，需要进行等温处理。
如果操作不当，会导致焊接材料的中心温度高于
晶化温度，容易形成粗晶，从而造成断裂。
此类情况较为复杂，需根据实际情况进行分析
和解决。
综上所述，ER70S-6盘条拉拔断裂的原因有很多，需要考虑多方面的因素来确保焊接
材料的质量稳定。
常规的预防措施包括松散防潮、焊接过程的加工方式和控制等等。
此外，需要定期对材料进行检测和保养，及时发现和处理潜在问题。
应力集中系数
应力集中系数应力集中系数是指结构或构件承受载荷作用时，局部区域的应力超过材料强度极限而引起应力集中所导致的破坏失效形式。
它表征材料抵抗拉伸应力集中的能力。
一、概念在压力加工过程中，金属坯料受到不同形状、不同方向、不同作用点的各种外力，如切削力、摩擦力、剪切力、扭转力、弯曲力以及高温和低温等因素的综合作用，使得坯料内部产生了塑性变形。
而在一定范围内，随着坯料塑性变形量的增加，内部应力也就越来越大。
当应力达到材料的屈服点，金属便发生了明显的塑性变形，这就是所谓的“应力松弛”，而变形后金属的内部应力并没有消除，其大小与应力作用方向有关。
当这些内部应力达到一定值时，金属的变形将会停止下来，此时应力与变形间的关系称为应力状态。
二、影响应力集中系数的因素影响应力集中系数的主要因素有：加工材料的性能、加工方法和切削速度等。
1。
加工材料的性能。
不同的材料由于其本身的物理性能不同，因而在相同的载荷作用下产生的应力集中情况也不相同。
例如钢的强度很大，但塑性差，因此，钢的零件不易做得太薄。
金属材料常分为结构钢、工具钢、铸铁三类。
它们都有各自的特点。
结构钢的优点是强度高、塑性好、淬透性好；工具钢的优点是硬度高、耐磨性好；铸铁的优点是密度小、加工容易。
2。
加工方法和切削速度等。
一般来说，锻造、轧制和拉拔的应力集中比较大，精密机械加工，如车、刨、铣、磨等则应力集中现象比较少。
车削加工零件的最大尺寸一般不宜超过30mm；冷加工时的切削速度可控制在20m／ min以下；热处理时，刀具几何参数对其切削性能影响很大。
对于一般刚度较大的钢结构，规定各种安装类别的应力集中系数不应超过0．7。
对于超静定结构和多次超静定结构的杆件和梁，应力集中系数的上限值还应考虑刚度突变对应力集中系数的影响。
结构弹性模量E、截面惯性矩M和节点系数k都直接影响应力集中系数。
这些影响常常是非线性的。
它们通过塑性和韧性耦合作用对应力集中系数起决定性作用。
在组合结构中，荷载分布不均匀，因而在局部位置会产生应力集中。
桥梁附着力检测方案拉拔试验技术的应用
桥梁附着力检测方案拉拔试验技术的应用在桥梁建设中，附着力检测对于保证结构的稳定性和安全性起着至关重要的作用。
而拉拔试验技术作为一种常用的检测方法，能够有效地评估桥梁结构的附着力情况。
本文将介绍桥梁附着力检测方案中拉拔试验技术的应用。
一、引言在桥梁的建设过程中，桥梁与地基之间的附着力是一个关键参数。
附着力过低会导致桥梁结构松动、震动加剧甚至坍塌等严重后果。
因此，准确评估桥梁附着力的大小，对于确保桥梁的安全运行具有重要意义。
二、桥梁附着力检测方案的意义桥梁附着力检测方案的目的是通过一系列的试验和检测手段来评估桥梁结构与地基之间的附着力。
这样可以及早发现潜在的问题，及时采取措施进行修复，避免桥梁在使用过程中出现问题。
拉拔试验技术作为桥梁附着力检测方案中的重要环节，能够提供可靠的数据和准确的评估结果。
三、拉拔试验技术的基本原理拉拔试验技术是通过施加外力，以拉拔方式检测桥梁结构与地基之间的附着力。
在拉拔试验中，首先将试验装置连接到桥梁上，然后施加垂直方向的拉拔力，通过测量变形或应力的变化，来评估附着力的大小。
常用的拉拔试验技术包括静载试验和动载试验。
四、拉拔试验技术在桥梁附着力检测方案中的应用1. 试验前准备工作在进行拉拔试验前，需要进行试验前的准备工作。
这包括选择合适的试验装置、确定拉拔试验方案、制定试验方案等。
同时需要对桥梁进行全面检查，确保桥梁结构完好无损。
2. 试验操作在试验过程中，需要按照试验方案进行操作。
首先将试验装置连接到桥梁上，然后施加拉拔力。
同时，要注意记录各项数据，并随时观察试验装置和桥梁结构的变化情况。
3. 数据分析与评估在试验结束后，需要对试验数据进行分析和评估。
通过对试验数据进行处理，可以得到桥梁结构与地基之间的附着力情况。
根据评估结果，可以判断是否需要进行结构维修或加固。
五、拉拔试验技术的优势和局限性拉拔试验技术在桥梁附着力检测方案中具有很多优势。
首先，该技术操作简单，易于实施；其次，数据准确可靠，能够提供重要的评估依据。
吊杆的拉拔实验报告
吊杆的拉拔实验报告实验目的本实验旨在通过对吊杆的拉拔实验，研究材料的拉伸性能和力学性质，了解吊杆在受力下的变形规律和破坏模式。
实验原理吊杆是一种常见的材料构件，在吊装、建筑和机械等领域广泛应用。
拉拔实验是一种常见的实验方法，通过施加外力，使材料受拉，观察材料的拉伸性能和力学性质。
实验设备和荷载本次实验使用的设备和荷载如下：- 材料：铁质吊杆- 实验设备：拉伸试验机- 荷载方式：静力拉拔实验步骤1. 将吊杆的一端固定在试验机的拉伸夹具上，另一端则固定在力传感器上。
2. 设定拉力载荷，开始拉伸实验。
3. 在实验过程中，记录并监测力传感器的输出数据，包括杆上的拉力和变形。
实验结果与数据分析根据实验得到的数据，我们得到以下结果和数据分析：1. 拉力与伸长率关系：根据实验数据绘制拉力-伸长率曲线，可以得到杆材的应力-应变曲线。
2. 破坏模式：检查吊杆的变形形态和观察破坏模式，可以确定吊杆的破坏强度和破坏类型。
3. 材料特性：根据实验结果分析吊杆的材料特性，如杨氏模量、抗拉强度等。
拉力-伸长率曲线通过实验数据绘制的拉力-伸长率曲线如下图所示：
引言
为了简化研究过程，塑性理论通常采用以下假设：
• 变形体是连续的，即整个体积内不存任何空隙。这样， 应力、应变、位移等物理量也都是连续的，并可用坐标 的连续函数来表示。
• 变形体是均质的和各向同性的。这样，从变形体切取的 任一微元体都能保持原变形体所具有的物理性质，不随 坐标的改变而变化。
3、应 力：单位面积上的内力，称为应力。 S：全应力 σ：正应力，垂直于作用面 τ：剪应力
全应力、正应力、切应力 ：
P2
P3
P1
N Sσ
dP dF
Z
CF
P8 τ Q
P4
P7
P6
P5
O
x
面力、内力和应力
C
τyz τ
S
τyQx σy N
C y
P
全应力：
S
lim 0 F
正应力：
s
lim
0
N F
切应力：
(sx s) yx
zx
即： xy (sy s) zy 0
xz
yz (sz s)
得应力状态的特征方程：
s 3 I1s 2 I 2s I 3 0
∴ 解此方程式可求得有三个主应力分量
• 将s1,s2,s3分别代入下列方程，并可求得该主应力分量的作用方向
（l1,m1,n2）， （l2,m2,n2）， （l3,m3,n3） ：
lim T
0 F
单向均匀拉伸时任意截面上的应力
S0
dP dF
P F0
s0
F0 P
N θ
0 0
σ0
σθ
S0
S
s
P F1 S
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拉拔加工中的变形和应力分析随着各行各业对机械加工精度的要求越来越高，拉拔加工作为
一种重要的金属材料加工方法，也受到了越来越多的关注。
然而，很多加工厂家在进行拉拔加工时都会面临一个共同的问题：材料
在加工过程中变形严重，导致产品质量不佳。
这是拉拔加工中常
见的问题，而要想提高加工质量，就必须对变形和应力进行分析。
一、拉拔加工中的变形原因
1.材料的初状态
材料的初状态是导致变形的一个因素。
材料的结构、成分和尺
寸对变形有直接的影响，如粗糙的表面、大的截面尺寸、不均匀
的结构以及高度不一致的材料等都会导致加工过程中出现很大的
变形。
2.模具的设计和制造
模具的设计和制造也是影响加工变形的因素之一。
模具的精度、刚度和表面质量对拉拔加工的精度和质量有着直接的影响。
如果
模具的制造精度不够高，就会使得产品在加工过程中出现变形，
影响其精度和质量。
3.拉拔加工参数
拉拔加工参数包括拉拔速度、张力、油膜厚度和模具间距等，
也是影响加工变形的重要因素。
如果加工参数设定不当，就会导
致材料在加工过程中出现膨胀、收缩和“花”的情况。
二、拉拔加工中的应力分析
1.拉拔加工的力学过程
在拉拔加工的过程中，应用的力主要包括拉力、切力和挤压力。
这些力在加工过程中会对材料产生应力，从而产生加工变形。
2.拉拔杆的载荷变形分析
拉拔杆受到拉力、切力和挤压力的作用，杆段上的应力随杆长
增加而不断增加。
当杆段上的应力达到了拉伸极限或屈服强度时，杆段就会发生塑性变形，从而出现变形。
3.试样的应力状态分析
试样在加工过程中会受到拉力、切力和挤压力的作用，而且这
些力的大小和方向会随着加工参数的变化而改变。
试样的应力状
态和变形情况与材料的形变硬化特性和应变硬化特性等因素有直
接关系。
4.材料的杂质、非金属物以及气泡等缺陷
材料中可能存在一些杂质、非金属物以及气泡等缺陷，这些缺
陷可能会导致试样在加工过程中出现不均匀的变形和应力分布。
综上，拉拔加工中的变形和应力分析是影响加工质量的关键因
素之一。
加工厂家在进行加工时，必须注意各种因素的影响，并
且逐渐提高自身的科学研发技术水平，以得到更高的加工精度和
质量。