塑性變形是一種不可自行恢復的變形。工程材料及構(gòu)件受載超過彈性變形范圍之后將發(fā)生永久的變形,即卸除載荷后將出現(xiàn)不可恢復的變形,或稱殘余變形,這就是塑性變形。不是任何工程材料都具有塑性變形的能力。金屬、塑料等都具有不同程度的塑性變形能力,故可稱為塑性材料。玻璃、陶瓷、石墨等脆性材料則無塑性變形能力。工程構(gòu)件設(shè)計吋一般不允許出現(xiàn)明顯的塑性變形,否則構(gòu)件將不能維持原先的形狀甚至發(fā)生斷裂。
材料在外力作用下產(chǎn)生形變,而在外力去除后,彈性變形部分消失,不能恢復而保留下來的的那部分變形即為塑性變形 。
材料在外力作用下產(chǎn)生應力和應變(即變形)。當應力未超過材料的彈性極限時,產(chǎn)生的變形在外力去除后全部消除,材料恢復原狀,這種變形是可逆的彈性變形。當應力超過材料的彈性極限,則產(chǎn)生的變形在外力去除后不能全部恢復,而殘留一部分變形,材料不能恢復到原來的形狀,這種殘留的變形是不可逆的塑性變形。在鍛壓、軋制、拔制等加工過程中,產(chǎn)生的彈性變形比塑性變形要小得多,通常忽略不計。這類利用塑性變形而使材料成形的加工方法,統(tǒng)稱為塑性加工。
物體由于外因(受力、濕度、溫度場變化等)而變形時,在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力,單位面積上的內(nèi)力稱為應力。應力是矢量,沿截面法向的分量稱為正應力,沿切向的分量稱為切應力。
物體中一點在所有可能方向上的應力稱為該點的應力狀態(tài)。但過一點可作無數(shù)個平面,是否要用無數(shù)個平面上的應力才能描述點的應力狀態(tài)呢?通過下面的分析可知,只需用過一點的任意一組相互垂直的三個平面上的應力就可代表點的應力狀態(tài),而其它截面上的應力都可用這組應力及其與需考察的截面的方位關(guān)系來表示。
隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓(WTRE)控制鋁合金薄板焊件殘余應力變形及防止熱裂紋新方法。通過一特定形狀的擠壓頭對電弧后方的焊縫區(qū)金屬進行旋轉(zhuǎn)擠壓,其所產(chǎn)生的塑性延展能夠降低焊縫區(qū)的縱向殘余拉應力水平,從而起到減小甚至消除焊接殘余變形的作用 。
該方法還能有效抑制鋁合金焊接熱裂紋的產(chǎn)生和擴展,從而為解決高強鋁合金薄板焊件的大變形和高熱裂問題提供了一種行之有效的新工藝。根據(jù)隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓工作原理,搭建了WTRE裝置設(shè)計框圖,并研制出能很好滿足試驗要求的WTRE裝置。
采用三維彈塑性有限元法對2A12T4鋁合金薄板常規(guī)焊件和WTRE焊件的焊接應力和變形進行了模擬,并揭示了隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓控制焊接殘余變形的機理:擠壓頭對焊縫區(qū)金屬的塑性延展能夠減小該區(qū)域中的縱向殘余拉應力,根據(jù)內(nèi)應力平衡原則,WTRE焊件的縱向平均壓應力值也被降低,當其低于板件的臨界失穩(wěn)應力時,就能消除焊接失穩(wěn)變形 。2100433B
物體在受到外力時發(fā)生形變,去掉外力時變形不回復,這是塑性變形,實質(zhì)是物體內(nèi)部的晶粒和晶粒之間發(fā)生滑移和晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動
材料在受到外力作用時產(chǎn)生變形或者尺寸的變化,而且能夠恢復的變形叫做彈性變形。彈性變形受力物體的全部變形中在除去應力后能迅速回復的那部分變形。彈性變形的重要特征是其可逆性,即受力作用后產(chǎn)生變形,卸除載荷...
塑性變形是指材料在外力作用下產(chǎn)生而在外力去除后不能恢復的那部分變形。材料在外力作用下產(chǎn)生應力和應變(即變形)。當應力未超過材料的彈性極限時,產(chǎn)生的變形在外力去除后全部消除,材料恢復原狀,這種變形是可逆...
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在鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件設(shè)計中 ,構(gòu)件塑性性能的不適度利用很容易導致過度變形 ,這是一個很值得重視的問題。文中針對鋼結(jié)構(gòu)常用的工型截面梁進行了分析 ,從理論上闡明了這一問題 ,并通過計算數(shù)據(jù)驗證了所提出的觀點 ,最后 ,給出了解決這一問題的幾種方法及建議
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研究了在較低應變速率(0.00067s~(-1))下,雙相鋼試樣靜態(tài)拉伸過程中塑性功向熱能的轉(zhuǎn)變規(guī)律。在對靜態(tài)拉伸過程能量分布分析的基礎(chǔ)上,建立了傳熱模型,對室溫下拉伸過程試樣標距內(nèi)材料的溫度進行了數(shù)值求解。利用紅外測像儀測量了拉伸過程中試樣表面的溫度,通過比較模擬值與實測值求得了β值(塑性功向熱能轉(zhuǎn)變系數(shù))。真應變大于0.02時,β值隨應變增加而上升較小,β值可以取0.93。
焊接過程中引起的焊件變形直接影響焊件的性能和使用,因此需要采用不同的焊接工藝來控制和預防焊件的變形,并對產(chǎn)生焊接變形的構(gòu)件進行矯正。
變形的種類焊接變形有7種形式(圖4)。①縱向收縮變形:沿焊縫長度方向的收縮。②橫向收縮變形:垂直于焊縫方向的橫向收縮。③角變形:繞焊縫軸線的角位移。④撓曲變形:構(gòu)件中性軸上下不對稱的收縮引起的彎曲變形。⑤失穩(wěn)變形:薄壁結(jié)構(gòu)在焊接殘余壓應力的作用下,局部失穩(wěn)而產(chǎn)生波浪形;⑥錯邊變形:焊接邊緣在焊接過程中,因膨脹不一致而產(chǎn)生的厚度方向的錯邊。⑦扭曲變形:由于裝配不良、施焊程序不合理而使焊縫的縱向、橫向收縮沒有規(guī)律所引起的變形。
焊接變形的預防和控制 焊接變形的大小與焊縫的尺寸、數(shù)量和布置有關(guān)。首先從設(shè)計上合理地確定焊縫的數(shù)量、坡口的形狀和尺寸,并恰當?shù)匕才藕缚p的位置,對于減少變形十分重要。在工藝上采用高能量密度的焊接方法和小線能量的工藝參量,例如多層焊對減少焊縫的縱、橫向收縮以及由此引起的撓曲和失穩(wěn)變形是有利的。但多層焊對角變形不利。采用合理的裝配、焊接順序、反變形和剛性固定可以減少焊接變形。
焊接變形的矯正 焊接變形常采用機械方法矯正。對于由長而規(guī)則的對接焊縫引起的薄板殼結(jié)構(gòu)的變形,用鋼輪輾壓焊縫及其兩側(cè),可獲得良好的矯正效果。利用局部加熱產(chǎn)生壓縮塑性變形使較長的焊件在冷卻后收縮的火焰矯正法,具有機動性強、設(shè)備簡單的優(yōu)點,得到廣泛采用。2100433B
物體由于外因(受力、濕度、溫度場變化等)而變形時,在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力,單位面積上的內(nèi)力稱為應力。應力是矢量,沿截面法向的分量稱為正應力,沿切向的分量稱為切應力
物體中一點在所有可能方向上的應力稱為該點的應力狀態(tài)。但過一點可作無數(shù)個平面,是否要用無數(shù)個平面上的應力才能描述點的應力狀態(tài)呢?通過下面的分析可知,只需用過一點的任意一組相互垂直的三個平面上的應力就可代表點的應力狀態(tài),而其它截面上的應力都可用這組應力及其與需考察的截面的方位關(guān)系來表示。2100433B
當應力超過σs后,試樣發(fā)生明顯而均勻的塑性變形,若使試樣的應變增大,則必須增加應力值,這種隨著塑性變形的增大,塑性變形抗力不斷增加的現(xiàn)象稱為加工硬化或形變強化。當應力達到σb時試樣的均勻變形階段即告終止,此最大應力σb稱為材料的強度極限或抗拉強度,它表示材料對最大均勻塑性變形的抗力。
在σb值之后,試樣開始發(fā)生不均勻塑性變形并形成縮頸,應力下降,最后應力達到σk時試樣斷裂。σk為材料的條件斷裂強度,它表示材料對塑性的極限抗力。