《金屬塑性成形原理》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

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1、重慶工商大學(xué)機(jī)械與包裝工程學(xué)院《金屬塑性成形原理》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書班級姓名學(xué)號重慶工商大學(xué)機(jī)械與包裝工程學(xué)院機(jī)械基礎(chǔ)教研室編實(shí)驗(yàn)一、金屬材料的實(shí)際應(yīng)力一應(yīng)變曲線的測定…?拉伸試驗(yàn)法對理想塑性材料，屈服應(yīng)力為常數(shù)OS。但是對于一般工程材料來說,進(jìn)入塑性狀態(tài)以后，繼續(xù)變形時(shí)，會產(chǎn)生強(qiáng)化，則屈服應(yīng)力將不斷變化，即為后續(xù)屈服應(yīng)力。一般用流動(dòng)應(yīng)力來泛指屈服應(yīng)力,用S表示。它包括初始屈服應(yīng)力CS和后續(xù)屈服應(yīng)力。流動(dòng)應(yīng)力的數(shù)值等于試樣斷面上的實(shí)際應(yīng)力。它是金屬塑-性加工變形抗力的指標(biāo)。流動(dòng)應(yīng)力變化規(guī)律通常表達(dá)為真實(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，即實(shí)

2、際應(yīng)力■■應(yīng)變曲線。實(shí)際應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線一般由實(shí)驗(yàn)確定。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解金屬材料強(qiáng)度和塑性的實(shí)質(zhì)及測定方法。2、掌握金屬材料的實(shí)際應(yīng)力一應(yīng)變曲線的拉伸試驗(yàn)測定方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具材料試驗(yàn)機(jī)、劃線機(jī)、游標(biāo)卡尺三、拉伸試樣按照國標(biāo)GB6397-86規(guī)定，拉伸試樣分為比例和定標(biāo)距兩種。比例試樣是按公式：Lo=KX（Fo）°5計(jì)算而得的試樣。式中K通常為5.65和11.3,前者稱為短試樣，后者稱為長試樣。氏、短試樣的標(biāo)距長度Lo分別為5do和lOdoo現(xiàn)用退火狀態(tài)下的低碳鋼比例試樣（--般采用20鋼）。GB6397

3、-86圓形拉伸試樣如圖：、?do—10L1四、實(shí)驗(yàn)步驟1、標(biāo)稱應(yīng)力一應(yīng)變曲線的測定（1）、用游標(biāo)尺測雖試樣的原始直徑do（在相互垂直的兩個(gè)方向測量取平均值），并記下數(shù)據(jù)。（2）、在劃線機(jī)上畫出原始標(biāo)距長度Lo（即10do）,再用游標(biāo)卡尺測量原始標(biāo)距長度Lo,并記下數(shù)據(jù)。（3）、打開材料試驗(yàn)機(jī)的電源開關(guān)，啟動(dòng)主機(jī)。同時(shí)開啟電腦。（4）、將引伸儀用橡膠筋固定在試樣的標(biāo)距內(nèi)，然示將試樣裝在試驗(yàn)機(jī)的上、下鉗口內(nèi)，并夾緊。（5）、開動(dòng)機(jī)器，打開送油閥，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。(6)、在拉伸過程中，首先電腦內(nèi)的載荷一位移曲線是一條直線，

4、載荷和位移成正比例關(guān)系增加；當(dāng)載荷一位移曲線上出現(xiàn)一平臺時(shí)，即拉伸載荷并未增人而位移還在繼續(xù)增加時(shí)，表明材料已經(jīng)發(fā)生“屈服”；當(dāng)繼續(xù)拉伸，載荷一位移曲線呈現(xiàn)為拋物線增加，當(dāng)載荷達(dá)到某一值時(shí)，載荷一位移Illi線呈現(xiàn)拋物線減低，此時(shí)表明試樣開始發(fā)生“縮頸”現(xiàn)彖。最后發(fā)生斷裂。(6)、試樣拉斷后，關(guān)閉主機(jī)和送油閥。(7)、將得到的載荷一位移曲線轉(zhuǎn)換為應(yīng)力一應(yīng)變曲線，即為標(biāo)稱應(yīng)力一應(yīng)變曲線。標(biāo)稱應(yīng)力是假設(shè)試樣橫截面的面積為常數(shù)的條件下得到的，但實(shí)際上，材料在單向拉伸過程中，試樣橫截面的面積是不斷變小的，因此標(biāo)稱應(yīng)力并不能反

5、映單向拉伸時(shí)試樣橫截面上的實(shí)際應(yīng)力；同樣試樣標(biāo)距長度在變形過程中是不斷變化，故相對線應(yīng)變也不反映單向拉伸變形瞬時(shí)的真實(shí)應(yīng)變。所以，標(biāo)稱應(yīng)力一應(yīng)變曲線不能真實(shí)地反映材料在塑性變形階段的力學(xué)特征。2、實(shí)際應(yīng)力一應(yīng)變

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7、線的測定在解決實(shí)際塑性成形問題時(shí)，需要反映實(shí)際應(yīng)力與應(yīng)變的曲線，即實(shí)際應(yīng)力■?應(yīng)變曲線。實(shí)際應(yīng)力??應(yīng)變曲線冇叫破化曲線，通常用實(shí)際應(yīng)力與對數(shù)應(yīng)變組成的s-e曲線(因?yàn)閷?shù)應(yīng)變具冇可加性、可比性、可逆性等一些特點(diǎn)，能真實(shí)地反映犁性變形過程)。其測定步驟如下：(1)求屈服點(diǎn)os屈服點(diǎn)os可以用標(biāo)稱應(yīng)力-■

8、應(yīng)變曲線的屈服點(diǎn)QSo(2)找出均勻塑性變形階段各瞬間的實(shí)際應(yīng)力S和対數(shù)應(yīng)變GoS=P/AP為各加載瞬間的載荷，由試驗(yàn)機(jī)電腦內(nèi)得到。A為各加載瞬間的橫截而而積，由體積不變條件求出。A=AoXLo/L=AoXLo/(Lo+AL)式屮為試樣標(biāo)距長度的瞬間伸長最，可由試驗(yàn)機(jī)電腦內(nèi)得到。e=ln(L/Lo)=ln((Lo+AL)/Lo)或e=ln(Ao/A)塑性失穩(wěn)點(diǎn)B所對應(yīng)的是最大載荷Pmaxo由于S=P/A=PXAo/(AoXA)=oXec乂有e=ln(Ao/A)Ao/A=ec>1因此在均勻塑性變形階段，實(shí)際應(yīng)力總是大于

9、條件應(yīng)力，即S>0；在塑性失穩(wěn)點(diǎn)B也有SB>ab(3)局部變形階段，由于這一階段出現(xiàn)料縮頸，不再是均勻變形，所以，上述公式不再成立。為求得B點(diǎn)以后的實(shí)際應(yīng)力應(yīng)變，必須記下拉伸時(shí)每一瞬時(shí)試樣縮頸處的斷面面積A,這樣可畫出BK段。但測量橫截而的瞬時(shí)值是很困難的，一般只有B、K兩處數(shù)據(jù)，兩點(diǎn)的曲線只能近似地作岀。作出料BK段以后，還必須加以修正。因?yàn)閷绗F(xiàn)了縮頸，縮頸處的橫截而上己不再是均勻分布的單向拉應(yīng)力，而是處于不均布的三向拉伸應(yīng)力狀態(tài)。齊別爾等人提出用下式隊(duì)曲線BK段進(jìn)行修正：Skl=Sk/(l+D/8p)式中Ski為

10、去除形狀碩化的實(shí)際應(yīng)力Sk為包含形狀硬化在內(nèi)的實(shí)際應(yīng)力D為試樣縮頸處的直徑P為試樣縮頸處外形的111!率半徑。實(shí)驗(yàn)二、金屬材料的實(shí)際應(yīng)力一應(yīng)變曲線的測定?…壓縮試驗(yàn)法拉伸試驗(yàn)illi線的最人應(yīng)變受到縮頸的限制，-?般e^i.o左右，而illi線精確段在e