《金属塑性成形原理》实验指导书(广石化)

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1、广东石油化工学院《金属塑性成形原理》实验指导书何照荣铁永亮编写机械基础与工程实训中心材料成型及控制工程专业实验室2005实验一、金属材料的实际应力—应变曲线的测定----拉伸试验法对理想塑性材料，屈服应力为常数σs。但是对于一般工程材料来说，进入塑性状态以后，继续变形时，会产生强化，则屈服应力将不断变化，即为后续屈服应力。一般用流动应力来泛指屈服应力，用S表示。它包括初始屈服应力σs和后续屈服应力。流动应力的数值等于试样断面上的实际应力。它是金属塑性加工变形抗力的指标。流动应力变化规律通常表达为

2、真实应力与应变的关系，即实际应力--应变曲线。实际应力—应变关系曲线一般由实验确定。一、实验目的1、了解金属材料强度和塑性的实质及测定方法。2、掌握金属材料的实际应力—应变曲线的拉伸试验测定方法。二、实验设备及工具材料试验机、划线机、游标卡尺三、拉伸试样按照国标GB6397-86规定，拉伸试样分为比例和定标距两种。比例试样是按公式：Lo=K×(Fo)0.5计算而得的试样。式中K通常为5.65和11.3，前者称为短试样，后者称为长试样。长、短试样的标距长度Lo分别为5do和10do。现用退火状态下

3、的低碳钢比例试样（一般采用20钢）。GB6397-86圆形拉伸试样如图：四、实验步骤1、标称应力—应变曲线的测定（1）、用游标尺测量试样的原始直径do（在相互垂直的两个方向测量取平均值），并记下数据。（2）、在划线机上画出原始标距长度Lo（即10do），再用游标卡尺测量原始标距长度Lo，并记下数据。（3）、打开材料试验机的电源开关，启动主机。同时开启电脑。（4）、将引伸仪用橡胶筋固定在试样的标距内，然后将试样装在试验机的上、下钳口内，并夹紧。（5）、开动机器，打开送油阀，进行拉伸试验。（6）、在

4、拉伸过程中，首先电脑内的载荷—位移曲线是一条直线，载荷和位移成正比例关系增加；当载荷—位移曲线上出现一平台时，即拉伸载荷并未增大而位移还在继续增加时，表明材料已经发生“屈服”；当继续拉伸，载荷—位移曲线呈现为抛物线增加，当载荷达到某一值时，载荷—位移曲线呈现抛物线减低，此时表明试样开始发生“缩颈”现象。最后发生断裂。（7）、试样拉断后，关闭主机和送油阀。（8）、将得到的载荷—位移曲线转换为应力—应变曲线，即为标称应力---应变曲线。标称应力是假设试样横截面的面积为常数的条件下得到的，但实际上，材

5、料在单向拉伸过程中，试样横截面的面积是不断变小的，因此标称应力并不能反映单向拉伸时试样横截面上的实际应力；同样试样标距长度在变形过程中是不断变化，故相对线应变也不反映单向拉伸变形瞬时的真实应变。所以，标称应力—应变曲线不能真实地反映材料在塑性变形阶段的力学特征。2、实际应力—应变曲线的测定在解决实际塑性成形问题时，需要反映实际应力与应变的曲线，即实际应力--应变曲线。实际应力--应变曲线有叫硬化曲线，通常用实际应力与对数应变组成的S--Є曲线（因为对数应变具有可加性、可比性、可逆性等一些特点，能

6、真实地反映塑性变形过程）。其测定步骤如下：（1）求屈服点σs屈服点σs可以用标称应力---应变曲线的屈服点σs。（2）找出均匀塑性变形阶段各瞬间的实际应力S和对数应变Є。S=P/A其中：P为各加载瞬间的载荷，由试验机电脑内得到。A为各加载瞬间的横截面面积，由体积不变条件求出。A=Ao×Lo/L=Ao×Lo/(Lo+△L)式中△L为试样标距长度的瞬间伸长量，可由试验机电脑内得到。Є=ln(L/Lo)=ln((Lo+△L)/Lo)或Є=ln(Ao/A)塑性失稳点B所对应的是最大载荷Pmax。由于S=

7、P/A=P×Ao/（Ao×A）=σ×eЄ又有Є=ln(Ao/A)Ao/A=eЄ>1因此在均匀塑性变形阶段，实际应力总是大于条件应力，即S>σ；在塑性失稳点B也有SB>σB(3)局部变形阶段，由于这一阶段出现料缩颈，不再是均匀变形，所以，上述公式不再成立。为求得B点以后的实际应力应变，必须记下拉伸时每一瞬时试样缩颈处的断面面积A，这样可画出BK段。但测量横截面的瞬时值是很困难的，一般只有B、K两处数据，两点的曲线只能近似地作出。作出料BK段以后，还必须加以修正。因为出现了缩颈，缩颈处的横截面上已不

8、再是均匀分布的单向拉应力，而是处于不均布的三向拉伸应力状态。齐别尔等人提出用下式队曲线BK段进行修正：Sk1=Sk/(1+D/8ρ)式中Sk1为去除形状硬化的实际应力Sk为包含形状硬化在内的实际应力D为试样缩颈处的直径Ρ为试样缩颈处外形的曲率半径。实验二、金属材料的实际应力—应变曲线的测定----压缩试验法拉伸试验曲线的最大应变受到缩颈的限制，一般Є≈1.0左右，而曲线精确段在Є<0.3范围内。而实际塑性成形时的应变往往比1.0大得多，因此，用拉伸实验确定的实际应力--应变曲线不能满足分析塑性成