[材料科学]第19讲主应力法的工程应用课件.ppt

1、第四章第四章 塑性成形问题工程解法塑性成形问题工程解法第一节第一节 主应力方法主应力方法第三节第三节 主应力法的工程应用主应力法的工程应用v体积成型中的应用v接触表面摩擦力的影响体积成型中的应用体积成型中的应用v基本原理v复杂断面平面应变v中部挤出凸台的镦粗v模锻变形力的求解基本原理基本原理yeeyxxhmK)(2yebeyxKhhKK)ln(112基本原理基本原理zeezrrh)(2zebezrkhhKK)ln(112复杂断面平面应变复杂断面平面应变叶片的成型叶片的成型复杂断面平面应变复杂断面平面应变叶片的成型叶片的成型复杂断面平面应变复杂断面平面应变叶片的成型叶片的成型1 1、分块、分块2

2、 2、边界条件、边界条件3 3、流动方向、流动方向yebeyxKhhKK)ln(112中部挤出凸台的镦粗中部挤出凸台的镦粗bewwKKpln12yeeyxxhmK)(2中部挤出凸台的镦粗中部挤出凸台的镦粗bewwKKpln12yeeyxxhmK)(2中部挤出凸台的镦粗中部挤出凸台的镦粗yeeyxxhmK)(2中部挤出凸台的镦粗中部挤出凸台的镦粗bewwKKpln12yeeyxxhmK)(2模锻变形力的求解模锻变形力的求解变形过程变形过程:v第一阶段：金属充填模膛，镦第一阶段：金属充填模膛，镦粗粗流入飞边，阻力大，进一步流入飞边，阻力大，进一步充填各角落；充填各角落；v第二阶段：闭合阶段（锻足高

3、第二阶段：闭合阶段（锻足高度），飞边最薄，力最大，是计度），飞边最薄，力最大，是计算模锻力的依据。算模锻力的依据。从力从力行程曲线可明显看出。行程曲线可明显看出。飞边槽作用、尺寸、阻力飞边槽作用、尺寸、阻力（1）作用：）作用：形成阻力，有利成形；形成阻力，有利成形；容纳多余金属。容纳多余金属。（2）尺寸：指闭合是时的桥部宽度）尺寸：指闭合是时的桥部宽度b、高度、高度h（3）尺寸与阻力的关系）尺寸与阻力的关系：b/h大大阻力大阻力大模锻变形力大模锻变形力大有利成形有利成形额外功小额外功小能充满能充满为宜为宜锻件充不满锻件充不满过小过小设备模具易损设备模具易损额外功多额外功多过大过大,55.2,h

4、bhb模锻变形力的求解模锻变形力的求解zeezrrh)(2飞边变形力飞边变形力zezrbDh)2(2飞边仓部金属可看作受均匀内压的厚壁筒飞边仓部金属可看作受均匀内压的厚壁筒列基元体平衡方程式：列基元体平衡方程式：02sin2)(dhdrhddrrdhrdrrr略去二阶微量，且略去二阶微量，且22sinddrdrdrr)(由屈服准则：由屈服准则：)32(1.1 YYr联解：联解：CrYrln1.1当当2Dr 时，时，0r2ln1.1DYC rDYr2ln1.1rDYr2ln1.1在飞边仓与飞边桥交界处（在飞边仓与飞边桥交界处（r=D/2+b)bDDYr2ln1.1在模锻中，一般在模锻中，一般6.

5、12 bDD（取（取1.6）YYr5.06.1ln1.1r 为飞边桥侧向压力，由屈服准则为飞边桥侧向压力，由屈服准则YrzeYYrze5.1)2(15.1 5.1)2(rbDhYYrbDhYz（6-35）当当r=D/2+b时，时，Yz5.1最小最小当当r=D/2时，时，)5.1(hbYz最大最大zezrbDh)2(2飞边桥部变形力：飞边桥部变形力：3225.1)(2)2(15.1 22bDbDhbDbrbrdrrbDhYPbDDb对于大多数锻件，对于大多数锻件，Db)25.1)(hbDbYbPb飞边桥投影面积飞边桥投影面积)()44(4)2(4222bDbbDbDbDFb单位流动压力：单位流动

6、压力：)25.1(hbYFPpbbb锻件本体变形力锻件本体变形力Pd经实验研究，锻模闭合时，变形区在分模面附近经实验研究，锻模闭合时，变形区在分模面附近h0/h25,类类似于透镜。似于透镜。按直径按直径D，高度，高度h0=2h的圆盘进行推导的圆盘进行推导刚、塑性区边界上，刚、塑性区边界上，=Y/2（水平面），由（水平面），由（6-17）式）式zeezrrh)(2)2()2(00hhrDhYzez 由（由（6-35）求）求ze:)2(15.1 rbDhYzer=D/2)5.1(hbYze得：得：)2(215.1)5.1()2(0rDhhbYhbYrDhYz（6-40）单位流动压力：单位流动压力：

7、)1215.1()5.1(22131hDhbYhbYDhpd本体变形力：本体变形力：)1215.1(4422hDhbYDpDPdd总变形力：总变形力：)1215.1(4)25.1)(2hDhbDhbDbbYFpFpPPPddbbdb(6-43)接触表面摩擦力的影响滑动区：滑动区：z制动区：制动区：KY2/停滞区：停滞区：rhYrrKc2接触面上的应力分布规律接触面上的应力分布规律接触表面摩擦力的影响由平行砧板间轴对称镦粗（由平行砧板间轴对称镦粗（p191 Fig 6-6）知）知zeezrrh)(2zeehrp32drhdz2(1)滑动区的应力分布滑动区的应力分布)(z由由p191式式6-16）

8、drhdz2drhdzz2drhdzz2Crhz2lnrhzCe2当当x=d/2时，时，22,0dhzrCeYY即即22dhYeC)2(2rdhzYe（2）制动区的范围和应力分布）制动区的范围和应力分布1）范围）范围当当r=rb(制动区半径制动区半径)时，时，2Yz由（由（6-56）式）式)2(2rdhzYe2)2(2YYebrdh)2ln(21ln)2(2brdh2)2ln(2hdrb,rb,当当=0.5时，时，rb=d/2无滑动区无滑动区2)制动区应力分布制动区应力分布当当rcrrb时，时，=0.5Y由由drhYdrhdz2得得CrhYz当当r=rb时，时，=0.5Y=zCrhYYbz5.0得得brhYYC5.0)(21 25.0hrrYrhYYrhYbbz（6-57）（3）停滞区的范围和应力分布）停滞区的范围和应力分布1）范围）范围 由实验确定由实验确定 00，d/h2，即，即d2h时，在停滞区范围内，仅有停滞时，在停滞区范围内，仅有停滞区。区。4）当）当0.5，d/h2时，仅有制动区和停滞区。时，仅有制动区和停滞区。本章小结本章小结v平面问题的主应力解法平面问题的主应力解法v轴对称问题的主应力解法轴对称问题的主应力解法v实际问题的主应力解法实际问题的主应力解法