Неполная горячая обработка приводит к получению неоднородной структуры обрабатываемого металла, что отрицательно сказывается на его свойствах. Поэтому при­менения такой обработки стараются избегать.

---

Силы и напряжения

Лекция

План:

1. Внешние и внутренние силы

2. Понятие о напряжении. Главные напряжения.

3. Факторы, влияющие на схему напряженного состояния

Пластическая деформация в большинстве случаев про­текает под действием внешних (приложенных) сил, воз­никающих на поверхности контакта деформируемого ме­талла и инструмента (бойка молота, штампов, валков прокатного стана и т. п.).

Иногда деформация может происходить и без прило­жения внешних сил, например от термических напряже­ний при неравномерном нагреве и охлаждении металла. Причинами, вызывающими появление внешних сил, яв­ляются действия машин — орудий, например молотов, прокатных станов, а также трение, возникающее при пе­ремещении частиц деформируемого металла по контакт­ной поверхности. Силы от действия машин —орудий на­правлены нормально к контактной поверхности, а силы трения действуют в плоскости контактной поверхности по касательной к ней.

Внешние силы разделяют на активные и реактивные. Активные силы совершают деформацию, реактивные пре­пятствуют перемещению частиц металла при деформа­ции. На рис. , а показана схема действия внешних сил на деформируемый металл при осадке цилиндрического тела в штампе.

Силы трения, изображенные на этом ри­сунке, реактивны, так как препятствуют перемещению частиц деформируемого металла. Но так бывает не всег­да. В отдельных случаях, например при прокатке, силы трения могут быть активными и способствовать развитию деформации. Следует иметь в виду, что в одной и той же точке кон­тактной поверхности приложены две равные, но противо­положно направленные силы. Одна из них действует со стороны инструмента на деформируемый металл, а дру­гая— со стороны деформируемого металла на инстру­мент.

В каждом конкретном случае необходимо ясно пред­ставлять, имеем ли мы дело с силами, действующими на деформируемый металл, или с силами, действующи­ми на инструмент.

Напряжением называют интенсивность внутренней силы, т. е. часть внутренней силы, приходящуюся на еди­ницу площади сечения. Если напряжения распределены по всей площади сечения равномерно, т. е. в любой точке сечения они одинаковы, то для определения напряжения S в какой-либо точке сечения достаточно разделить внут­реннюю силу Р на площадь сечения F:

Напряжения на схемах изображают векторами — стрелками, показывающими направление действия на­пряжений, причем длина стрелки в определенном маcштабе показывает величину напряжения.

Напряженное состояние точки характеризуют глав­ными напряжениями. Максимальное главное напряжение обозначают индексом ₁, минимальное ₃, среднее по ве­личине ₂. Не исключены случаи, когда два или три главных напряжения равны между собой. Схема глав­ных напряжений дает графическое представление о на­личии или отсутствии напряжений в главных направле­ниях и о их знаке без указания их величины. На таких схемах главные площадки изображаются в виде трех взаимно перпендикулярных граней куба, а напряжения—стрелками, приложенными к центру граней. Пред­полагается, что размеры куба весьма малы, а в центре его объема располагается точка, для которой построена схема.

---

Известно 9 схем главных напряжений. Две схемы линейного (одноосного) напряженного состояния, в которых напряжения действуют только в одном глав­ном направлении, а по двум другим направлениям они равны нулю. Схема Л₁—линейное сжатие, схема Л₂— линейное растяжение. Три схемы двухосного, или плоского,

Рис. Возможные схемы главных напряжений

напряженного состояния В этих схемах напряже­ния действующим по двум главным осям, а по третьей оси отсутствуют Схема П₁—сжатие по двум осям, схема— П₂—растяжение по одному главному направлению и сжатие по другому, схема П₃—растяжение по двум главным направлениям.

Внутри куба на схеме главных напряжений имеется шесть плоскостей, на которых действуют главные каса­тельные напряжения. Эти плоскости проходят через диа­гонали граней куба. Зная главные напряже­ния, можно определить главные касательные напряже­ния.

Существует три значения главных касательных на­пряжений:

Числители каждого из этих выражений представляют алгебраическую разность. При вычислениях необходимо подставлять значения главных напряжений, учитывая их знак; растягивающие ( + ), сжимающие (—).

На рис показаны попарно шесть диагональных пло­скостей куба, каждой такой паре соответствует одно из трех значений главных касательных напряжений.

Рис. Положение плоскостей главных касательных напряжений

К числу важнейших факторов, влияющих на образо­вание схемы напряженного состояния, относятся: схема приложения активных сил, действие контактного трения, форма инструмента, форма деформируемого металла, не­равномерность деформации и воздействие на очаг дефор­мации внешних частей обрабатываемого объема металла.

Деформация

Лекция

План:

1. Характеристики величины деформации

2. коэффициенты деформации

3. Факторы, влияющие на схему напряженного состояния

О величине деформации судят по изменению размеров деформируемого тела, причем существует несколько вариантов характеристик. Ознакомимся с ними на простейшем примере деформации параллелепипеда. Пусть размеры тела до деформации следую­щие: длина L_o, ширина b_о, толщина h_o, а после дефор­мации соответственно L₁, b₁, h₁. Допустим, что в процес­се деформации толщина бруса уменьшилась, а длина и ширина увеличились, тогда деформацию можно ха­рактеризовать следующими показателями.

Абсолютные деформации:

по толщине — обжатие

по длине — удлинение

по ширине — уширение

Относительные деформации первого вида:

по высоте — относительное обжатие

по ширине — относительное уширение

по длине — относительное удлинение

Относительные деформации второго вида:

Часто относительные деформации выражают в про­центах. В этом случае

истинные деформации представляют натуральный логарифм отношения размеров до Дефор­мации и после деформации.

---

Истинная деформация по толщине

истинная деформация по ширине

истинная деформация по длине

Истинные деформации представляют уточненную разновидность относительных деформаций.

Коэффициентами де­формации называют отношения размеров тела, полу­ченных после деформации к соответствующим размерам до деформации.

Для рассматриваемого случая имеем:

коэффициент деформации по толщине — коэффициент обжатия

коэффициент деформации по длине — коэффициент уд­линения (вытяжка)

коэффициент деформации по ширине — коэффициент уширения

Между коэффициентами деформации и соответству­ющей степенью деформации имеется сравнительно про­стая связь:

В качестве меры деформации иногда применяют смещенный объем. Смещённым называют объем, удаленный или прибавленный в процессе деформации в одном из направлений.

Смещенный объем равен произведению объема деформируемого тела на соответ­ствующую относительную деформацию. В соответствии с этим можно получить:

смещенный объем по длине

и смещенный объем по ширине:

---

Виды деформации.

Закон постоянства объема

Лекция

План:

1. Упругая и остаточная деформация

2. Главные деформации и их схемы.

3. Закон постоянства объема

Под действием внешних сил в деформированном те­ле первоначально возникают упругие деформации, ха­рактеризующиеся упругими отклонениями атомов от положения устойчивого равновесия. Чем больше дефор­мирующая сила, тем больше упругая деформация. Связь между напряжением и упругой деформацией в направ­лении силы определяется законом Гука:

где δ—относительная деформация в направлении действия силы;

σ—деформирующие напряжения;

Е— модуль упругости.

В направлении, перпендикулярном действию силы, воз­никают упругие деформации другого знака. Если в на­правлении действия силы имеет место деформация рас­тяжения, то в поперечном направлении будет деформа­ция сжатия и, наоборот, если в направлении действия силы возникает деформация сжатия, то в перпендику­лярном — деформация растяжения. Поперечная упругая деформация пропорциональна продольной

где δ'—упругая относительная деформация в направ­лении, перпендикулярном действию силы;

δ— упругая относительная деформация в направ­лении действия силы;

ν—коэффициент Пуассона — коэффициент про­порциональности продольных и поперечных упругих деформаций.

Величина коэффициента Пуассона зависит от приро­ды деформируемого вещества и характеризует измене­ние объёма при упругой деформации. Если бы объем металла не изменялся, то коэффициент Пуассона был бы равен 0,5. Фактически в процессе упругой деформа­ции объем металла изменяется и коэффициент Пуассо­на всегда меньше 0,5, а для стали он равен пример­но 0,3.

Главными называют деформации, происходящие в главных направлениях. Подобно схемам главных напря­жений, схемы главных деформаций дают графическое представление о наличии или отсутствии деформаций в главных направлениях и их знаке без указания их ве­личины. Всего имеется три возможных схемы главных деформаций.

При наличии схемы D₁ уменьшаются размеры по од­ному главному направлению и увеличиваются по двум другим. При схеме D₂ уменьшаются размеры по одному направлению и увеличиваются по другому, по третьему главному направлению деформация отсутствует. При схеме D₃ уменьшаются размеры по двум главным на­правлениям и увеличиваются по третьему.

В одном и том же процессе схема главных напряже­ний может не совпадать со схемой главных деформаций. Так, например, при схеме главных напряжений, представляющей трехосное сжатие, можно получить все три схемы главных деформаций. Решающую роль при этом играет соотношение величин напряжений, а не их схема. Совокупность схемы главных напряжений и схемы главных деформаций называют механической схемой деформации.

Взаимосвязь между тремя главными деформациями устанавливается на основе условия постоянства объе­ма, согласно которому объем тела при пластической де­формации не изменяется.

---

Смотрите также файлы

• КСЕ 11 р.doc

• лекція 31.doc

• лекція 33.doc

• 4. Wohnen (2).doc

• Turistskoe_resursovedenie.doc