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  • 金属塑性变形

    固体金属在外力作用下产生非断裂的永久变形的现象,又称金属范性形变。金属塑性变形理论因研究的目的和方法不同,分为两类:①根据宏观测定的力学参数,从均质连续体的假定出发,研究塑性变形体内的应力和应变,以解决材料的强度设计和塑性加工的变量的问题。

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      固体金属在外力作用下产生非断裂的永久变形的现象,又称金属范性形变。金属塑性变形理论因研究的目的和方法不同,分为两类:①根据宏观测定的力学参数,从均质连续体的假定出发,研究塑性变形体内的应力和应变,以解决材料的强度设计和塑性加工的变量的问题。这类理论常称为塑性力学或塑性理论(见塑性变形的力学原理)。②研究金属晶体的塑性变形与晶体结构的关系,以及塑性变形的机理。这类理论常称为晶体范性学。
      人类很早就利用塑性变形进行金属材料的加工成形,但只是在一百多年以前才开始建立塑性变形理论。1864~1868年,法国人特雷斯卡(H.Tresca)在一系列论文中提出产生塑性变形的最大切应力条件。1911年德国卡门(T.von Karman)在三向流体静压力的条件下,对大理石和砂石进行了轴向抗压试验;1914年德国人伯克尔(R.Bker)对铸锌作了同样的试验。他们的试验结果表明:固体的塑性变形能力(即塑性指标)不仅取决于它的内部条件(如成分、组织),而且同外部条件(如应力状态条件)有关。1913年德国冯·米泽斯(R.von Kises)提出产生塑性变形的形变能条件;1926年德国人洛德(W.Lode)、1931年英国人泰勒(G.I.Taylor)和奎尼(H.Quinney) 分别用不同的试验方法证实了上述结论。
      金属晶体塑性的研究开始于金属单晶的制造和 X射线衍射的运用。早期的研究成果包括在英国伊拉姆(C.F.Elam)(1935年)、德国施密特(E.Schmidt)(1935年)、美国巴雷特(C.S.Barrett)(1943年)等人的著作中。主要研究了金属晶体内塑性变形的主要形式──滑移以及孪晶变形。以后的工作是运用晶体缺陷理论和高放大倍数的观测方法研究塑性变形的机理。
      金属塑性变形理论应用于两个领域:①解决金属的强度问题,包括基础性的研究和使用设计等;②探讨塑性加工,解决施加的力和变形条件间的关系,以及塑性变形后材料的性质变化等(见形变和断裂)。
      参考书目
     G.E. Dieter, Mechanical Metallurgy, 2nd ed.,McGraw-Hill,New York,1976.
     A.Nadai,Theory of Flow and Fracture of Solids,McGraw-Hill,New York,1950.

     

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