金属塑性成形原理.doc

第一章塑性成形原理

实验一真实应力-------应变曲线的测定

一、实验目的：
测定铝的静态（室温、低速）真实应力——应变曲线。
二、实验原理：
在塑性成形力学分析中，真实应力——应变曲线是不可缺少的重要参数，例如材料进入塑性状态。必须满足等效应力等于单向应力状态下的屈服应力。而这个应力是随变形温度、变形速度和变形程度而变化的。
在一定温度、变形速度情况下，真实应力随变形程度的关系称为真实应力——应变曲线（也称硬化曲线）。这里真实应力是指在单向应力状态下，任一瞬时作用在试件上的变形力与该瞬时试件横截面积之比：
-------------------------------（1）
真实应力——应变曲线可通过单向拉伸；均匀镦粗试验获得或通过扭转等试验间接获得。由于单向拉伸试验出现颈缩，变形程度爱到一定的限制，所以广泛采用均匀镦粗获得真实应力——应变曲线。

本实验采取以下措施：
（1）、上下压板经淬硬、回火、硬削和抛光；
（2）、试件尺寸比为；
（3）、试件端面置浅坑，储存润滑剂。
（4）、试件每压下10%时，重新涂润滑剂。
压缩时对数应变：
---------------------------------------------（2）

——压缩前试件高度
——压缩瞬时试件高度
压缩时的真实力按平均压力计算：
-----------------------------（3）
——试件变形某一瞬时面积；
——试件变形前面积；
——轴向载荷。
三、实验设备和仪器：
实验是在材力试验机上进行（也可在锤上或曲柄压力机上进行）。力和变形的测量采用传感器、应变仪。由X—Y记录仪记录变形和位移的变化。
二个传感器及X—Y记录仪简要说明见附录。
四、实验步骤：
（1）、精确测量试件原始尺寸，；
（2）、安装测力、测位移传感器并将其接入动态应变仪，再将应变仪输出端接入X—Y记录仪；
（3）、标定传达传感器（可直接用标定曲线）；
（4）、将试件上下端涂润滑剂（石腊），放在试件压板之间；
（5）、加压变形，每变形△H=mm卸载，重涂润滑剂；
（6）、再加压直至所需变形程度；
（7）、X—Y记录仪记录变形过程。
五、实验记录：
（1）试件尺寸：
mmmm
(2)标定曲线：

（3）X—Y记录曲线：

实验报告：
实验报告先根据X—Y记录曲线，选定几个变形瞬时，由标定曲线计算S及，再根据S—绘制真实应力——应变曲线。

附录

测力传感器及其标定曲线
采用自制测力传感器进行压力测定。测力传感器的弹性元件用40Cr钢制成柱形。弹性元件的布片和接桥方法如图1所示。
0º90º180º270º360º

图1
将测力传感器接入动态应变仪，函数记录仪测试系统，材料实验机上进行标定。根据测量范围分级加载，加载一次记录—对应的数值，然后依次卸载，即完成一次标定。根据精度要求，可做几次标定，标定曲线如图2，即P—X曲线（吨一毫米）。X为记录仪笔录高度（毫米）。

图2
位移传感器及其标定曲线
小位移的确定，采用自制等截面悬梁式位移传感器。
由材料力学可知，在比例极限内，等截面悬梁自由端的挠度关系式为：（图3）

图3

——测得c处应变值；
——梁的厚度；
——梁自由端至固定端的距离；
——从自由端至被测处距离。

因此，当确定L、h、x后，即可通过应变片测出，进而求得相应的△H值。
将位移传感器的悬梁弹性元件上贴片接入动态应变仪、记录仪系统，置于专用的标定装置上（图5），用千分表进行标定。做出△H—Y标定曲线，如图4。Y为记录仪笔录高度。

图4
图5为专用的标定装置简图。

图5

三、X—Y函数记录仪
该函数记录仪是一种通用的笔式自动记录器，可以同时输入两个具有函数关系的变量信号，使记录笔按函数关系沿直角坐标的X轴和Y轴运动，在记录纸上描绘出两变量间的函数关系曲线（同时还可以记录某一变量的时间历程）。其工作原理如图6所示。
由于记录仪具有衰减器，可记录的信号电压达到几毫伏至三百伏的范围。该记录仪即可记录电量的函数关系曲线，也可配合传达感器测量和记录非电量的函数关系曲线。
常用的LZ—3系列的函数记录仪作y=f(x)记录时，x轴方向的记录幅面为300毫米，y轴方向为250毫米。
当y轴的满量程为12.5毫伏（x轴为15毫伏）时，LZ—3系列函数记录仪的记录幅值灵敏度可达20毫米/毫伏。
LZ—3系列函数记录仪在直接输入时，静态指标误差仅为0.5%（通过衰减器时，附加误差为0.3%）。它的记录速度快，记录笔在y轴方向的全行程时间仅为0.5秒，在x轴方向为0.6—0.8秒。
测定真实应力——应变曲线时的测试线路框图如图7。

M----直流伺服电机
G----测速发电机
图6

图7
(X-