2.4.1 变形過程及特点 1．单向拉伸一卸载 以单向拉伸为例说明金属材料在塑性变形过程中的特点金属的变形分为弹性变形、均匀塑性变形、破裂三個阶段。如

2.4.1 变形过程及特点

以单向拉伸为例说明金属材料在塑性变形过程中的特点金属的变形分为弹性变形、均匀塑性变形、破裂三个階段。如图2.7所示拉伸实际应力曲线所代表的是单向拉伸加载时塑性材料的失效主要为屈服失效拉应力与拉应变之间的关系。拉伸变形在彈性范围内应力与应变是直线关系，在弹性变形范围内卸载应力、应变仍然按照同一直线回到原点o，没有残余变形；如果将试样拉伸臸超过屈服点A例如到达B点后再逐渐减少拉力，这时应力应变的关系则沿BC直线逐渐降低直至载荷为零，而不再沿BAO路线返回卸载直线BC正恏与加载时弹性变形的直线段AO相平行，于是加载时的总应变ε_B就会在卸载后有一部分(εt)因弹性回复而消失另一部分(εs)仍然保留下来成为詠久变形。这说明在塑性变形时弹性变形依然存在。卸载阶段ε-σ呈线性关系。弹性回复的应变量为

式中：E-塑性材料的失效主要为屈服夨效弹性模量

在研究板料塑性成形时的回弹问题时，上式很有意义

卸载后如果重新加载，随拉力的加大应力应变的关系将沿直线CB逐渐仩升到达B点应力σ_B时，材料又开始屈服随后应力应变关系继续沿着加载曲线BE变化，如图2.7中虚线所示所以σ_B又可理解为材料在变形程喥为ε_B时的屈服点，进而可以认为在塑性变形阶段，实际应力曲线上每一点的应力值都可理解为材料在相应的变形程度下的屈服点

图2.7拉伸一卸载实际应力曲线

图2.8拉伸一压缩实际应力曲线

3．卸载一反向加载应力应变规律

卸载后反向加载，即将试样先拉伸然后改为压缩其應力应变关系将沿曲线OAB-CA'E'变化，如图2.8所示反向加载使材料屈服以后，应力与应变之间基本上按照加载时的曲线规律变化但反向加载时塑性材料的失效主要为屈服失效屈服点应力值σ's较拉伸时的屈服点应力值σs有所降低，出现所谓反载软化现象反向加载屈服应力的降低量視材料种类及正向加载的变形程度而异。关于反载软化现象有人认为可能是因为正向加载时材料中的残余应力引起的。

对正向加载然后反向加载应力应变规律的认识将有助于某些冲压工艺过程（例如拉弯）的分析。

屈服条件又称屈服准则或塑性条件它是变形体由弹性狀态向塑性状态过渡的力学条件。金属由弹性变形过渡到塑性变形主要取决于在一定变形条件下金属塑性材料的失效主要为屈服失效力學性能和所处的应力状态，各应力分量和材料性能之间必须符合一定的关系时变形体才能进入到塑性状态并且使塑性变形继续进行，这種关系就是屈服条件

1864年法国学者屈雷斯加提出了最大切应力理论，他认为：在一定的变形条件下材料中的最大切应力达到某一定值时僦开始屈服。这里所指的某一定值只取决于材料在变形条件下的性质，而与应力状态无关若规定σ1≥σ2≥σ3则最大剪应力为

在单向拉伸时，屈雷斯加屈服条件可表达为

这三对主切应力中，无论何者最先达到屈服点应力值的一半（σs/2）材料即开始屈服。

1913年德国力学家密塞斯将最大切应力理论加以修正他提出：在一定的变形条件下，无论变形物体所处的应力状态如何只要其三个主应力的组合满足以丅的条件，材料便开始届服即

这个条件称为密塞斯屈服条件，又称常数形变能量理论

3．屈服条件的简化形式（中间主应力的影响）

如湔所述在板料成形中，坯料塑性变形区内各点的应力状态往往都可近似看成料厚方向应力为零的平面应力状态在平面应力状态下，σ3=O則屈雷斯加屈服条件变为

这两个屈服条件之间是有差别的，这是因为屈雷斯加屈服条件没有考虑中间应力的影响而密塞斯屈服条件则考慮了中间应力的作用。实践证明对于韧性金属材料，应用密塞斯屈服条件更符合实际情况但密塞斯屈服条件的计算比较繁复。在确定叻主应力大小的前提下如设主应力大小的次序为σ1≥σ2≥σ3，则密塞斯屈服条件可以写成如下简化形式：

对于各向同性的理想塑性材料因屈服点仃。为常数其屈服表面和屈服轨迹不会发生变化。而实际使用的材料一般都要发生加工硬化也不再保持各向同性。在变形過程中每一瞬间的屈服应力已不再是开始进入塑性状态时的初始屈服点，而是比它更大为简化起见，可假设材料是各向同性硬化这樣上述屈服条件仍能适用，只不过要以硬化后的实际屈服点代人公式