【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討


關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討


(沈陽工業(yè)學(xué)院 材料科學(xué)與工程系,沈陽 110168) 王忠堂1 齊廣霞3
(中國科學(xué)院 金屬研究所 110015)張士宏2
摘 要:本文綜合分析了滑移線法求解變形力時(shí)α線與x軸夾角ω在漢基應(yīng)力方程中的幾種形式,提出了α線與x軸夾角ω以及漢基應(yīng)力方程中 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖1的確定原則。即對于兩點(diǎn)A、B,確定α線與x軸夾角ω原則是滿足 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖2,在確定A、B兩點(diǎn)的 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖3【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖4時(shí)應(yīng)該遵循的原則是:(1) 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖5【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖6同時(shí)沿逆時(shí)針或順時(shí)針;(2) 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖7。如果條件(1)不能滿足 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖8,則采用條件(2)來滿足 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖9
關(guān)鍵詞:滑移線法; 變形力; 應(yīng)力方程;α線與x軸夾角ω
中圖分類號:TG301

The principle of angle ω between αling and axis X when using slippage
line method to solve the forming force

1.College of Materials Science & Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110168, China
2. Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, China
Abstract:It is analysized that forms of angle ω between αling and axis X in Hencky stress equation when using slippage line method to solve forming force. Confirmation principle of angle ω between αling and axis X is put forward. Between two points A and B, the confirmation principle of angle ω between αling and axis X is 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖10. In order to agree with the result of 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖11, 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖12 and 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖13 must agree with the conditions that are: (1) 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖14 and 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖15 are at the same direction (clockwise or anticlockwise);(2) 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖16. If condition (1) could not agree with 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖17,so using condition(2)to agree 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖18.
Key words: slippage line method ,forming force, Hencky stress equation
1 前 言
滑移線法是求解塑性變形力能參數(shù)方法之一。塑性變形體內(nèi)各點(diǎn)最大剪應(yīng)力的軌跡稱為滑移線。由于最大剪應(yīng)力成對正交,因此滑移線在變形體內(nèi)成兩族互相正交的線網(wǎng),組成所謂滑移線場。
滑移線法就是針對具體的變形工序或變形過程,建立滑移線場,然后利用滑移線某些特性,來求解塑性成形問題,如確定變形體內(nèi)的應(yīng)力分布、計(jì)算變形力、分析變形和決定毛坯的合理外形、尺寸等。
嚴(yán)格地說,這種方法僅適用于處理理想剛塑性體的平面應(yīng)變問題。但對于主應(yīng)力互為異號的 平面應(yīng)力狀態(tài)問題、簡單的軸對稱問題以及有硬化的材料,也可推廣應(yīng)用。
2 滑移線法求變形力的基本步驟
利用滑移線法求變形力的基本步驟是:
1) 確定滑移線場
2) 根據(jù)滑移線場應(yīng)力邊界上已知點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)確定α線和β線
3) 確定x和y坐標(biāo)系
4) 確定已知點(diǎn)和未知點(diǎn)的α線與x軸夾角ω
5) 根據(jù)漢基應(yīng)力方程求解未知點(diǎn)的平均應(yīng)力 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖19:

【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖20
6) 根據(jù)未知點(diǎn)的平均應(yīng)力 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖21,計(jì)算未知點(diǎn)的應(yīng)力分量:

【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖22
以上計(jì)算過程中,對于α線與x軸夾角ω的確定原則是滑移線法的重要內(nèi)容,作者經(jīng)過多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及研究成果總結(jié)了以下確定原則,供各位學(xué)者探討。
3 α線與x軸夾角ω確定原則
漢基應(yīng)力方程也可以寫成另外形式:
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖23
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖24
沿α線取“+”,沿β線取“—”,由此可見, 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖25越大,則平均應(yīng)力變化越大,因此,再計(jì)算時(shí)要選取 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖26最小值。
一般情況下,α線與x軸夾角ω有以下幾種形式(見圖1)。
由圖1可見,3種情況下均滿足:
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖27
因此在利用滑移線法求解變形力時(shí),對于兩點(diǎn)A、B,確定α線與x軸夾角ω原則:
1)同時(shí)沿逆時(shí)針或順時(shí)針;
2) 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖28
3) 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖29。保證A、B兩點(diǎn)的 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖30,如果1)條件不能滿足3),則采用2)條件來滿足3)條件。

【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖31 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖32
a) 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖33【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖34小于 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖35 b) 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖36【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖37大于 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖38
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖39
c) 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖40【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖41小于 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖42
圖1 α線與x軸夾角ω
Fig.1 Angle ω between αling and axis X
4 應(yīng)用實(shí)例
以平面正擠壓為例分析α線與x軸夾角ω確定原則。平面正擠壓可以認(rèn)為平面變形。滑移線場見圖2。

【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖43
圖2 平面正擠壓滑移線場
Fig.2 Slippage field of plane extrusion
對于圖2所示為平面沖頭壓入半無限體的滑移線場,x軸位置不同, 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖44【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖45的取值不同,見圖3。

【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖46 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖47 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖48
a) x軸水平 b) x軸垂直向下 c) x軸垂直向上
圖3 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖49【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖50與x軸位置的關(guān)系
Fig.3 Relation between 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖51 and 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖52 and axis X
對于圖3a,在邊界上一點(diǎn)A的應(yīng)力狀態(tài):
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖53【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖54【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖55【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖56
在工具表面上與坯料相接觸的點(diǎn)B的應(yīng)力狀態(tài): 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖57【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖58
根據(jù)漢基應(yīng)力方程(沿α線)有:
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖59
則: 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖60
點(diǎn)B的應(yīng)力分量:

【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖61
變形力為:
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖62
平均變形力為:
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖63
對于圖3b,在邊界上一點(diǎn)A的應(yīng)力狀態(tài):
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖64【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖65【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖66【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖67
在工具表面上與坯料相接觸的點(diǎn)B的應(yīng)力狀態(tài): 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖68
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖69
根據(jù)漢基應(yīng)力方程(沿α線)有:
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖70
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖71
則: 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖72
點(diǎn)B的應(yīng)力分量:

【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖73
變形力為:
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖74
平均變形力為:
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖75
對于圖3c,在邊界上一點(diǎn)A的應(yīng)力狀態(tài):
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖76【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖77【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖78【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖79
在工具表面上與坯料相接觸的點(diǎn)B的應(yīng)力狀態(tài): 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖80
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖81
根據(jù)漢基應(yīng)力方程(沿α線)有:
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖82
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖83
則: 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖84
點(diǎn)B的應(yīng)力分量:

【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖85
變形力為:
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖86
平均變形力為:
【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖87
針對三種x軸的選擇,對于圖3a,b,采用 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖88【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖89同時(shí)沿逆時(shí)針或順時(shí)針計(jì)算,圖3c采用 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖90【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖91滿足 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖92,以上計(jì)算結(jié)果相同。
5 結(jié)束語
利用滑移線法求解變形力時(shí),即對于滑移線場中的兩點(diǎn)A、B,確定α線與x軸夾角ω的原則:
1) 同時(shí)沿逆時(shí)針或順時(shí)針。
2) 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖93
3) 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖94
保證A、B兩點(diǎn)的 【轉(zhuǎn)】關(guān)于滑移線場α族線與x軸夾角ω的探討的圖95,如果1)條件不能滿足3),則采用2)條件來滿足3)條件。

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