[科普中國]-塑性應(yīng)變比

塑性應(yīng)變比即r值，是評價金屬薄板深沖性能的最重要參數(shù)。將板條試樣在拉伸試驗機上，使之產(chǎn)生20%的拉伸變形，這時的板寬方向應(yīng)變與板厚方向應(yīng)變的比值，就稱之為塑性應(yīng)變比，又稱Lankford值或r值。它反映金屬薄板在某平面內(nèi)承受拉力或壓力時，抵抗變薄或變厚的能力。1

基本介紹薄板試件拉伸時寬度方向的應(yīng)變與厚度方向的應(yīng)變之比，用r表示：r=εw/εt。

式中εw=lnb/b0是寬度方向的應(yīng)變；εt=lnt/t0是厚度方向的應(yīng)變。通常也稱為厚向異性系數(shù)。r值可通過測量拉伸變形前后試件標(biāo)距內(nèi)的寬向尺寸和長度尺寸并按下式計算確定：

式中l(wèi)0、b0為試件變形前標(biāo)距內(nèi)的長度和寬度尺寸。2

向異性指數(shù)如果試件在板材中所處的方位不同(圖1)，試驗所得的厚向異性系數(shù)也不同。這是因為板材的織構(gòu)組織和力學(xué)性能各方向并不均勻一致。所以，板材的厚向異性系數(shù)一般取為3個方位試件試驗數(shù)據(jù)的平均值，用r表示：

r=(r0 +2r45+r90)/4

式中r0、r45、r90分別為沿板材軋制方向、與軋制方向成45°和垂直于軋制方向試件的厚向異性系數(shù)。r值愈大，板材抵抗失穩(wěn)變薄的能力愈大，愈不容易發(fā)展厚向變形；r值愈小，板材抵抗失穩(wěn)變薄的能力愈弱，厚向變形愈容易。r=1表示板材不存在厚向異性。

板材不同方位的厚向異性系數(shù)通常是不同的，因此，在板材平面內(nèi)形成各向異性，其程度以平面各向異性指數(shù)△r表示：

△r=

△r值愈大，板材面內(nèi)各向異性愈嚴(yán)重，表現(xiàn)形式在拉延后制件邊緣不齊，有制耳且側(cè)壁厚度不均，影響成形質(zhì)量。2

塑性應(yīng)變比與極限拉延比板材成形時，從傳力區(qū)的強度看，材料的r值愈大，抗拉強度愈大，對成形愈有利；從變形區(qū)金屬的變形抗力看，異號應(yīng)力狀態(tài)時，r值愈大，變形抗力愈小，對成形愈有利。板材拉延成形過程恰好符合這兩個條件，所以r值成為判斷板材拉延性能的重要指標(biāo)。大量的拉延試驗證明，可以用r值作為板材拉延性能的主要判據(jù)。圖2為r值對板材極限拉延比LDR的影響。說明r值愈大， 板材的拉延性能愈好。

在以壓縮為主的變形方式中，成形中的主要障礙是起皺(見壓縮失穩(wěn))。r值愈大，起皺的趨勢愈小，而防止起皺所需之壓邊力也愈小。在以拉伸為主的拉——壓應(yīng)變狀態(tài)下，板材的極限應(yīng)變往往以集中性失穩(wěn)的產(chǎn)生、發(fā)展作為判據(jù)。集中性失穩(wěn)除了取決于應(yīng)力狀態(tài)外，也與r值密切相關(guān)，其極限應(yīng)變隨r值的增加而增加。根據(jù)馬辛尼克(Z.Marciniak)—庫克宗斯基(K.Kuczynski)理論，在拉——拉變形方式下，極限應(yīng)變值隨r值增大而減小。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)