材料成形力学
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spContent=力学现象,是大自然给与我们人类的奇妙现象,贯穿于我们生活的始终,金属材料的变形过程中当然也不例外的充满了奇趣的力学现象和力学规律,请与我们一道进入“材料成形力学”这个奇妙而又变幻莫测的世界,一起去领略来自变形过程中的力学之美吧!
—— 课程团队
课程概述

 课程概述

《材料成形力学》是材料成形与控制工程专业本科学生的必修课,也是材料成形诸多工艺课程-铸、轧、挤、拔、锻等的先行专业基础理论课,对本课程的掌握程度直接影响学生对后续各工艺课的理解与教学质量,其基本任务在于为今后后续专业课的学习打下坚实的理论基础与解析能力。

本课程是用塑性力学与材料力学基础来求解材料成形问题。在对成形工件进行应力和应变分析的基础上建立求解成形问题的变形力学方程和解析方法,从而确定成形相关的力能参数和工艺变形参数以及影响这些参数的主要因素及缺陷的控制方法。用这些解析结果指导生产,能提高生产效率,开发新的生产技术,解决各种生产实际问题

     本课程包括应力应变分析、变形力学方程、工程法、滑移线法及上界法等基本教学内容。   要求学生通过课堂讨论,动手实际操作,与计算机编程,掌握对工件进行应力应变分析的基本方   法并以此建立塑性加工成形问题的变形力学方程和选择合理解析方法,达到求解成形力能参数及   工艺变形参数的目的。



授课目标

要求学生通过课堂讨论,动手实际操作,与计算机编程,掌握对工件进行应力应变分析的基本方法并以此建立塑性加工成形问题的变形力学方程和选择合理解析方法,达到求解成形力能参数及工艺变形参数的目的。


课程大纲




章节

知识点名称



第一章

0 绪论


1-1-1 外力与应力


1-1-2 应力状态两种描述方法


1-1-3 宏观变形表示法


1-2-1 一点应力状态分析


1-2-2 应力坐标变换


1-2-3 主应力状态


1-2-4 主剪应力与最大剪应力状态


1-2-5 应力张量的分解


1-2-6 主应力图与主偏差应力图


1-2-7 一点应变状态与几何方程


1-2-8 一点线应变、


1-2-8 主应变、应变分解


1-2-8 主应变图


第二章

2-1直角坐标系力平衡微分方程


2-2-1应力边界条件方程


2-2-2应力边界条件种类


2-2-3金属塑性成型中的接触摩擦


2-4-1屈雷斯卡屈服准则


2-4-2密塞斯屈服准则


2-4-3密塞斯屈服准则的物理意义与几何意义


2-4-4密塞斯屈服准则的简化形式


2-4-5密塞斯屈服准则的几何解释


2-4-6密塞斯屈服准则的实验验证


2-5应力-应变关系方程


2-6-1等效应力


2-6-2等效应变


2-6-3等效应力与等效应变关系


2-6-4单向拉伸与单向压缩的等效应力与等效应变关系


2-6-5平面变形的等效应力与等效应变关系


2-6-6薄壁管纯扭转的等效应力与等效应变关系


2-8-1平面变形问题的变形力学方程


2-8-2轴对称变形问题的变形力学方程


第三章

3-1工程法概念及5大简化条件


3-2圆柱体镦粗接触表面压应力分布方程


3-3混合摩擦分布区接触表面压应力分布方程


3-4挤压工艺及其挤压的四个阶段


3-5棒材单孔挤压时的挤压力公式


3-6拉拔工艺过程及应力应变特点


 3-7拉拔力公式推导与拉拔力计算


3-8管材空拉拉拔力公式与拉拔力计算


3-9管材固定芯头拉拔力公式与拉拔力计算


3-10矩形件压缩单位压力分布方程及变形力


3-11矩形厚件压缩工艺特点


3-12平辊轧制力的影响因素


3-13斯通公式


3-14卡尔曼方程


3-15采利柯夫公式


第四章

4-1滑移线基本概念


4-2基本应力方程


4-3汉基应力方程


4-4汉基第一定理


4-5盖林格尔速度方程


4-6盖林格尔速端图与速度不连续


4-7自由表面边界条件


4-8无摩擦表面边界条件


4-9完全粗糙表面边界条件


4-10滑移线场绘制


4-11接触面表面光滑情况下的单位压力公式


4-12接触面表面粗糙情况下的单位压力公式


第五章

5-1求和约定表示法


5-2成形力学中的求和约定表示


5-3上界法的基本概念


5-4虚功原理


5-5存在不连续时的虚功原理及虚功原理的一般式


 5-6最大塑性功原理


5-7上界定理


 5-8光滑平冲头压缩半无限体的上界法求解


5-9面变形矩形件压缩(不考虑侧面鼓形)的上界法求解


5-10平面变形矩形件压缩(考虑侧面鼓形)的上界法求解



预备知识

高等数学;工程力学

证书要求

对学员取得证书的要求如下:

1. 完成单元作业,作业成绩占课程总成绩的40%

2. 完成期末考试,成绩占课程总成绩的50%

3. 参与课程讨论,讨论成绩占课程总成绩的10% ,发言次数5次及以上可获得10分; 

总评成绩60-79分为合格,可获得合格证书;总评成绩80分及以上为优秀,可获得优秀证书。


参考资料
  1. 王平主编.金属塑性成形力学.北京:冶金工业出版社.2013年

  2. 赵志业主编.金属塑性加工力学.北京:冶金工业出版社,1987年

  3. Thomsen.E.G.,et al.Mechanics of Plastic Deformation in Metal Processing,Macmillan,1965

常见问题

一、1、2章—材料成形力学基本概念、基本理论;3、4、5章 —分别介绍三种解析方法,即工程法、滑移线法和上界法;

二、本门课程学时长,内容多,可分上下两部分来学习;

三、学习过程中一定要多做习题,不断将基本概念、基本规律和基本理论知识与实际问题结合,只有能够解决问题,才能达到正确理解基本概念,才能掌握课程的基本内容。