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

第1周   绪论及第1章 应力与应变(1)

第7讲 主应力状态

第6讲 应力坐标变换

第1周 讨论题

第3讲  应力状态两种描述方法

第4讲   宏观变形表示法

第1讲   绪论

第2讲  外力与应力

第5讲 一点应力状态分析

第1周作业

第2周 第1章 应力与应变(2)

第7讲 主应变图

第1讲  主剪应力与最大剪应力状态

第2周作业

第5讲一点线应变

第6讲 主应变、应变分解

第3讲  主应力图与主偏差应力图

第4讲 一点应变状态与几何方程

第2周 讨论题

第2讲  应力张量的分解

第3周 第2章 变形力学方程(1)

第3周 讨论题

第2讲 应力边界条件方程

第5讲 屈雷斯卡屈服准则

第3讲 应力边界条件种类

第4讲 金属塑性成型中的接触摩擦

第7讲 密塞斯屈服准则的物理意义与几何意义

第1讲 直角坐标系力平衡微分方程

第6讲 密塞斯屈服准则

第3周作业

第4周 第2章 变形力学方程(2)

第4周作业题

第5讲 等效应力

第7讲 等效应力与等效应变关系

第4周 讨论题

第4讲 应力-应变关系方程

第2讲 密塞斯屈服准则的几何解释

第6讲 等效应变

第1讲 密塞斯屈服准则的简化形式

第3讲 密塞斯屈服准则的实验验证

第5周第2章 变形力学方程(3)

第4讲 平面变形问题的变形力学方程

第2讲 平面变形的等效应力与等效应变关系

第1讲 单向拉伸与单向压缩的等效应力与等效应变关系

第3讲 薄壁管纯扭转的等效应力与等效应变关系

第5讲 轴对称变形问题的变形力学方程

第6周 第三章工程法(1)

第6周作业题

第2讲 圆柱体镦粗接触表面压应力分布方程

第4讲 挤压工艺及其挤压的四个阶段

第3讲 混合摩擦分布区接触表面压应力分布方程

第6讲 拉拔工艺过程及应力应变特点

第7讲 拉拔力公式推导与拉拔力计算

第6周讨论题

第5讲 棒材单孔挤压时的挤压力公式

第1讲 工程法概念及5大简化条件

第7周  第三章 工程法(2)

第7周作业题

第4讲 矩形厚件压缩工艺特点

第7讲 卡尔曼方程

第2讲 管材固定芯头拉拔力公式与拉拔力计算

第1讲 管材空拉拉拔力公式与拉拔力计算

第3讲 矩形件压缩单位压力分布方程及变形力

第8讲 采利柯夫公式

第6讲 斯通公式

第7周讨论题

第5讲 平辊轧制力的影响因素

第8周 第4章 滑移线场理论(1)

第1讲 滑移线基本概念

第5讲 盖林格尔速度方程

第2讲 基本应力方程

第6讲 盖林格尔速端图与速度不连续

第4讲 汉基第一定理

第3讲 汉基应力方程

第8周作业题

第8周讨论题

第9周 第4章 滑移线场理论(2)

第2讲 无摩擦表面边界条件

第6讲 接触面表面粗糙情况下的单位压力公式

第9周讨论题

第1讲 自由表面边界条件

第4讲 滑移线场绘制

第5讲 接触面表面光滑情况下的单位压力公式

第3讲 完全粗糙表面边界条件

第9周作业题

第10周 第5章 上界理论与应用

第5讲 存在不连续时的虚功原理及虚功原理的一般式

第2讲 成形力学中的求和约定表示

第3讲 上界法的基本概念

第6讲 最大塑性功原理

第4讲 虚功原理

第1讲 求和约定表示法

第9讲 平面变形矩形件压缩(不考虑侧面鼓形)的上界法求解

第7讲 上界定理

第10周讨论题

第10周作业题

第8讲 光滑平冲头压缩半无限体的上界法求解

第10讲  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。