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前言 1

主要符号 1

第一章 概论 1

目录 1

第二章 金属塑性变形的物理基础 4

第一节 单晶体的塑性变形 4

一、滑移变形 4

二、孪生变形 7

一、位错的结构 8

第二节 金属塑性变形的位错理论 8

二、位错的运动 11

三、位错的增殖 12

四、位错的平面塞积 13

五、位错反应，不全位错与扩展位错 13

六、位错的交互作用 15

第三节 冷加工过程中的塑性变形 17

一、多晶体的塑性变形 17

二、合金的塑性变形 22

三、金属冷塑性变形后组织和性能的变化 26

四、加工硬化现象的成因 27

第四节 热加工过程中的塑性变形 30

一、热加工过程中的动态回复与动态再结晶 31

二、热变形机理 36

三、热加工过程的试验分析 38

四、热加工对金属组织和性能的影响 43

第五节 金属的超塑性变形 47

一、金属超塑性的一般概念 48

二、金属超塑性变形的状态方程及m值的物理意义 49

三、影响结构超塑性的主要因素 51

四、超塑性变形时显微组织的变化 53

五、结构超塑性变形机理 55

第六节 金属塑性加工中的摩擦与润滑 57

一、塑性加工中摩擦的特点 57

二、变形坯料与工具表面的接触状态 57

三、塑性加工中的摩擦系数 60

四、测定摩擦系数的方法 61

五、影响摩擦系数的因素 64

七、强制润滑 67

六、润滑剂的选择 67

八、改进摩擦力的方向 68

参考文献 69

第三章 金属塑性变形的力学基础 71

第一节 应力分析 71

一、应力 71

二、运动定律 72

三、Cauchy公式 73

四、应力平衡方程 75

五、座标变换 76

六、平面应力 77

七、主应力 78

八、剪应力 80

九、应力偏张量 81

十、八面体剪应力 81

十一、一般座标系中的应力张量 82

十三、在一般曲线座标中的应力 84

平衡方程 84

的物理分量 84

十二、在一般座标系中应力张量 84

第二节 应变分析 85

一、变形 85

二、在Descartes直角座标系中的应变张量 87

三、无限小应变分量的几何描述 88

四、有限应变分量 89

五、应变分量的协调方程 91

六、应变张量的性质 91

七、应变速率张量和应变增量 93

八、曲线座标系中的应变张量 94

第三节 有限变形的应力张量及其 104

变化率 104

一、Lagrange和Kirchhoff的应力张量 104

二、Jaumann应力变化率与Truesdell应力变化率 107

三、Kirchhoff应力变化率与Lagrangian应力变化率 108

第四节 屈服准则 110

一、概述 110

二、理想塑性材料的屈服准则 110

三、应变强化材料的屈服准则 118

四、各向异性材料的屈服准则 122

一、概述 124

第五节 本构方程 124

二、塑性流动理论的基本概念 125

三、Levy-Mises方程 127

四、B.Saint-Venant方程 129

五、Prandtl-Ruess方程 129

六、强化材料的塑性本构关系 130

七、塑性增量理论的实验验证 131

八、塑性变形的全量理论 132

九、塑性位势概念与流动法则 134

十、最大耗散功原理 139

参考文献 140

第四章 金属塑性成形的初等解 142

析法 142

第一节 概述 142

第二节 平面应变的镦粗工序 143

一、平行垫板间的镦粗 143

二、V形垫板间的镦粗 147

三、一定倾斜垫板间的镦粗 148

第三节 轴对称状态的镦粗工序 149

第四节 平面应变状态的模锻工序 152

一、平面变形开式模锻 152

二、平面应变非稳定挤压 154

锻造的解析 154

三、中部挤出凸台的平面应变 155

开式模锻 155

第五节 轴对称状态的模锻工序 156

一、轴对称开式模锻 156

二、毛坯溢出飞边桥部时轴对称开式模锻变形力的近似解 158

第六节 压印工序 161

第七节 拉拔与挤压工序成形力 165

的计算 165

第八节 逐次单元分析法 168

第九节 加工硬化问题 169

一、等效应变硬化理论 169

二、稳定变形时平均变形抗力 172

的求法 172

三、非稳定变形时平均变形抗力 173

的求法 173

抗力的求法 174

四、考虑变形不均匀时平均变形 174

第十节 加工硬化材料的应力分析 175

一、应用变形抗力曲线的静液 175

挤压应力分析 175

二、硬化材料拉拔工序的应力分析 176

三、考虑硬化及热效应时静液挤压的应力分析 177

四、有限单元的逐次单元分析 180

参考文献 180

第一节 平面变形状态和滑移线 181

第五章 滑移线理论及其应用 181

第二节 滑移线场基本方程 183

第三节 滑移线场特性 186

一、沿线特性 186

二、跨线特性 186

第四节 解滑移线场的数值计算法和图解法 187

一、第一类边值问题 187

二、第二类边值问题 188

三、混合边值问题 190

第五节 滑移线场的几个特解 190

第六节 速度场和全解 193

第七节 速度场的数值解和图解法 195

第八节 应力间断和速度间断 197

一、应力间断 197

二、速度间断 198

第九节 滑移线理论的应用 199

一、平冲头压入半无限高坯料 199

二、楔形和圆弧冲头压入半无限体 201

三、平冲头压缩有限高坯料 204

四、镦粗或薄坯压缩 209

五、模锻 217

六、挤压 223

第十节 滑移线场的矩阵算子法 232

一、滑移线的曲率半径 232

二、滑移线场的矩阵算子 234

三、滑移线上各点座标 238

四、沿滑移线的作用力 238

五、解题步骤 240

六、应用举例 240

参考文献 242

的应用与上限法 244

第一节 概述 244

第六章 极值原理在金属塑性成形中 244

第二节 塑性流动理论问题的完全解 245

第三节 金属塑性成形力学问题的 248

极限分析解法 248

第四节 虚功原理与基本能量方程式 249

第五节 速度间断场及其虚功方程 251

一、速度间断场 251

二、有速度间断场的虚功方程 252

三、速度间断量的计算 253

四、出现缺陷时的速度间断面及其所消耗的功率 254

第六节 上限定理与上限功率 254

一、上限定理 254

二、上限功率 256

第七节 虚拟动可容速度场与 259

流动模型 259

一、简化滑移线场的上限流动模型 260

二、含有连续速度场的上限流动 262

模型 262

三、上限单元技术（上限元法） 264

第八节 流函数法在确定上限流动 268

模型中的应用 268

一、流线与流函数概念 268

二、选择速度场的方法 269

三、通过余弦曲线凹模正挤压 271

过程的分析 271

四、结论 274

第九节 对上限法的评价及其在金属塑性成形工艺应用上的发展 274

一、圆柱体镦粗的变形力计算 276

第十节 上限法在锻造工艺中的应用 276

二、圆环镦粗变形力的分析 279

三、平面应变状态开口模锻 283

的变形力 283

四、六角形锻件闭口模锻的上限分析 285

第十一节 挤压工艺的上限分析 289

一、采用楔形模的平面正挤压工艺 289

二、轴对称正挤压工艺的上限分析 293

三、轴对称空心件反挤压工序的挤压力计算 299

四、正反联合挤压的上限分析 302

一、上限单元的划分及其上限功率 309

第十二节 上限元法的发展 309

二、变形单元的规范化及其速度 313

场的确定 313

三、上限元法的计算机程序及其 320

发展趋势 320

第十三节 上限元法的应用研究 322

一、规范单元上限功率的计算 322

二、轴对称模锻件的上限元分析 325

第十四节 上限元法在非轴对称塑性成形中的应用研究 328

参考文献 330

第七章 塑性成形理论的有限元法 333

第一节 有限元法的计算步骤 333

一、概述 333

二、连续介质的离散化 333

三、单元分析和建立单元的 336

基本方程 336

四、整体集成 355

一、概述 359

二、弹塑性有限元法的本构关系 359

第二节 弹塑性有限元法 359

三、变刚度法 363

四、初载荷法 366

五、残余应力和残余应变的计算 369

六、极限载荷的确定 374

七、计算实例 374

第三节 刚塑性有限元法 375

一、概述 375

二、刚塑性增量理论的广义 375

变分原理 375

三、Lagrangian乘子法 378

四、材料可压缩性法 382

五、罚函数法 387

六、计算中几个问题的处理 390

七、计算实例 399

第四节 粘塑性有限元法 403

一、一维本构关系 403

二、弹粘塑性的本构关系 405

三、刚粘塑性的本构关系 408

四、弹粘塑性有限元法 409

二、热传导问题的基本方程 412

一、概述 412

第五节 塑性加工过程的传热问题 412

三、热传导中的变分应用 414

四、轴对称问题的变分 415

五、三维热传导问题的单元分析及 417

求解方程 417

六、轴对称问题的求解方程及其 419

展开式 419

七、计算实例 420

二、两种描述的参量和相互的关系 422

第六节 弹塑性有限变形的Lagrangian描述法 422

一、概述 422

三、虚功方程 424

四、Lagrangian描述的刚度方程 425

五、增量形式的刚度方程 427

六、弹塑性材料的本构关系 430

七、外载荷的特定形式 433

描述法 436

一、虚功方程和基本公式 436

第七节 弹塑性有限变形的Euler 436

二、弹塑性有限变形Euler描述法的有限元方程 437

三、本构关系 441

四、单元刚度矩阵及其展开式 442

第八节 塑性有限元法应用于塑性成形过程的模拟和优化 447

一、概述 447

二、圆柱体镦粗过程的模拟 448

三、静液挤压工艺参数的优化 449

四、挤压模具型线的优化 450

五、预成形设计 451

六、塑性变形过程和变形过程的 454

热传导耦合计算 454

七、塑性有限元法应用于成形加工的计算实验 454

参考文献 455

第八章 金属板料成形理论 459

第一节 板料的成形性能 459

一、板料的塑性失稳 459

二、板料的塑性各向异性 463

三、板料的成形性能 467

一、杯形件拉深时的应变历史和 476

应变分布 476

第二节 板料成形过程分析 476

三、非圆形零件的拉深成形能力 480

二、拉入对轴对称板料零件成形能力的影响 486

第三节 板料成形的力学计算 490

一、各种板料成形工序的力学特点与分类 490

二、对于各向同性材料，求解轴对称平面应力问题的基本方程 494

三、考虑板料的各向异性时，求解轴对称平面应力问题的基本方程 502

四、板料在流体静压力下的液压 503

胀形 503

五、拉深工艺 506

六、通过等切面曲线凹模不带压 509

边圈的拉深工序 509

七、在内压力和轴向力作用下的 514

管材塑性成形 514

八、板料的塑性弯曲 518

参考文献 529

附录一 张量分析 530

一、概述 530

二、求和约定和置换符号 530

三、座标变换 531

四、Euclidean度量张量 533

五、标量、矢量的逆变分量和协变 534

分量 534

六、高阶张量场 535

七、几个重要的特殊张量 535

八、Descartes张量 536

十一、Descartes直角座标系中的 537

偏导数 537

十、张量的商律 537

九、张量缩并 537

十二、张量分量的几何描述 538

十三、物理分量 540

附录二 变分法 541

一、泛函的极值 541

二、预备定理 541

三、一维问题的Eulerian方程 542

四、平面问题的Eulerian方程 543

五、空间问题的Eulerian方程 544

六、求解变分问题的Ritz法 545

七、求解变分问题的有限元法 547