金属零件热处理应力与变形的计算PDF电子书下载

第一章 应力状态 1

1-1外力、内力和应力 1

1-2直角坐标系中一点的应力状态 4

一、应力分量及应力张量 4

二、质点在任意切面上的应力 6

三、应力的坐标变换 8

四、主应力和应力不变量 11

五、应力球张量、应力偏张量及应力偏张量的不变量 13

六、八面体应力和等效应力 17

1-3应力平衡微分方程（平衡方程） 19

1-4平面应力状态 22

第二章 应变状态 24

2-1变形概念与小变形分析 24

一、小应变 25

二、质点的应变状态和应变张量 26

三、位移分量与几何方程 27

四、变形连续方程（相容方程） 30

五、主应变、应变张量不变量 32

六、应变偏张量和球张量 八面体应变和等效应变 32

2-2应变增量和应变速率张量 35

一、全量应变和应变增量的基本概念 35

二、速度分量 36

三、应变增量 37

四、应变速率张量 38

2-3平面应变状态 39

第三章 屈服条件 41

3-1屈服准则，屈服函数 41

3-2屈服表面，屈服轨迹 42

3-3 Tresca屈服条件（屈服准则） 47

3-4 Mises屈服条件（屈服准则） 50

3-5应变强化材料的屈服条件 53

第四章 应力应变关系 58

4-1弹性应力应变关系 58

4-2简单应力状态的物理方程 61

一、加载模型 61

二、强化后卸载，再反向加载的模型 63

4-3复杂应力状态的强化条件 64

一、等向强化条件 65

二、随动强化条件 68

4-4复杂应力下塑性状态的物性方程 70

一、Drucker定理和加载面特点 70

二、塑性状态应力应变关系一般式 72

三、理想塑性材料的物性方程 74

四、应变强化材料的物性方程 77

第五章 淬火过程应力应变计算力学模型 79

5-1淬火过程中应力应变弹性关系 79

5-2淬火过程中应力应变塑性关系 81

5-3淬火过程物性方程 89

一、总应变增量 89

二、弹性应变增量 89

三、塑性应变增量 89

四、热膨胀应变增量 90

五、相变应变增量 90

六、相变诱发塑性应变增量 90

七、物性方程的建立 90

5-4淬火过程应力应变计算所需其他力学方程 91

一、平衡方程 91

二、几何方程 92

三、相容方程 92

四、边界条件 93

5-5关于粘性流动的考虑 94

第六章 有限元法及其在热处理应力应变计算中的应用 97

6-1弹性有限元的基本方法 97

一、有限元法概述 98

二、位移模式 应力矩阵 99

三、单元刚度矩阵 104

四、载荷向节点的移置 107

五、整体分析 整体刚度矩阵 110

6-2用弹性有限元法计算热应力 112

6-3用弹塑性有限元法计算热处理应力应变 117

一、弹塑性应力应变关系的有限元矩阵表示 117

二、弹塑性有限元解题步骤 119

三、弹塑性有限元计算程序框图 122

四、计算中的有关问题 126

6-4淬火过程有限元法应用实例和单元类型、形状与尺寸的考虑 129

第七章 相变与相变计算 132

7-1相变、组织与相变应力 132

一、平衡相变与平衡组织 133

二、非平衡相变与马氏体 137

三、相变应力（组织应力） 140

7-2相变动力学（相变计算） 141

一、等温综合动力学曲线 141

二、扩散型相变动力学 144

三、马氏体形成动力学 146

7-3相变对材料力学特性的影响 148

7-4应力诱发相变与相变诱发塑性 149

一、相变塑性现象与机制 149

二、Greenwood-Johnson模型及其修正 150

三、由于屈服应力降低而产生相变塑性的模型 154

四、因择优取向产生相变塑性的模型 157

7-5应力对相变的其他影响 157

一、应力对M：点的影响 158

二、应力对马氏体转变动力学的影响 159

三、应力对扩散相变的影响 160

第八章 淬火应力应变计算所需性能数据 162

8-1被淬火材料的力学性能 162

一、加工硬化系数 163

二、屈服强度 165

三、弹性模量 166

四、泊桑比 167

8-2被淬火材料的物理性能 167

一、比热 167

二、密度 168

三、热导率 168

四、膨胀系数 169

五、相变应变 170

8-3与淬火介质冷却特性有关的物理性能 171

一、淬火介质对工件的冷却机制 172

二、常用淬火介质的冷却特性 174

三、表面传热系数 177

第九章 淬火过程中温度分布计算方法 182

9-1温度分布计算的经典方法 183

一、无内部热源时的情形 183

二、有内部热源时的情形 187

9-2温度分布计算的有限差分法 189

一、有限差分法的基本概念 189

二、有限差分法在温度计算中的应用 193

9-3温度分布计算的有限元法 196

9-4温度分布的实验测量 199

第十章 圆柱体零件淬火过程的应力和应变计算 202

10-1计算模型 202

一、温度分布计算模型 202

二、相变计算模型 204

三、应力应变计算模型 204

10-2计算结果 205

一、珠光体转变的应力计算结果 205

二、马氏体转变的应力计算结果 211

10-3圆柱体淬火过程中应力产生过程分析 216

10-4残余应力分布 220

一、纯铁 221

二、中碳钢 221

三、合金钢 225

10-5圆柱体尺寸对淬火应力的影响 228

10-6圆柱体零件应力应变计算存在的问题 231

一、淬火过程中应力与应变的关系问题 231

二、计算模型进一步完善的问题 232

第十一章 平板状零件淬火过程的应力和应变计算 235

11-1计算方法 235

一、解析法 235

二、有限差分法 237

11-2计算结果 239

一、试样及处理条件 239

二、温度计算 239

三、应力应变计算 240

四、计算所用性能数据 241

五、计算结果 241

11-3钢板淬火后的残余应力和应变分布 242

11-4铝合金板及不锈钢板淬火后的残余应力分布 245

一、铝合金及不锈钢板淬火后的残余应力分布 245

二、淬火后的塑性变形对残余应力分布的影响 247

11-5自由边界对淬火应力的影响 249

11-6相变塑性和粘性流动对钢板淬火应力的影响 253

一、相变塑性对钢板淬火应力的影响 253

二、粘性流动对钢板淬火应力的影响 257

第十二章 表面硬化处理过程的应力应变计算 260

12-1渗碳圆柱体淬火过程的应力应变计算 260

一、计算方法 260

二、计算结果 261

三、应力和变形产生过程的分析 263

12-2渗碳齿轮淬火过程的应力与变形计算 266

一、试样及应力计算方法 266

二、应力计算结果及分析 268

三、变形计算 270

12-3感应淬火过程的应力计算 273

一、计算方法 273

二、计算结果 274

12-4激光淬火过程的应力计算 281

一、计算方法 281

二、计算结果 284

第十三章 应力的实验测定 287

13-1镗孔法 288

13-2研坑法 291

13-3X射线法 292

一、x射线应力测定原理 293

二、沿层深分布的应力测定 298

本书常用主要物理量符号意义表 301

附录Ⅰ角标符号及求和约定 305

附录Ⅱ张量简介 307

主要参考文献 315