塑性成型力学原理PDF电子书下载

0 绪论 1

0.1 金属塑性成型的特点 1

0.2 塑性成型力学及基本研究内容 1

0.3 塑性成型的基本受力特点与成型方式 2

0.4 塑性成型力学的基本解法与发展方向 3

1 应力与应变 5

1.1 应力 5

1.1.1 应力状态的基本概念 5

1.1.2 点应力状态 7

1.2 主应力 9

1.2.1 主应力、应力张量不变量 9

1.2.2 应力椭球面 11

1.3 主剪应力 12

1.4 应力张量的分解 14

1.4.1 八面体面和八面体应力 14

1.4.2 应力张量的分解 15

1.4.3 主应力图与主偏差应力图 17

1.5 应变 18

1.5.1 应变状态的基本概念 18

1.5.2 几何方程 20

1.5.3 一点附近的应变分析 24

1.6 主应变、应变张量不变量 25

1.7 应变张量分解 26

1.8 主应变图 27

1.9 应变速率 28

1.9.1 锻压 29

1.9.2 轧制 30

1.9.3 拉伸 30

1.9.4 挤压 31

1.10 应变表示法 31

1.10.1 工程相对变形表示法 31

1.10.2 对数变形表示法 32

思考题 33

习题 34

2 变形力学方程 35

2.1 力平衡方程 35

2.1.1 直角坐标系的力平衡方程 35

2.1.2 用极坐标表示的力平衡方程 38

2.1.3 圆柱面坐标系的平衡方程 39

2.1.4 球面坐标系的平衡方程 40

2.2 应力边界条件及接触摩擦 41

2.2.1 应力边界条件方程 41

2.2.2 金属塑性加工中的接触摩擦 42

2.2.3 应力边界条件的种类 44

2.3 变形协调方程 44

2.4 屈服准则 45

2.4.1 屈服准则的含义 45

2.4.2 屈雷斯卡（Tresca）屈服准则（最大剪应力理论） 45

2.4.3 密赛斯（Mises）屈服准则（变形能定值理论） 46

2.4.4 屈服准则的几何解释 49

2.4.5 屈服准则的实验验证 51

2.4.6 屈服准则在材料成型中的实际运用 52

2.4.7 应变硬化材料的屈服准则 55

2.5 双剪应力屈服准则 57

2.5.1 屈服方程 57

2.5.2 几何描述与精度 57

2.5.3 比塑性功率 58

2.6 几何逼近屈服准则 58

2.6.1 屈服方程与轨迹 58

2.6.2 比塑性功率 61

2.6.3 实验验证 61

2.7 应力与应变的关系方程 62

2.7.1 弹性变形时的应力和应变关系 62

2.7.2 塑性应变时的应力和应变的关系 64

2.7.3 应力应变顺序对应规律及其应用 67

2.7.4 屈服椭圆图形上的应力分区及其与塑性变形时工件尺寸变化的关系 70

2.8 等效应力和等效应变 73

2.8.1 等效应力 74

2.8.2 等效应变 74

2.8.3 等效应力与等效应变的关系 76

2.8.4 σe-εe曲线——变形抗力曲线 77

2.9 变形抗力模型 80

2.9.1 变形抗力的概念及其影响因素 80

2.9.2 变形体的“模型” 83

2.9.3 变形抗力模型 85

2.10 平面变形和轴对称问题的变形力学方程 86

2.10.1 平面变形问题 87

2.10.2 轴对称问题 89

思考题 91

习题 92

3 工程法 94

3.1 工程法简化条件 94

3.2 圆柱体镦粗 97

3.2.1 接触表面压应力分布曲线方程 97

3.2.2 接触表面分区情况 98

3.2.3 平均单位压力计算公式及计算曲线 99

3.3 挤压 100

3.3.1 挤压力及其影响因素 100

3.3.2 棒材单孔挤压时的挤压力公式 102

3.3.3 多孔、型材挤压 106

3.3.4 管材挤压力公式 106

3.3.5 穿孔力公式 107

3.3.6 反向挤压力公式 109

3.4 拉拔 109

3.4.1 棒、线材拉拔力计算公式 110

3.4.2 管材空拉 115

3.4.3 管材有芯头拉拔 117

3.5 平砧压缩矩形件 122

3.5.1 无外端的矩形件压缩 122

3.5.2 平砧压缩矩形厚件 124

3.6 平辊轧制单位压力的计算 127

3.6.1 M.D.斯通（Stone）公式 128

3.6.2 А.И.采利柯夫（Целиков）公式 131

3.6.3 R.B.西姆斯（Sims）公式 135

3.6.4 S.艾克隆得（Ekelund）公式 137

3.7 电机传动轧辊所需力矩及功率 138

3.7.1 传动力矩的组成 138

3.7.2 轧制力矩的确定 139

3.7.3 附加摩擦力矩的确定 142

3.7.4 空转力矩的确定 142

3.7.5 静负荷图 143

3.7.6 可逆式轧机的负荷图 143

3.7.7 主电动机的功率计算 145

3.8 工程法实际应用实例——不对称轧制力的工程法求解 147

3.8.1 基本假定 147

3.8.2 单位压力分布求解 147

3.8.3 轧制力与力矩积分 150

3.8.4 实验验证 150

思考题 151

习题 151

4 滑移线理论及应用 152

4.1 平面塑性变形的基本方程式 152

4.2 滑移线场的基本概念 152

4.2.1 基本假设 152

4.2.2 基本概念 153

4.3 汉基（Heneky）应力方程 155

4.4 滑移线场的几何性质 158

4.5 H.盖林格尔（Geiringer）速度方程与速端图 161

4.5.1 盖林格尔速度方程 162

4.5.2 速端图 162

4.6 滑移线场求解的一般步骤及应力边界条件 166

4.6.1 滑移线场求解的一般步骤 166

4.6.2 应力边界条件 166

4.7 滑移线场的近似做法 170

4.7.1 按作图法绘制滑移线场 170

4.7.2 用数值法作近似的滑移线场 173

4.7.3 利用电子计算机作滑移线场 175

4.8 滑移线理论的应用实例 177

4.8.1 平冲头压入半无限体 177

4.8.2 平冲头压缩l/h＜1的厚件 181

4.8.3 平板间压缩l/h＞1的薄件 185

4.9 滑移线理论在轧、挤、压方面的应用实例 191

4.9.1 平辊轧制厚件（l／？＜1） 191

4.9.2 平辊轧制薄件（l／？＞1） 194

4.9.3 横轧圆坯 194

4.9.4 在光滑模孔中挤压（或拉拔）板条 195

4.10 滑移线场的矩阵算子法简介 197

4.10.1 矩阵算子法的发展概述 197

4.10.2 矩阵算子法的基本原理 198

思考题 201

习题 201

5 极限分析原理 203

5.1 极限分析的基本概念 203

5.2 虚功原理 204

5.2.1 虚功原理表达式 204

5.2.2 存在不连续时的虚功原理 205

5.3 最大塑性功原理 207

5.4 下界定理 211

5.5 上界定理 212

5.6 理想刚-塑性体解的唯一性定理 215

思考题 216

习题 217

6 上界法在成型中的应用 218

6.1 上界法简介 218

6.1.1 上界法解析的基本特点 218

6.1.2 上界法解析成型问题的范围 218

6.1.3 上界功率计算的基本公式 219

6.2 三角形速度场解析平面变形压缩实例 219

6.2.1 光滑平冲头压缩半无限体 219

6.2.2 在光滑平板间压缩薄件（l/h＞1） 221

6.3 三角形速度场解析粗糙辊面轧板 223

6.4 连续速度场解析扁料平板压缩 225

6.4.1 扁料平板压缩（不考虑侧面鼓形） 225

6.4.2 扁料平板压缩（考虑侧面鼓形） 227

6.5 楔形模平面变形拉拔和挤压 229

6.5.1 速度场的建立 230

6.5.2 上界功率及单位拉拔力 230

6.6 上界定理解析轴对称压缩圆环 232

6.6.1 子午面上速度不连续线为曲线 232

6.6.2 平行速度场解析圆环压缩 234

6.7 球面坐标系解析拉拔挤压圆棒（Avitzur B.） 236

6.7.1 速度场的确定 236

6.7.2 上界功率的确定 238

6.7.3 外功率以及单位变形力的确定 239

6.7.4 最佳模角或相对模长的确定 240

6.8 三角速度场解析轧制缺陷压合力学条件 241

6.8.1 三角形速度场 241

6.8.2 总功率与开裂条件 242

6.8.3 讨论 244

6.8.4 应用例 244

6.9 三角速度场求解精轧温升 245

6.9.1 导言 245

6.9.2 线材精轧变形 246

6.9.3 温升计算公式 248

6.9.4 计算与实测结果 249

6.10 连续速度场解析板带轧制 251

6.10.1 参数方程与速度场 251

6.10.2 上界功率及最小值 252

6.10.3 轧制力能参数 254

6.11 滑移线解与最小上界解一致证明实例 254

6.11.1 速度场的设定 254

6.11.2 上界功率 256

6.11.3 最小上界值 257

6.12 能量法及其应用 258

6.12.1 能量法简介 258

6.12.2 解析实例——二维厚板轧制 260

6.12.3 解析实例——三维厚板轧制 265

6.13 有限元法概述 272

6.13.1 基本内容 272

6.13.2 基本解析步骤与评价 273

思考题 274

习题 274

7 塑性成型基础实验 275

7.1 平面变形抗力K值测定 275

7.1.1 实验目的 275

7.1.2 实验原理 275

7.1.3 实验设备与材料 278

7.1.4 实验内容与步骤 278

7.1.5 实验报告要求 278

7.1.6 实验注意事项 279

7.2 外端和外摩擦对平板压缩矩形件单位压力的影响 279

7.2.1 实验目的 279

7.2.2 实验原理 279

7.2.3 实验设备与材料 282

7.2.4 实验内容与步骤 282

7.2.5 实验报告要求 283

7.2.6 实验注意事项 284

7.3 硬化曲线实验 284

7.3.1 实验目的 284

7.3.2 实验原理 284

7.3.3 实验设备、材料 286

7.3.4 实验内容与步骤 286

7.3.5 实验报告要求 287

7.4 常摩擦系数测定 287

7.4.1 实验目的 287

7.4.2 实验原理 287

7.4.3 实验设备、材料 288

7.4.4 实验内容与步骤 289

7.4.5 实验报告要求 289

7.5 镦粗不均匀变形研究 289

7.5.1 实验目的 289

7.5.2 实验原理 289

7.5.3 实验设备、材料 290

7.5.4 实验内容与步骤 290

7.5.5 实验报告要求 291

参考文献 292