0 绪论 1
0.1 金属的塑性成形及其特点 1
0.2 金属塑性成形的分类 1
0.2.1 按加工时工件的受力和变形方式分类 1
0.2.2 根据加工时工件的温度特征分类 4
0.3 本课程的目的及任务 4
1 应力理论 5
1.1 外力与应力 5
1.2 物体内应力状态 6
1.3 任意斜面上的应力确定 8
1.4 主应力、应力张量不变量和应力椭球面 9
1.4.1 主应力 9
1.4.2 应力张量不变量 10
1.4.3 应力椭球面 11
1.4.4 主应力图 12
1.5 主剪应力和最大剪应力 13
1.6 应力偏张量和球应力张量 14
1.7 八面体应力和等效应力 16
1.8 应力平衡方程 17
1.9 平面状态与轴对称状态 18
1.9.1 平面状态 18
1.9.2 轴对称状态 20
1.10 应力莫尔圆 21
1.10.1 应力莫尔圆符号规定 21
1.10.2 平面应力状态的莫尔圆 21
1.10.3 平面应变状态下的应力莫尔圆 22
1.10.4 三向应力莫尔圆 23
1.11 应力理论实例 24
思考题及习题 25
2 变形几何理论 28
2.1 位移 28
2.2 应变分量 28
2.3 应变分量与位移分量关系 30
2.4 应变分析 32
2.5 主应变、应变不变量、体积应变 33
2.6 应变张量、球应变张量与偏差应变张量 34
2.7 八面体应变和等效应变 35
2.8 变形连续条件 35
2.9 变形几何理论实例 36
思考题及习题 38
3 屈服条件 39
3.1 屈服准则的概念 39
3.1.1 有关材料性质的一些基本概念 39
3.1.2 屈服准则 40
3.2 屈雷斯加屈服准则 40
3.3 米塞斯屈服准则 41
3.4 屈服准则几何表达 42
3.5 硬化材料的屈服准则简介 44
3.6 屈服条件实例 45
思考题及习题 45
4 塑性本构关系 47
4.1 弹性本构关系 47
4.2 塑性变形时应力应变的关系特点 50
4.2.1 加载路径与加载历史 50
4.2.2 加载与卸载准则 51
4.3 增量理论 51
4.3.1 列维-米塞斯（Levy-Mises）增量理论 52
4.3.2 应力应变速率关系方程（Saint-Venant塑性流动理论） 54
4.3.3 普朗特-路埃斯（Prandtl-Reuss）增量理论 54
4.4 塑性变形的全量理论（形变理论） 55
4.5 真实应力-应变曲线 57
4.5.1 基于拉伸试验确定的应力-应变曲线 57
4.5.2 基于单向压缩试验确定的应力-应变曲线 60
4.5.3 基于平面应变压缩确定的应力-应变曲线 61
4.5.4 基于双向等拉实验确定的应力-应变曲线 62
4.5.5 真实应力-应变曲线与数学模型 63
4.6 塑性本构关系实例 64
思考题及习题 65
5 金属塑性加工中的摩擦与润滑 66
5.1 金属塑性加工中摩擦的特点与作用 66
5.1.1 塑性成形时摩擦的特点 66
5.1.2 外摩擦在压力加工中的作用 66
5.2 金属塑性加工中的摩擦与润滑理论 67
5.2.1 摩擦的分类 67
5.2.2 塑性加工时接触表面摩擦力的计算 68
5.3 影响摩擦的主要因素 69
5.3.1 金属的种类和化学成分 69
5.3.2 工具材料及其表面状态 69
5.3.3 接触面上的单位压力 69
5.3.4 变形温度 69
5.3.5 变形速度 70
5.3.6 润滑剂 70
5.4 摩擦系数测定 70
5.4.1 夹钳轧制法 71
5.4.2 楔形件压缩法 72
5.4.3 圆环镦粗法 73
思考题及习题 75
6 主应力法 76
6.1 概述 76
6.1.1 主应力法解题的基本原理 76
6.1.2 平面应变问题基本方程的简化 77
6.1.3 轴对称问题基本方程的简化 78
6.2 直角坐标平面应变问题解析 79
6.2.1 低摩擦条件下镦粗矩形件时，接触面上单位压力分布 79
6.2.2 高摩擦条件下镦粗矩形件时，接触面上单位压力分布 80
6.2.3 混合摩擦条件下的压缩 81
6.3 圆柱坐标平面应变问题解析 83
6.3.1 圆盘压缩时的压力分布及变形力 83
6.3.2 无硬化的圆棒拉拔时的应力 85
6.3.3 杯形件不变薄拉深时的应力 86
6.3.4 半圆形砧拔长时的应力 86
思考题及习题 88
7 滑移线理论及应用 90
7.1 滑移线场的基本概念 90
7.1.1 平面变形应力特点 90
7.1.2 滑移线概念与滑移线微分方程 91
7.1.3 α与β滑移线命名和ω线的规定 92
7.2 汉盖（Hencky）应力方程——滑移线沿线力学方程 93
7.3 滑移线的几何性质 94
7.3.1 汉盖第一定理 94
7.3.2 汉盖第二定理 95
7.4 应力边界条件和滑移线场的建立 96
7.4.1 塑性区的应力边界条件 96
7.4.2 几种滑移线场 98
7.5 滑移线场的速度场理论 101
7.5.1 盖林格尔（H.Geiringer）速度方程 101
7.5.2 速度间断 102
7.5.3 速度矢端图（速端图） 102
7.6 滑移线场应用求解实例 104
7.7 滑移线场绘制的数值计算方法 109
7.7.1 特征线问题 109
7.7.2 特征值问题 111
7.7.3 混合问题 112
7.7.4 数值计算方法实例 112
思考题及习题 116
8 功及上限法求解 118
8.1 功平衡法 118
8.2 极值原理及上限法 120
8.2.1 虚功原理 121
8.2.2 最大散逸功原理 121
8.2.3 上限定理 122
8.3 Johnson上限模式及应用 123
8.3.1 Johnson上限模式 123
8.3.2 速度间断面及其速度特性 125
8.3.3 速端图及速度间断量的计算 125
8.3.4 速端图的简单记号 126
8.3.5 Johnson上限模式求解应用 127
8.4 Avitzur连续速度场上限模式及应用 133
8.4.1 平锤压缩板坯 134
8.4.2 宽板平辊轧制 136
思考题及习题 140
9 金属的塑性 142
9.1 金属塑性的基本概念及测定方法 142
9.1.1 金属塑性的基本概念 142
9.1.2 金属塑性的测定方法 142
9.1.3 塑性图 145
9.2 影响塑性的主要因素及提高塑性的途径 146
9.2.1 影响塑性的内部因素 146
9.2.2 影响金属塑性的外部因素 149
9.2.3 提高金属塑性的主要途径 154
9.3 金属的超塑性 154
9.3.1 超塑性的种类 155
9.3.2 细晶超塑性的特征 156
9.3.3 细晶超塑性变形的机制 157
9.3.4 影响超塑性的主要因素 158
9.3.5 超塑性的应用 159
思考题及习题 160
10 金属塑性变形的物理本质 162
10.1 单晶体的塑性变形 162
10.1.1 滑移 162
10.1.2 孪生 166
10.1.3 扭折带和形变带 168
10.2 多晶体塑性变形 169
10.2.1 多晶体的塑性变形机制 169
10.2.2 多晶体塑性变形的特点 170
10.2.3 多晶体的屈服与形变时效 172
10.3 金属在塑性变形中的硬化 174
10.3.1 单晶体的加工硬化 174
10.3.2 多晶体金属的硬化 176
10.3.3 影响加工硬化的因素 176
10.4 金属塑性变形的不均匀性与残余应力 178
10.4.1 金属塑性变形的不均匀性 178
10.4.2 基本应力与附加应力 178
10.4.3 残余应力 179
思考题及习题 179
11 金属塑性变形对组织性能的影响 180
11.1 冷变形中组织性能变化 180
11.1.1 冷变形中组织变化 180
11.1.2 性能的变化 182
11.2 冷变形金属在加热时的组织性能变化 183
11.2.1 回复与再结晶概念 183
11.2.2 回复 184
11.2.3 再结晶 185
11.2.4 晶粒长大 188
11.3 金属在热变形过程中的回复及再结晶 189
11.3.1 动态回复和动态再结晶 189
11.3.2 热加工中断后的静态回复和再结晶 196
11.4 热变形过程中金属组织性能的变化 197
11.4.1 热加工变形中金属组织性能的变化 197
11.4.2 热加工过程的实验分析 198
11.5 温加工变形中组织性能的变化 202
思考题及习题 203
12 金属在加工变形中的断裂 204
12.1 断裂的物理本质 204
12.1.1 断裂的基本类型 204
12.1.2 断裂过程与物理本质 205
12.1.3 金属断裂的基本过程 205
12.2 影响断裂类型的因素 207
12.3 塑性加工中金属的断裂 207
12.3.1 镦粗饼材时侧面纵裂 207
12.3.2 锻压延伸（或拔长）时的内部纵裂 209
12.3.3 锻压延伸及轧制时产生的内部横裂 211
12.3.4 锻压延伸及轧制时产生的角裂 211
12.3.5 锻压延伸及轧制时产生的端裂（劈头） 212
12.3.6 轧板时的边裂和薄件的中部开裂 212
12.3.7 挤压和拉拔时产生的主要断裂 212
思考题及习题 213
参考文献 214