第1章 概述 1
1.1 金属塑性成形的特点及分类 1
1.1.1 金属塑性成形的特点 1
1.1.2 金属塑性成形的分类 2
1.2 金属塑性成形问题的主要求解方法 2
1.2.1 主应力法 3
1.2.2 滑移线法 3
1.2.3 极限分析法 3
1.2.4 视塑性法 3
1.2.5 有限差分法 4
1.2.6 有限元法 4
1.2.7 边界元法 5
1.3 塑性成形有限元数值模拟关键技术 5
1.3.1 塑性成形有限元模拟技术概述 5
1.3.2 塑性成形过程有限元建模关键技术 6
第2章 金属塑性变形力学基础 10
2.1 金属塑性变形的物理基础 10
2.1.1 塑性的基本概念及塑性指标 10
2.1.2 塑性变形的基本形式 12
2.1.3 影响塑性的主要因素 13
2.2 应力分析 18
2.2.1 外力分析 18
2.2.2 点的应力状态分析 18
2.2.3 应力平衡微分方程 24
2.3 应变分析 25
2.3.1 位移和应变 25
2.3.2 点的应变状态分析 28
2.3.3 塑性变形时的体积不变条件 29
2.3.4 点的应变状态与应力状态比较 30
2.3.5 小应变几何方程 32
2.4 平面问题和轴对称问题 33
2.4.1 平面应力问题 33
2.4.2 平面应变问题 34
2.4.3 轴对称问题 35
2.5 屈服准则 37
2.5.1 屈服准则的概念 37
2.5.2 Tresca屈服准则 37
2.5.3 Mises屈服准则 38
2.5.4 屈服准则的几何描述 39
2.5.5 应变硬化材料的屈服准则 41
2.6 塑性变形时的本构关系 42
2.6.1 弹性变形时的应力应变关系 42
2.6.2 塑性应力应变关系的特点 43
2.6.3 塑性变形的增量理论 44
2.6.4 塑性变形的全量理论 46
2.6.5 材料的真实应力-应变曲线 47
第3章 有限元法基础 53
3.1 有限元法的基本概念 53
3.2 矩阵符号介绍 54
3.3 有限元的一般化理论基础 55
3.3.1 微分方程的等效积分形式 55
3.3.2 加权余量法 56
3.3.3 变分原理和里兹法 57
3.3.4 能量变分原理 58
3.4 有限元法的求解步骤 59
3.4.1 连续介质的离散化 59
3.4.2 选择位移函数 63
3.4.3 建立单元刚度矩阵 66
3.4.4 单元刚度矩阵的组装及整体分析 69
3.5 线弹性平面问题的有限元法 74
3.5.1 三角形常应变单元 75
3.5.2 单元刚度矩阵和整体刚度矩阵 79
3.6 轴对称问题的有限元法 81
3.6.1 单元离散化 81
3.6.2 三结点轴对称单元的位移函数 82
3.6.3 三结点对称单元应变与应力 83
3.6.4 三结点轴对称单元的单元刚度矩阵 84
3.6.5 三结点轴对称单元的整体刚度矩阵和载荷列阵 85
3.7 空间问题的有限元法 85
3.7.1 四面体常应变单元的位移函数 85
3.7.2 四面体常应变单元的应变矩阵 87
3.7.3 四面体常应变单元的弹性矩阵 88
3.7.4 四面体常应变单元的单元应力矩阵、刚度矩阵 88
3.7.5 四面体常应变单元的单元等效结点载荷向量 89
第4章 金属塑性成形弹塑性有限元分析 91
4.1 小变形弹塑性有限元分析 91
4.1.1 弹塑性有限元分析的本构关系 91
4.1.2 弹塑性有限元分析本构方程的解法 96
4.2 有限变形弹塑性有限元分析 101
4.2.1 有限变形问题的应变和应力 101
4.2.2 有限变形问题的本构方程 112
4.2.3 有限变形问题的有限元方程 114
4.3 动力分析法 120
4.3.1 有限元方程 120
4.3.2 动力分析有限元方程的求解方法 123
4.3.3 静力分析的显式积分法——动力松弛法 128
第5章 金属塑性成形刚塑性有限元分析 130
5.1 刚（黏）塑性变分原理 130
5.1.1 基本方程和边界条件 130
5.1.2 理想刚塑性材料的变分原理 131
5.1.3 刚塑性材料完全广义变分原理 133
5.1.4 刚塑性材料不完全广义变分原理 133
5.1.5 刚黏塑性材料的变分原理 135
5.2 刚塑性有限元求解的基本公式 136
5.2.1 离散化 136
5.2.2 刚塑性有限元基本公式 136
5.2.3 刚塑性问题分析步骤 139
5.3 刚塑性有限元法计算中的几个特殊问题 140
5.3.1 初始速度场 140
5.3.2 收敛判据 141
5.3.3 摩擦条件 142
5.3.4 刚塑性交界面处理 142
5.3.5 速度奇异点的处理 143
5.3.6 有限元网格的重划分 143
5.4 刚黏塑性有限元分析 144
5.4.1 刚黏塑性问题描述 144
5.4.2 刚黏塑性材料的本构关系 145
5.5 热力耦合分析的有限元法 146
5.5.1 热传导问题的基本方程 146
5.5.2 热传导问题的单元分析及求解方程 147
5.5.3 变形与传热过程的耦合分析 149
第6章 晶体塑性有限元数值模拟 151
6.1 晶体塑性理论基础 151
6.1.1 晶体塑性变形运动学 151
6.1.2 晶体弹性本构关系 153
6.1.3 晶体弹塑性本构关系 154
6.1.4 剪应变速率的计算 155
6.1.5 滑移系硬化模型 156
6.2 基于位错密度的晶体塑性本构理论 157
6.2.1 基于无符号位错密度的本构理论 157
6.2.2 基于带符号位错密度的本构理论 167
6.3 大规模的晶体塑性理论 171
6.3.1 大规模塑性仿真的特殊性 172
6.3.2 宏观织构的离散 172
6.3.3 均匀化方法 183
6.4 率相关晶体塑性有限元方法的实现 192
第7章 ABAQUS软件简介及使用方法 196
7.1 ABAQUS软件简介 196
7.1.1 ABAQUS总体介绍 196
7.1.2 ABAQUS基础 196
7.1.3 ABAQUS的主要模块 199
7.1.4 ABAQUS帮助文档及支持服务 201
7.2 ABAQUS分析实例 201
7.2.1 线性静力学分析 202
7.2.2 非线性分析 215
7.2.3 接触工程分析 223
参考文献 236