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第1章 绪论 1

1.1 金属塑性成形的特点和分类 3

1.1.1 特点 3

1.1.2 分类 4

1.2 金属塑性成形技术现状与发展趋势 8

1.3 金属塑性成形原理课程的任务 9

思考与练习题 10

第2章 金属塑性变形的力学基础 11

2.1 金属塑性成形过程中的应力分析 13

2.1.1 接触力 14

2.1.2 体积力 16

2.2 变形体内一点的应力状态分析 17

2.2.1 内力和应力 17

2.2.2 物体内任一点的应力状态 19

2.2.3 主应力和应力不变量 20

2.2.4 应力椭球面 22

2.2.5 主应力图 23

2.2.6 主切应力和最大切应力 23

2.2.7 应力偏张量和应力球张量 25

2.2.8 八面体应力和等效应力 29

2.2.9 应力平衡微分方程 31

2.2.10 应力莫尔圆 32

2.3 变形体内质点的应变状态分析 37

2.3.1 质点的位移和应变 38

2.3.2 主应变、应变张量不变量、主切应变和最大切应变、应变偏张量和应变球张量、主切应变简图 44

2.3.3 八面体应变和等效应变 46

2.3.4 位移分量和应变分量的关系——小变形几何方程 47

2.3.5 应变连续方程 49

2.3.6 应变增量和应变速率张量 50

2.3.7 塑性加工中常用变形程度的表达式 54

2.3.8 塑性变形体积不变条件 56

2.3.9 平面变形和轴对称变形 59

2.4 屈服准则 60

2.4.1 屈雷斯加塑性条件 60

2.4.2 米塞斯塑性条件 60

2.4.3 米塞斯屈服准则的物理意义 61

2.5 塑性变形的应力应变关系（本构关系） 62

2.5.1 弹性变形时的应力应变关系 62

2.5.2 塑性应力应变关系的特点 64

2.5.3 塑性变形的增量理论 65

2.5.4 塑性变形的全量理论 68

2.6 金属材料的实际应力-应变曲线 71

2.6.1 实验时的拉伸试验曲线 71

2.6.2 实际应力-应变曲线 72

2.6.3 金属塑性成形中的加工硬化和硬化曲线 72

2.6.4 包申格效应 74

思考与练习题 74

第3章 影响金属塑性变形的因素及缺陷分析 75

3.1 最小阻力定律 77

3.2 影响金属塑性和塑性变形及流动的因素 81

3.2.1 塑性、塑性指标和塑性图 81

3.2.2 变形条件对金属塑性的影响 83

3.2.3 化学成分和组织对塑性的影响 87

3.2.4 提高金属塑性的途径 89

3.2.5 摩擦对金属塑性变形和流动的影响 89

3.2.6 工具形状对金属塑性变形和流动的影响 90

3.2.7 金属各部分之间的关系对塑性变形和流动的影响 92

3.2.8 金属本身性质不均匀对塑性变形和流动的影响 93

3.3 加工硬化 93

3.3.1 加工硬化的现象和机理 93

3.3.2 加工硬化的效果及运用 93

3.4 不均匀变形、附加应力和残余应力 95

3.4.1 均匀变形与不均匀变形 95

3.4.2 附加应力 95

3.4.3 残余应力 96

3.5 金属的断裂 97

3.5.1 塑性成形锻造时金属的断裂 97

3.5.2 塑性加工挤压时金属的断裂 99

3.6 塑性成形件中的折叠 100

3.6.1 折叠特征 100

3.6.2 折叠的类型及其形成原因 100

3.7 塑性加工中的失稳 102

3.7.1 拉伸失稳 102

3.7.2 压缩失稳 103

3.8 金属塑性成形中的摩擦和润滑 104

3.8.1 塑性成形时摩擦的分类和机理 105

3.8.2 塑性成形中摩擦的特点及其影响 106

3.8.3 描述接触表面上摩擦力的数学表达式 107

3.8.4 影响摩擦的因数 107

3.8.5 金属塑性成形中的润滑 108

3.8.6 不同塑性加工条件下的摩擦因数 111

思考与练习题 112

第4章 金属塑性成形的工程法解析 113

4.1 主应力法的基本原理 115

4.2 镦粗变形 116

4.2.1 长矩形板镦粗 116

4.2.2 圆柱体镦粗 118

4.3 圆筒形件拉深 121

4.3.1 拉深时的应力和应变状态 122

4.3.2 拉深过程的力学分析 123

4.3.3 筒壁传力区的受力分析 126

思考与练习题 128

第5章 塑性成形的滑移线场理论 129

5.1 理想刚塑性平面应变问题 131

5.1.1 平面变形应力状态 131

5.1.2 滑移线与滑移线场的基本概念 132

5.1.3 α滑移线和β滑移线及ω夹角 133

5.1.4 滑移线的微分方程 134

5.2 汉基应力方程 134

5.3 滑移线的基本性质 135

5.3.1 滑移线的沿线特性 135

5.3.2 滑移线的跨线性质 136

5.4 塑性区的应力边界条件 137

5.5 滑移线场的建立方法 139

5.5.1 常见的滑移线场 139

5.5.2 滑移线场的数值积分法和图解法 141

5.6 滑移线法理论在塑性成形中的应用 142

思考与练习题 143

第6章 塑性成形问题的其他方法 145

6.1 变形功法及应用 147

6.1.1 变形功法的基本原理 147

6.1.2 应用举例 148

6.2 Johnson上限模式及应用 149

6.2.1 Johnson上限模式的基本原理 150

6.2.2 Johnson上限模式解析成形问题的能力 150

6.2.3 Johnson上限法解析成形问题的基本步骤 150

6.2.4 应用举例 151

思考与练习题 152

第7章 金属塑性成形CAE分析 153

7.1 有限元基本思想 155

7.1.1 有限元法的主要特点 155

7.1.2 有限元法的计算步骤 155

7.2 基于LS-DYNA3D的金属塑性分析方法 157

7.2.1 LS-DYNA的特色和功能 157

7.2.2 ANSYS与LS-DYNA的关系 157

7.3 筒形件拉深有限元模拟分析 161

7.3.1 筒形件拉深模具及材料参数 161

7.3.2 交互式操作分析 161

7.4 一字型旋杆工件头部轧制成形 189

7.4.1 一字型旋杆工件头部轧制成形分析 189

7.4.2 一字型旋杆工件头部轧制成形分析说明 189

7.4.3 交互式操作分析 190

思考与练习题 210

参考文献 212