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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