塑性成形原理

绪论. 1

第1章 金属塑性成形的物理基础 6

1.1 金属的晶体结构 6

1.1.1 三种典型的晶胞结构 6

1.1.2 实际金属的晶体结构 8

1.2 单晶体的塑性变形 10

1.2.1 滑移 10

1.2.2 孪生 12

1.3 位错理论的基本概念 13

1.3.1 理想晶体的剪切强度——位错概念的提出 13

1.3.2 柏氏矢量 15

1.3.3 位错的运动 16

1.3.4 位错增殖 18

1.4 多晶体的塑性变形 19

1.4.1 多晶体的变形方式 19

1.4.2 多晶体的变形特点 20

1.4.3 多晶体变形后的组织和性能 20

1.5 加工硬化 21

1.5.1 单晶体的加工硬化 21

1.5.2 多晶体的加工硬化 22

.1.6 回复和再结晶 22

1.6.1 冷变形金属的静态回复和静态再结晶 22

1.6.2 动态回复和动态再结晶 24

1.6.3 再结晶图 25

1.7 金属的塑性和影响因素 25

1.7.1 塑性和塑性指标 26

1.7.2 化学成分和组织结构对塑性的影响 27

1.7.3 变形温度对塑性的影响 29

1.7.4 变形速度对塑性的影响 30

1.7.5 应力状态对塑性的影响 31

1.7.6 提高金属塑性的途径 33

1.7.7 金属的超塑性 33

思考题与习题 35

第2章 金属塑性成形的力学基础 36

2.1 应力分析的基本概念 36

2.1.l 外力 36

2.1.2 应力(内力) 36

2.1.3 应力状态 37

2.2 点的应力状态分析 38

2.2.1 直角坐标系中的应力分量和应力张量 38

2.2.2 任意斜面上的应力 39

2.2.3 主应力和应力不变量 41

2.2.4 主剪应力和最大剪应力 44

2.2.5 应力球张量和应力偏张量 46

2.2.6 八面体应力和等效应力 47

2.2.7 应力莫尔圆 49

2.2.8 应力平衡微分方程 50

2.2.9 特殊应力状态 52

2.3 点的应变状态分析 57

2.3.1 应变 57

2.3.2 点的应变状态及应变张量 59

2.3.3 位移分量和小变形几何方程 62

2.3.4 应变连续方程 63

2.3.5 塑性变形时的体积不变条件 65

2.3.6 应变张量的性质与特性 65

2.3.7 应变增量和应变速率 68

2.3.8 特殊应变状态 72

2.3.9 变形程度的三种表达方式 72

2.4 屈服条件 74

2.4.1 屈雷斯加屈服条件 75

2.4.2 米塞斯屈服条件 76

2.4.3 屈服条件的几何表达——屈服轨迹和屈服表面 77

2.4.4 中间主应力的影响和屈服条件的简化形式 82

2.4.5 屈服条件的实验验证 83

2.4.6 屈服条件简介.. 85

2.5 塑性应力应变关系 86

2.5.1 弹性应力应变关系 86

2.5.2 弹性应变能 87

2.5.3 塑性应力应变关系的特点 88

2.5.4 塑性变形的增量理论 90

2.5.5 塑性变形的全量理论(形变理论) 93

2.5.6 最大塑性功(散逸功)原理 95

2.6 真实应力-应变曲线 97

2.6.1 拉伸试验曲线 98

2.6.2 压缩试验曲线 101

2.6.3 真实应力-应变曲线的简化形式 103

2.7 金属塑性成形中的摩擦和润滑 106

2.7.1 塑性成形时摩擦的特点及其影响 106

2.7.2 塑性成形时摩擦的分类及机理 107

2.7.3 塑性成形时摩擦力的表达式 109

2.7.4 影响摩擦系数的主要因素 109

2.7.5 摩擦系数的测定方法 111

2.7.6 塑性成形时的润滑 114

2.7.7 不同塑性加工条件下的摩擦系数 116

思考题与习题 117

第3章 金属塑性成形工序的力学分析及近似解析法 121

3.1 变形力与单位变形力 121

3.2 主应力法 124

3.2.1 主应力法的基本原理 124

3.2.2 平行模板间圆柱体镦粗 125

3.2.3 半圆型砧拔长 128

3.3 工程计算法 129

3.3.1 方法要点 129

3.3.2 结果分析 131

思考题与习题 132

第4章 滑移线场理论 133

4.1 理想刚塑性平面应变问题 133

4.1.1 平面应变状态下的应力状态 134

4.1.2 滑移线与滑移线场的概念 136

4.1.3 理想刚塑性平面应变问题的基本方程 137

4.2 滑移线的性质 138

4.2.1 亨基应力方程 138

4.2.2 亨基第一定理 139

4.2.3 亨基第二定理 139

4.3 常见的应力边界条件 140

4.4 常见的滑移线场 142

4.5 滑移线法解题实例 143

4.5.1 受内压无限长厚壁筒问题 143

4.5.2 平冲头压入半无限体问题 145

4.6 建立滑移线场的电子计算机方法 146

4.6.1 滑移线方程的数学意义 146

4.6.2 数值积分法及三类边值问题 147

4.6.3 图解法 151

4.6.4 计算机辅助建立滑移线场 156

思考题与习题 159

第5章 上限法 161

5.1 极值原理及上限法 161

5.2 速度间断面及其速度特性 163

5.2.1 速度间断面 163

5.2.2 速端图及速度间断量的计算 164

5.3 johnson上限模式及应用 166

5.4 avitzur上限模式及应用 169

5.4.1 直角坐标平面应变问题——考虑侧鼓时板坯的平锤压缩 170

5.4.2 极坐标平面应变问题——宽板的平辊轧制 173

5.4.3 圆柱坐标轴对称问题——圆盘的镦粗 177

5.4.4 球坐标轴对称问题——圆棒的拉拔或挤压 178

5.5 变形功法 181

5.5.1 变形功法的基本原理 182

5.5.2 计算举例 183

思考题与习题 184

附录a 金属塑性成形原理实验选编 187

附录b 研究生入学考试(金属塑性加工原理)试题选编 196

参考文献... 206