材料加工力學(xué)課程教學(xué)大綱

1、材料加工力學(xué)課程教學(xué)大綱課程名稱：材料加工力學(xué)英文名稱：Mechanics for Materials Processing 課程編號(hào)：x2010311學(xué) 時(shí) 數(shù)：40其中實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）學(xué)時(shí)數(shù)： 4 課外學(xué)時(shí)數(shù)：學(xué) 分 數(shù)：2.5適用專業(yè)：材料科學(xué)與工程專業(yè)（材料加工工程方向）一、課程的性質(zhì)和任務(wù)本課程是材料科學(xué)與工程（材料加工工程方向）專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)理論課，目的在于使本學(xué)科本科生了解材料加工必要的力學(xué)知識(shí)，為以金屬材料為主的塑性加工成形過程的力能計(jì)算、變形計(jì)算和計(jì)算機(jī)模擬打下必要的專業(yè)理論基礎(chǔ)。本課程的主要內(nèi)容為材料的塑性加工力學(xué)，首先從應(yīng)力和應(yīng)變分析入手，建立求解塑性加工成形問題的基本

2、方程，進(jìn)而結(jié)合塑性加工實(shí)際講解了主要解析方法：工程法、滑移線法和上界法，并給出了許多實(shí)例。二、課程教學(xué)內(nèi)容的基本要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)（1） 緒論（2學(xué)時(shí)）從金屬塑性加工過程的概念出發(fā)，了解工件的兩種不同成形方式?；境尚畏绞桨ㄥ懺?、軋制、擠壓、拉拔、沖壓、拉伸成形、彎曲和剪切等；組合成形方式包括鍛造-軋制、軋制-擠壓、拉拔-軋制、軋制-彎曲、軋制-剪切等。按變形時(shí)的溫度特征分為熱變形、冷變形和溫變形。（2）應(yīng)力與應(yīng)變（8學(xué)時(shí)）掌握應(yīng)力、點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)、主應(yīng)力、應(yīng)力張量不變量、偏差應(yīng)力分量和球應(yīng)力分量的概念以及主應(yīng)力圖；掌握應(yīng)變、主應(yīng)變、應(yīng)變張力不變量、應(yīng)變張量分解、一點(diǎn)附近的應(yīng)變分析和主應(yīng)變圖，掌握

3、變形與位移方程關(guān)系方程的數(shù)學(xué)表達(dá)和相互間的關(guān)聯(lián)。了解應(yīng)力坐標(biāo)變換、應(yīng)力橢球面、應(yīng)變速率概念，了解變形表示法、應(yīng)力應(yīng)變曲線和變形體模型。重點(diǎn)：本章節(jié)為本課程的基礎(chǔ)內(nèi)容，必須深入理解和全面掌握；其中一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式、特征方程、應(yīng)力張量不變量、主剪應(yīng)力、偏差應(yīng)力分量等需重點(diǎn)掌握；應(yīng)變的矢量和張量特性，也需掌握。難點(diǎn)：對(duì)應(yīng)力坐標(biāo)變換、應(yīng)力張量、偏差應(yīng)力、變形與位移關(guān)系方程的數(shù)學(xué)表達(dá)理解。（3）變形力學(xué)方程（8學(xué)時(shí)）深入理解變形力學(xué)體系的數(shù)學(xué)描述方法，掌握直角坐標(biāo)系的力學(xué)平衡微分方程。掌握兩種屈服條件的提出、比較和解釋，深入理解屈服準(zhǔn)則的空間表達(dá)、物理解釋和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。了解彈性變形和塑性變形的應(yīng)力

4、與應(yīng)變關(guān)系方程，了解等效應(yīng)力和等效應(yīng)變的概念及二者之間的關(guān)系，了解變形抗力的概念及相關(guān)模型。掌握平面變形的變形力學(xué)方程和了解軸對(duì)稱問題的變形力學(xué)方程。重點(diǎn)：力學(xué)平衡微分方程的導(dǎo)出，應(yīng)力邊界條件，屈服條件的含義，兩種屈服準(zhǔn)則的理解為重中之重點(diǎn)；難點(diǎn)：屈服條件的空間表達(dá)、物理解釋和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；對(duì)力學(xué)方程體系的全面理解。（4） 工程法（6學(xué)時(shí)）掌握工程法的基本概念、假設(shè)、思路。掌握工程法在以下基本應(yīng)用中的導(dǎo)出過程：圓柱體墩粗時(shí)接觸面單位壓力分布，壓縮矩形件時(shí)的平均單位壓力和總壓力。了解軋制變形區(qū)的概念，熟練掌握軋制單位壓力的概念及各種計(jì)算公式，軋制力矩及功率計(jì)算。了解軋制時(shí)的彈塑性曲線。重點(diǎn)：工程法的

5、基本思想，計(jì)算軋制單位壓力的理論。難點(diǎn)：軋制壓力的各種計(jì)算公式。（5） 滑移線場(chǎng)理論及應(yīng)用 (6學(xué)時(shí))掌握滑移線理論的基本假設(shè)和基本概念，Hencky應(yīng)力方程和滑移線場(chǎng)的幾何性質(zhì)。理解滑移線求解一般問題的過程及結(jié)果的應(yīng)用。了解蓋林格爾速度方程與速端圖的應(yīng)用。重點(diǎn)：滑移線法的基本思想、假設(shè)和典型應(yīng)用，滑移線場(chǎng)的幾何性質(zhì)和Hencky應(yīng)力方程。難點(diǎn)：滑移線法用于平面壓縮矩形件的推導(dǎo)。（6）極限分析原理及上界法在成形中應(yīng)用（6學(xué)時(shí)）了解極限分析與虛功原理的基本概念，理解上界法的特點(diǎn)和應(yīng)用，熟悉有限元法與計(jì)算機(jī)模擬的基本思想，了解其應(yīng)用范圍和應(yīng)用實(shí)例。重點(diǎn)：極限分析與虛功原理的基本思想。有限元法與計(jì)算

6、機(jī)模擬的基本思想和應(yīng)用。難點(diǎn)：上界法在成形中的應(yīng)用。三、教學(xué)方式及學(xué)時(shí)分配序號(hào)主要內(nèi)容教學(xué)方式學(xué)時(shí)分配輔導(dǎo)答疑比例1金屬塑性成形概念及分類講授21：12應(yīng)力的基本概念講授21：13主應(yīng)力、應(yīng)力張量不變量及主剪應(yīng)力、應(yīng)力張量的分解講授21：14應(yīng)變的基本概念、幾何方程、一點(diǎn)附近的應(yīng)變分析、應(yīng)變張量、主應(yīng)變圖、應(yīng)變速率講授21：15變形表示法、應(yīng)力應(yīng)變曲線、變形體模型講授21：16力平衡微分方程及應(yīng)力邊界條件講授21：17兩種屈服準(zhǔn)則的含義、解釋以及應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系方程講授21：18等效應(yīng)力和等效應(yīng)變、變形抗力模型、平面變形和軸對(duì)稱問題的變形力學(xué)方程講授21：19習(xí)題課講授21：110工程法簡(jiǎn)介、

7、圓柱體墩粗講授21：111壓縮矩形件時(shí)的平均單位壓力和總壓力講授21：112軋制變形區(qū)、軋制單位壓力的計(jì)算，軋制力矩及功率計(jì)算、彈塑性曲線講授21：113滑移線基本假設(shè)、基本概念以及Hencky應(yīng)力方程講授21：114滑移線的幾何性質(zhì)以及蓋林格爾速度方程與速端圖講授21：115滑移線場(chǎng)繪制及滑移線求解一般問題實(shí)例講授21：116極限分析的基本概念與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)講授21：117虛功原理及最大塑性功原理、上界法在成形中的應(yīng)用講授21：118有限元法與計(jì)算機(jī)模擬概要講授21：1四、課程其他教學(xué)環(huán)節(jié)要求要求學(xué)生上課時(shí)認(rèn)真聽講，記筆記，并勤于動(dòng)腦，將所學(xué)的理論和實(shí)際結(jié)合起來，思考理論知識(shí)是如何在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用的。課后認(rèn)真復(fù)習(xí)，滿足1：1.5的學(xué)時(shí)要求,認(rèn)真完成作業(yè)。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)要通過查閱資料，小組討論，制定出合理的實(shí)驗(yàn)方案，并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后認(rèn)真總結(jié)。五、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程要求設(shè)在材料力學(xué)課程之后，為材料科學(xué)與工程專業(yè)（材料加工方向）課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。六、教學(xué)參考書目1.金屬塑性成形力學(xué) 王平 崔建忠 冶金工業(yè)出版社 20062.金屬塑性變形與軋制理論第二版 趙志業(yè) 冶金工業(yè)出版社 20063.金屬壓力加工力學(xué) 趙志業(yè)