《塑性成型力學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

塑性成型力學(xué)基礎(chǔ)課程代碼：1012004總學(xué)時(shí)：44(講課38學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí))先修課程：高等數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、金屬學(xué)及熱處理開課對(duì)象：材料成型與控制工程專業(yè)一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)：1、性質(zhì)：本課程是材料成型與控制工程本科專業(yè)學(xué)生必修的重要專業(yè)課之一，是塑性成型理論的重要組成部分。2、任務(wù)：使學(xué)生掌握應(yīng)力、應(yīng)變分析；建立求解塑性加工問(wèn)題的基本方程；進(jìn)而結(jié)合塑性加工實(shí)際問(wèn)題掌握主要的解析方法：工程法、滑移線法及上、下界法。3、目的：在學(xué)生掌握基本知識(shí)和規(guī)律的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生抽象思維、計(jì)算和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。二、教學(xué)基本內(nèi)容與基本要求：1、變形力學(xué)方程1）坐標(biāo)系及應(yīng)力分量熟練掌握一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的描述，了解應(yīng)力張量的概念，掌握直角坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系下應(yīng)力分量的描述。2）力平衡方程熟練掌握應(yīng)力平衡方程的概念，了解直角坐標(biāo)系和圓柱坐標(biāo)系下的應(yīng)力平衡方程的推導(dǎo)及結(jié)果。3）斜面上的應(yīng)力及應(yīng)力邊界條件掌握任意斜面上的應(yīng)力分析，掌握斜面上正應(yīng)力及切應(yīng)力的求解。了解應(yīng)力邊界的描述。4）主應(yīng)力及偏差應(yīng)力熟練掌握主應(yīng)力、主方向、主平面、偏差應(yīng)力的概念，掌握它們的計(jì)算方法。5）變形和位移的關(guān)系了解應(yīng)變的類型及表示，掌握應(yīng)變與位移的有關(guān)系，熟悉二維情況下應(yīng)變與位移函數(shù)之間的關(guān)系的推導(dǎo)，掌握三維直角坐標(biāo)下應(yīng)變與位移的關(guān)系，了解柱坐標(biāo)系下的應(yīng)變與位移的關(guān)系。了解應(yīng)變?cè)隽考皯?yīng)變速率張力的概念。6）屈服條件掌握屈服條件的一般表達(dá)式，熟練掌握Mises條件和Tresca條件，并比較兩者的區(qū)別。7）應(yīng)力與變形的關(guān)系掌握塑性變形的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，熟練掌握增量理論，了解全量理論。8）等效應(yīng)力和等效應(yīng)變熟悉等效應(yīng)力、等效應(yīng)變的概念，了解等效應(yīng)力、等效應(yīng)變?cè)隽康谋磉_(dá)式。9）平面變形問(wèn)題和軸對(duì)稱變形問(wèn)題掌握平面變形、軸對(duì)稱變形問(wèn)題的特征，了解二者的平衡方程、幾何方程、屈服條件。2、工程法及其應(yīng)用1）接觸應(yīng)力分布的實(shí)驗(yàn)研究了解接觸應(yīng)力分布的有關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，了解接觸應(yīng)力的分布規(guī)律。2）矩形件壓縮時(shí)的單位壓力分布和總壓力掌握用平衡方程和屈服條件聯(lián)合求解單位壓力的方法，掌握工程近似計(jì)算方法的基本概念，熟悉工程法求解矩形薄件壓縮時(shí)的單位壓力和總壓力，了解厚件的單位壓力的求解過(guò)程。3）壓縮圓盤時(shí)的單位壓力分布和總壓力掌握工程法計(jì)算圓盤壓縮時(shí)的變形力。3、滑移線場(chǎng)理論及其應(yīng)用1）滑移線的基本概念和基本假設(shè)了解滑移線場(chǎng)理論的基本假設(shè)和滑移線的概念，熟練掌握線線的確定方法及應(yīng)力分量與角的關(guān)系，掌握滑移線的基本特征。2）Hencky應(yīng)力方程掌握漢基方程的建立過(guò)程及漢基應(yīng)力方程。3）滑移線場(chǎng)的幾何性質(zhì)掌握漢基方程的第一定律，了解第二定律。4）格林速度方程和速端圖掌握速度方程推導(dǎo)過(guò)程及速端圖的概念，了解滑移線的有關(guān)特征。5）滑移線場(chǎng)求解的一般問(wèn)題掌握滑移線場(chǎng)求解的步驟，掌握應(yīng)力邊界的滑移線場(chǎng)， 了解滑移線場(chǎng)及速端圖的繪制。6）平砧壓縮厚件問(wèn)題掌握運(yùn)用滑移線場(chǎng)理論求解平砧壓縮厚件的方法，了解厚件壓縮時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)的求法及其分布。7）在粗糙平砧間壓縮薄件問(wèn)題了解粗糙平砧壓縮薄件時(shí)滑移線場(chǎng)的特征，掌握載荷計(jì)算方法。4、上下界定理及其應(yīng)用1）極限理論的基本概念了解極限理念的提出，了解上下界法的有關(guān)概念。2）虛功原理及最大塑性功原理了解虛功原理的證明，掌握虛功原理的表達(dá)式，掌握最大塑性功原理，了解其證明過(guò)程。3）下界定理了解下界定理的涵義及其證明。4）上界定理掌握上界定理的表述，了解其證明過(guò)程。5）上界法求解平面變形問(wèn)題熟練掌握上界三角形速度場(chǎng)法求解典型平面變形問(wèn)題的過(guò)程。6）上界法求解軸對(duì)稱問(wèn)題掌握上界法求解軸對(duì)稱問(wèn)題的方法與過(guò)程。三、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配：課程內(nèi)容教學(xué)要求重點(diǎn)（☆）難點(diǎn)（△）學(xué)時(shí)安排備注一、變形力學(xué)方程16一點(diǎn)處的應(yīng)力表示方法A力平衡方程B☆△斜面上的應(yīng)力分布及應(yīng)力邊界條件B☆主應(yīng)力與偏差應(yīng)力A☆變形與位移的有關(guān)系B△屈服條件A☆△應(yīng)力與變形的關(guān)系A(chǔ)☆△等效應(yīng)力和等效應(yīng)變C平面變形問(wèn)題和軸對(duì)稱變形問(wèn)題B二、工程法及其應(yīng)用6接觸應(yīng)力分布的實(shí)驗(yàn)研究B矩形件壓縮時(shí)的單位壓力分布和總壓力A☆△圓盤壓縮時(shí)的單位壓力分布和總壓力C三、滑移線場(chǎng)理論及其應(yīng)用10滑移線場(chǎng)理論的基本概念和基本假設(shè)A☆漢基應(yīng)力方程A☆△滑移線場(chǎng)的幾何性質(zhì)B格林速度方程和速端圖B△滑移線場(chǎng)求解問(wèn)題的一般過(guò)程C平砧壓縮厚件問(wèn)題B☆△粗糙平砧間壓縮薄件問(wèn)題B☆△四、上下界理念及其應(yīng)用6極限理論的基本概念A(yù)虛功原理和最大塑性功原理A☆△上界定理B☆下界定理C上界法解平面變形問(wèn)題B☆△上界法解軸對(duì)稱問(wèn)題C（教學(xué)要求：A－熟練掌握；B－掌握；C－了解）四、建議實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與學(xué)時(shí)分配接觸面上的外摩擦對(duì)變形及應(yīng)力分布的影響2學(xué)時(shí)滑動(dòng)區(qū)和粘著區(qū)的測(cè)定2學(xué)時(shí)摩擦對(duì)塑性變形時(shí)接觸表面積的影響2學(xué)時(shí)五、教學(xué)方法與教學(xué)手段采用以多媒體教學(xué)為主，學(xué)生自學(xué)為輔的教學(xué)手段，每章配以一定數(shù)量的習(xí)題，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。六、建議教材與參考書目1.趙志業(yè).金屬塑性變形.北京:冶金工業(yè)出版社,1999.72.趙志業(yè).金屬塑性加工力學(xué).北京:冶金工業(yè)出版社,1987.113.王延溥.軋制理論工藝.北京:冶金工業(yè)出版社,1988.54.鐘春生.金屬塑性變形力學(xué)計(jì)算基礎(chǔ).北京: