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0　绪论1

0.1　金属的塑性成形及其特点1

0.2　金属塑性成形的分类1

0.2.1 按加工时工件的受力和变形方式分类1

0.2.2　根据加工时工件的温度特征分类4

0.3　本课程的目的及任务4

1　应力理论5

1.1　外力与应力5

1.2　物体内应力状态6

1.3　任意斜面上的应力确定8

1.4　主应力、应力张量不变量和应力椭球面9

1.4.1 主应力9

1.4.2　应力张量不变量10

1.4.3 应力椭球面11

1.4.4 主应力图12

1.5　主剪应力和最大剪应力13

1.6　应力偏张量和球应力张量14

1.7　八面体应力和等效应力16

1.8　应力平衡方程17

1.9　平面状态与轴对称状态18

1.9.1 平面状态18

1.9.2　轴对称状态20

1.10　应力莫尔圆21

1.10.1 应力莫尔圆符号规定21

1.10.2　平面应力状态的莫尔圆21

1.10.3 平面应变状态下的应力莫尔圆22

1.10.4 三向应力莫尔圆23

1.11　应力理论实例24

思考题及习题25

2　变形几何理论28

2.1 位移28

2.2　应变分量28

2.3　应变分量与位移分量关系30

2.4　应变分析32

2.5　主应变、应变不变量、体积应变33

2.6　应变张量、球应变张量与偏差应变张量34

2.7　八面体应变和等效应变35

2.8　变形连续条件35

2.9　变形几何理论实例36

思考题及习题38

3　屈服条件39

3.1　屈服准则的概念39

3.1.1 有关材料性质的一些基本概念39

3.1.2 屈服准则40

3.2　屈雷斯加屈服准则40

3.3　米塞斯屈服准则41

3.4　屈服准则几何表达42

3.5　硬化材料的屈服准则简介44

3.6　屈服条件实例45

思考题及习题45

4　塑性本构关系47

4.1　弹性本构关系47

4.2　塑性变形时应力应变的关系特点50

4.2.1 加载路径与加载历史50

4.2.2　加载与卸载准则51

4.3　增量理论51

4.3.1 列维-米塞斯（Levy-Mises）增量理论52

4.3.2 应力应变速率关系方程（Saint-Venant塑性流动理论）54

4.3.3　普朗特-路埃斯（Prandtl-Reuss）增量理论54

4.4　塑性变形的全量理论（形变理论）55

4.5　真实应力-应变曲线57

4.5.1 基于拉伸试验确定的应力-应变曲线57

4.5.2 基于单向压缩试验确定的应力-应变曲线60

4.5.3 基于平面应变压缩确定的应力-应变曲线61

4.5.4 基于双向等拉实验确定的应力-应变曲线62

4.5.5 真实应力-应变曲线与数学模型63

4.6　塑性本构关系实例64

思考题及习题65

5　金属塑性加工中的摩擦与润滑66

5.1　金属塑性加工中摩擦的特点与作用66

5.1.1 塑性成形时摩擦的特点66

5.1.2 外摩擦在压力加工中的作用66

5.2　金属塑性加工中的摩擦与润滑理论67

5.2.1 摩擦的分类67

5.2.2 塑性加工时接触表面摩擦力的计算68

5.3　影响摩擦的主要因素69

5.3.1 金属的种类和化学成分69

5.3.2　工具材料及其表面状态69

5.3.3　接触面上的单位压力69

5.3.4 变形温度69

5.3.5 变形速度70

5.3.6 润滑剂70

5.4　摩擦系数测定70

5.4.1 夹钳轧制法71

5.4.2　楔形件压缩法72

5.4.3 圆环镦粗法73

思考题及习题75

6　主应力法76

6.1 概述76

6.1.1 主应力法解题的基本原理76

6.1.2　平面应变问题基本方程的简化77

6.1.3 轴对称问题基本方程的简化78

6.2　直角坐标平面应变问题解析79

6.2.1 低摩擦条件下镦粗矩形件时，接触面上单位压力分布79

6.2.2 高摩擦条件下镦粗矩形件时，接触面上单位压力分布80

6.2.3 混合摩擦条件下的压缩81

6.3　圆柱坐标平面应变问题解析83

6.3.1 圆盘压缩时的压力分布及变形力83

6.3.2 无硬化的圆棒拉拔时的应力85

6.3.3 杯形件不变薄拉深时的应力86

6.3.4　半圆形砧拔长时的应力86

思考题及习题88

7　滑移线理论及应用90

7.1　滑移线场的基本概念90

7.1.1 平面变形应力特点90

7.1.2 滑移线概念与滑移线微分方程91

7.1.3 α与β滑移线命名和ω线的规定92

7.2　汉盖（Hencky）应力方程——滑移线沿线力学方程93

7.3　滑移线的几何性质94

7.3.1 汉盖第一定理94

7.3.2　汉盖第二定理95

7.4　应力边界条件和滑移线场的建立96

7.4.1 塑性区的应力边界条件96

7.4.2　几种滑移线场98

7.5　滑移线场的速度场理论101

7.5.1 盖林格尔（H.Geiringer）速度方程101

7.5.2 速度间断102

7.5.3 速度矢端图（速端图）102

7.6　滑移线场应用求解实例104

7.7　滑移线场绘制的数值计算方法109

7.7.1 特征线问题109

7.7.2　特征值问题111

7.7.3 混合问题112

7.7.4　数值计算方法实例112

思考题及习题116

8　功及上限法求解118

8.1　功平衡法118

8.2　极值原理及上限法120

8.2.1 虚功原理121

8.2.2　最大散逸功原理121

8.2.3 上限定理122

8.3 Johnson上限模式及应用123

8.3.1 Johnson上限模式123

8.3.2 速度间断面及其速度特性125

8.3.3 速端图及速度间断量的计算125

8.3.4　速端图的简单记号126

8.3.5　Johnson上限模式求解应用127

8.4 Avitzur连续速度场上限模式及应用133

8.4.1 平锤压缩板坯134

8.4.2　宽板平辊轧制136

思考题及习题140

9　金属的塑性142

9.1　金属塑性的基本概念及测定方法142

9.1.1 金属塑性的基本概念142

9.1.2　金属塑性的测定方法142

9.1.3 塑性图145

9.2　影响塑性的主要因素及提高塑性的途径146

9.2.1 影响塑性的内部因素146

9.2.2 影响金属塑性的外部因素149

9.2.3　提高金属塑性的主要途径154

9.3　金属的超塑性154

9.3.1 超塑性的种类155

9.3.2 细晶超塑性的特征156

9.3.3 细晶超塑性变形的机制157

9.3.4 影响超塑性的主要因素158

9.3.5　超塑性的应用159

思考题及习题160

10　金属塑性变形的物理本质162

10.1　单晶体的塑性变形162

10.1.1 滑移162

10.1.2 孪生166

10.1.3 扭折带和形变带168

10.2　多晶体塑性变形169

10.2.1 多晶体的塑性变形机制169

10.2.2 多晶体塑性变形的特点170

10.2.3 多晶体的屈服与形变时效172

10.3　金属在塑性变形中的硬化174

10.3.1 单晶体的加工硬化174

10.3.2 多晶体金属的硬化176

10.3.3 影响加工硬化的因素176

10.4　金属塑性变形的不均匀性与残余应力178

10.4.1 金属塑性变形的不均匀性178

10.4.2 基本应力与附加应力178

10.4.3 残余应力179

思考题及习题179

11　金属塑性变形对组织性能的影响180

11.1　冷变形中组织性能变化180

11.1.1 冷变形中组织变化180

11.1.2 性能的变化182

11.2　冷变形金属在加热时的组织性能变化183

11.2.1 回复与再结晶概念183

11.2.2 回复184

11.2.3 再结晶185

11.2.4 晶粒长大188

11.3　金属在热变形过程中的回复及再结晶189

11.3.1 动态回复和动态再结晶189

11.3.2 热加工中断后的静态回复和再结晶196

11.4　热变形过程中金属组织性能的变化197

11.4.1 热加工变形中金属组织性能的变化197

11.4.2 热加工过程的实验分析198

11.5　温加工变形中组织性能的变化202

思考题及习题203

12　金属在加工变形中的断裂204

12.1　断裂的物理本质204

12.1.1 断裂的基本类型204

12.1.2　断裂过程与物理本质205

12.1.3　金属断裂的基本过程205

12.2　影响断裂类型的因素207

12.3　塑性加工中金属的断裂207

12.3.1 镦粗饼材时侧面纵裂207

12.3.2　锻压延伸（或拔长）时的内部纵裂209

12.3.3 锻压延伸及轧制时产生的内部横裂211

12.3.4　锻压延伸及轧制时产生的角裂211

12.3.5 锻压延伸及轧制时产生的端裂（劈头）212

12.3.6 轧板时的边裂和薄件的中部开裂212

12.3.7　挤压和拉拔时产生的主要断裂212

思考题及习题213

参考文献214