塑性加工基础课程教学大纲

塑性加工基础课程教学大纲
课程名称：塑性加工基础课程编号：16118657
学时/学分：24/1.5开课学期：7
适用专业：材料科学与工程课程类型：院系选修课
一、课程说明
本课程是材料科学与工程专业的一门院系选修课，课程设置的目的是为了让学生科学地、系统地了解金属塑性变形的基础与规律，为学习后续的工艺课程作理论准备，为合理制定塑性变形工艺奠定理论基础。

主要要求掌握金属塑性变形体中应力、应变的大小、分布及其相互关系，确定变形由弹性状态过渡到塑性状态的力学条件；掌握变形和变形力的求解模式。

掌握金属塑性变形机理以及塑性变形与化学成分、金属组织状态之间的关系；研究热力学条件及摩擦与润滑等因素对变形过程的影响，确定由弹性状态到塑性状态过渡的条件。

二、课程对毕业要求的支撑
毕业要求4研究：掌握材料结构和性能的分析方法、实验设计和材料的制备与加工工艺，具备设计和开展实验的能力，并能对实验结果进行有效分析并得到合理有效的结论。

指标点4.1：掌握材料制备与加工的方法和相关设备，能够根据材料研究的需求选择不同设备、工艺条件、操作过程，并能对结果进行分析，得到合理有效的结论。

三、课程的教学目标
1.熟悉和掌握塑性加工过程中金属变形的微观与宏观的基本规律，以及各种基本变形力学方程，能推导典型塑性加工问题的应力与应变计算公式。

2.掌握金属在塑性加工过程中组织性能的变化及金属的塑性、变形抗力、断裂等与加工条件的关系。

能按照要求或给定公式进行变形程度、应变速度、工件尺寸与变形力能参数等计算。

四、课程基本内容和学时安排
第一章绪论（1学时）
知识点：金属塑性加工的定义、分类、特点、地位、发展概况；本课程的性质、内容、意义、发展概况。

第二章金属塑性变形的力学基础（13学时）
知识点：应力分析：外力、内力、应力概念；点的应力状态概念、描述方法；斜面应力的确定；应力边界条件；应力张量定义与性质；应力不变量；主应力图；应力张量分解；应力平衡微分方程；应变分析：位移、位移增量、应变、几何方程；点的应变状态概念、描述方法；任意方向上应变的确定；应变张量与不变量；应变张量分解；应变协调方程概念与意义，塑性变形体积不变，应变增量张量定义、意义，全量应变与增量应变关系；金属塑性变形过程和力学特点；Tresca与Mises屈
服条件，二者的差异；加载与卸载准则，加载路径概念；增量理论；
重点：应力状态概念，任意斜面上应力公式，张量分解，平衡方程；几何方程；Tresca、Mises 屈服条件，增量理论，平面问题与轴对称问题；
难点：主应力、主应变及其求解，小变形几何方程、连续方程，屈服准则的数学描述。

第三章塑性成形中金属变形与的流动的相关问题（共6学时）
知识点：最小阻力定律、金属塑性变形的宏观规律，变形特点，金属质点流动的基本规律；不均匀变形的原因和后果，减轻不均匀变形的措施；附加应力，残余应力的概念，附加应力产生的原因及后果，消除或减轻残余应力的措施；塑性变形过程的断裂与可加工性；
塑性加工中摩擦分类，摩擦机理；影响摩擦系数的因素及摩擦系数的测定方法；塑性加工中润滑机理及选择润滑剂的原则和方法。

金属塑性的概念及测定方法；多晶体塑性变形机构；影响塑性因素、塑性图及提高塑性途径；塑性变形对金属组织性能的影响；冷、热变形时的纤维组织、动态回复及动态再结晶；
重点：不均匀变形典型现象的分析；各种基本概念，塑性变形过程中的断裂；摩擦机理及润滑机理；多晶体塑性变形机构，塑性图，纤维组织，动态回复及动态再结晶；
难点：金属塑形变形与织构、抗力的关系。

第四章塑性加工变形力学问题的解析与计算（共4学时）
知识点：变形力、平均单位压力概念；摩擦力对接触应力、流动的影响；主应力法要点；平锤压缩矩形块，平锤镦粗求解；
重点：主应力法的应用；
难点：主应力的求解。

五、结合理论教学的实践教学内容与要求
无
六、先修课程
高等数学，线性代数，材料力学，材料科学基础
七、建议教材或参考书
教材：
《金属塑性成形原理》，李尧，机械工业出版社，2011
参考书：
1．《金属塑性成型原理》，万胜狄，机械工业出版社，2000
2．《金属塑性成形原理》，俞汉清、陈金德，机械工业出版社，2001
八、考核方式和要求
课程成绩(100%)期末
考试成绩
（50%）
考试形式
闭卷；满分100分；考试时间：120分钟内容及比例应力应变分析约20～30%；金属塑性变形物性方程约25%；金属塑性加工的接触摩擦与工艺润滑约5～10%；塑性加工时金属的流动与变形约15%；金属塑性加工材料物理基础约10～20%；变形力的工程法解析约15%。

题型及比例
名词解释
15%，问题简答40%，计算求解45%平时成绩50%
考勤及课堂
表现（10%）
满勤，课堂表现好（10分）；旷课1次扣2分；迟到、早退、课堂表现差等每次扣1分；本项最多扣10分。

大型作业
（20%）
2次/每次10分；缺交每次扣10分、迟交×0.8、雷同0分章节作业
（20%）10次/每次2分；缺交每次扣2分、迟交×0.8九、课程教学目标与毕业要求关系表
十、课程的评价与持续改进机制本课程是材料科学与工程专业的一门院系选修课。

以社会用人单位及培养要求作为课程目标，学生考核结果作为评价标准；结合课程目标对课程内容、课时分配，及考核方式、要求，以及教材、参考书等进行适时持续改进完善。