金属塑性加工原理 重点难点

《金属塑性加工原理》课程教学大纲

课程编号：06020011

课程名称：金属塑性加工原理

学分： 4

总学时：64

实验学时： 6

先修课程要求：数学：平面与空间解析几何、矢量分析、微积分、级数、线性代数等；工程力学：受力

图分析、力的分解与合成、强度理论、应力莫尔圆、虚功原理等；物理化学：能量转换、熵、焓及电化学反应变化过程等；金属学原理：金属的回复、再结晶，位错理论及单晶体塑性变形微观理论等。

适应专业：材料科学与工程专业（材料学和材料加工工程方向）本、专科生

参考教材：

1. 彭大暑编著 . 金属塑性加工原理，中南工业大学出版社，1989

2. 张胜华编 . 金属塑性加工原理，中南工业大学教材科，1994

3. 赵志业主编 . 金属塑性加工力学，冶金工业出版社，1987

4. 彭大暑主编 . 金属塑性加工原理，中南大学出版社，2004

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一、课程在培养方案中的地位、目的和任务

《金属塑性加工原理》是材料科学与工程专业本科生重点专业基础课程之一，属于专业必修课程。包括塑性加工力学、塑性加工材料学和塑性加工摩擦学等方面的内容。

金属塑性加工力学是研究变形体中应力、应变的大小、分布及其相互关系，研究由弹性状态过渡到塑性状态的力学条件，确定变形和变形力的求解模式；塑性加工材料学主要研究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；塑性加工摩擦学主要研究边界摩擦与润滑等因素对塑性变形规律的影响以及有效摩擦的利用。其目的是科学、系统地阐明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。

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二、课程的基本要求

1.掌握金属塑性加工过程的热力学条件及应力应变分析的基本概念和基本理论。

2.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。

3.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。

4.根据所学知识，对金属的流动、产品质量等有关因素进行相应分析，能基本制定或选择出优质、高产、低消耗的生产工艺。

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三、课程的基本内容以及重点难点

绪论

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。

第一篇塑性变形力学基础

第一章应力应变分析

1 ．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。

2 ．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；应变张量与应变不变量；特殊应变；应变张量分解；

应变协调方程概念与意义，塑性变形体积不变条件，变形力学图；

应变速度张量定义、意义；

应变增量张量定义、意义，全量应变与增量应变关系。

本章重点：应力状态概念，任意斜面上应力公式，张量分解，平衡方程；几何方程等。

第二章金属塑性变形物性方程

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；增量理论与全量理论；

变形抗力概念，加工硬化曲线，影响变形抗力的因素；

塑性热与物性方程；

平面应变问题与轴对称问题。

本章重点：Tresca 、Mises 屈服条件，增量理论，塑性热，平面问题与轴对称问题，影响变形抗力因素。

第二篇金属塑性加工的接触摩擦及流动与变形

第三章塑性加工时金属的流动与变形

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，自由变形理论及最小阻力定律；

不均匀变形的原因和后果，减轻不均匀变形的措施；

基本应力，附加应力，工作应力，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；应力与变形的分布和测定方法；

塑性变形过程的断裂与可加工性。

本章重点：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。

第四章金属塑性加工的接触摩擦与工艺润滑

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；

近代润滑方法改进对产品质量的影响。

本章重点：摩擦机理及润滑机理，掌握一种摩擦系数的测定方法。

第三篇金属塑性加工材料物理基础

第五章金属的塑性

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；

超塑性的概念、分类及产生条件。

本章重点：塑性图及其应用；塑性变形过程中材料组织的变化。

第六章塑性加工过程的组织变化与温度——速度条件

冷、热变形时的纤维组织；

动态回复及动态再结晶；

塑性变形中的热效应及温度效应；

形变热处理。

本章重点：纤维组织形成机理；动态回复及动态再结晶等。

第四篇塑性加工变形力学问题的解析与应用

第七章变形力的工程法解析

变形力、平均单位压力概念，应力状态系数；

摩擦力对接触应力、流动的影响；

工程法要点；

平锤压缩矩形块，平锤镦粗、棒材挤压求解。

本章重点：工程法的应用。

第八章滑移线性理论及应用