本書以金屬材料塑性加工中的力學(xué)問題為背景,系統(tǒng)論述了材料大變形的幾何學(xué)描述、應(yīng)力應(yīng)變定義的多樣性、各向同性與各向異性材料的屈服準(zhǔn)則與本構(gòu)關(guān)系、求解塑性變形問題的上限原理與剛塑性有限元方法、金屬熱變形特性數(shù)學(xué)描述與加工圖原理,并簡要介紹了金屬材料塑性變形的微觀機(jī)制。為強化應(yīng)用能力,書中還介紹了相關(guān)理論在部分工程案例中的應(yīng)用方法。
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前言
第1章 緒論 1
§1.1 塑性力學(xué)在塑性成形中的地位和作用 1
§1.2 塑性理論的發(fā)展過程 3
§1.3 求和約定與張量定義 5
§1.4 塑性力學(xué)涉及的方程及其求解方法 11
§1.5 金屬塑性變形的微觀機(jī)制 15
思考與練習(xí) 22
第2章 大變形的幾何學(xué)描述 24
§2.1 Lagrange變量與Euler變量 24
§2.2 變形梯度和變形張量 28
§2.3 Green應(yīng)變張量與Almansi應(yīng)變張量 30
§2.4 極分解定理與共旋應(yīng)變 33
§2.5 對數(shù)應(yīng)變 35
§2.6 應(yīng)變率與變形率張量 39
§2.7 無限小應(yīng)變及其物理意義 40
§2.8 無限小應(yīng)變的主應(yīng)變與應(yīng)變張量的分解 42
思考與練習(xí) 45
第3章 應(yīng)力描述 47
§3.1 Cauchy應(yīng)力張量及其平衡微分方程 47
§3.2 Lagrange應(yīng)力張量與Kirchhoff應(yīng)力張量 50
§3.3 名義應(yīng)力、偽應(yīng)力與真應(yīng)力的變換關(guān)系 52
§3.4 Cauchy應(yīng)力的不變量與主應(yīng)力 53
§3.5 應(yīng)力球張量與偏張量 55
思考與練習(xí) 56
第4章 彈性與塑性本構(gòu)關(guān)系 57
§4.1 拉伸和壓縮時的應(yīng)力應(yīng)變曲線 57
§4.2 彈性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 63
§4.3 各向同性材料的屈服準(zhǔn)則 66
§4.4 塑性變形的增量理論 73
§4.5 塑性變形的全量理論 79
§4.6 Drucker公設(shè)與加卸載判定準(zhǔn)則 86
§4.7 大增量步下應(yīng)力的計算方法 92
思考與練習(xí) 95
第5章 板料成形中的各向異性流動與強化 98
§5.1 板料成形的力學(xué)特點 98
§5.2 Hill屈服準(zhǔn)則與流動方程 100
§5.3 Barlat屈服準(zhǔn)則與流動方程 105
§5.4 板料的塑性強化模型 111
思考與練習(xí) 116
第6章 上限原理及其應(yīng)用 118
§6.1 塑性變形的控制方程與界限載荷 118
§6.2 虛功率原理 120
§6.3 應(yīng)力間斷和速度間斷 122
§6.4 上限原理 126
§6.5 下限原理簡介 129
§6.6 基于剛性塊流動模式的上限解法 129
§6.7 基于連續(xù)速度場的上限解法 142
§6.8 連續(xù)速度場上限法在軸對稱問題中的應(yīng)用 144
§6.9 流函數(shù)法在確定上限流動模型中的應(yīng)用 150
§6.10 長方體坯料拔長的上限解法 155
§6.11 中厚板材軋制的上限解法 162
思考與練習(xí) 173
第7章 剛塑性有限元法 175
§7.1 有限元法的基本思路 175
§7.2 剛塑性有限元法的變分原理基礎(chǔ) 179
§7.3 離散化與單元速度場的構(gòu)造 185
§7.4 單元內(nèi)應(yīng)變速率和體積應(yīng)變速率 195
§7.5 基于罰函數(shù)法的剛塑性有限元法 201
§7.6 剛黏塑性有限元 212
§7.7 基于Lagrange乘子法的剛塑性有限元 213
§7.8 初始速度場的假設(shè) 215
§7.9 摩擦邊界的處理 216
§7.10 應(yīng)用實例 221
思考與練習(xí) 230
第8章 金屬熱變形特性的力學(xué)基礎(chǔ) 232
§8.1 熱變形條件下動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶對流動應(yīng)力的影響 232
§8.2 熱變形金屬的兩段式流動應(yīng)力模型 237
§8.3 熱變形金屬的Arrhenius型流動應(yīng)力模型 246
§8.4 熱加工圖理論 249
§8.5 熱加工圖應(yīng)用案例 254
思考與練習(xí) 261
參考文獻(xiàn) 262