《工程塑性理论》课程教学大纲 Engineering plasticity Theory

《工程塑性理论》课程教学大纲 课程英文名称：Engineering plasticity Theory 课程编号： 学时数：48h其中实验学时数：8h课外学时数 学分数：4学分 适用专业：材料成型与控制 一、课程的性质、目的和任务 《工程塑性理论》是材料成型与控制专业的一门主要专业基础课。在整个教学过程中起着 承上启下的作用。《工程塑性理论》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。其目的是科学地、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。其任务是通过课堂教学、实验教学环节，使学生掌握塑性变形的力学基础，即掌握金 属塑性变形体内的应力场、应变场、应力与应变的关系、塑性变形时的力学条件等塑性理论基础知 识。在此基础上，分析研究塑性成型力学问题的各种解法及其在具体工艺中的应用。 二、课程教学内容的基本要求、重点和难点 了解金属塑性力学变形基础，掌握金属塑性变形体内应力场、应变场应力应变之间的关系、塑 性变形时的力学条件及塑性理论基础知识，掌握塑性成形问题的各种解法及在具体工艺中的应用。 重点：应力分析、应变分析、变形力学方程、工程法、滑移线法、上界法 难点：应力分析、应变分析、塑性成形问题的各种解法 1、绪论 了解金属塑性加工的目的及特点：金属塑性加工方法及分类：金属塑性加工力学研究的内容、特 点及方法 2、应力与应变 2.1基本概念： 了解简单拉压的实验结果：静水压力实验结果：塑性加工力学的基本假设。 2.2应力分析 了解求和约定及直角坐标张量初步：掌握内力、外力、应力和一点的应力状态：应力张量：任意 斜截面上的应力：应力坐标变换：主应力：应力张量不变量：主剪应力、最大剪应力：球应力张量 和偏差应力张量：八面体应力：主应力图示及主偏差应力图示：应力空间及主偏差应力平面。 2.3应变分析 掌握位移与应变：一点的应力状态：应变分量和位移分量之间的关系：体积不变条件：单元体任 意方向上的应变：主应变、应变张量不变量：、主剪应变、偏差应变、球应变、八面体应变、主变 形图示：应变增量和应变速率；应变的表示方法 3、变形力学方程 3.1力平衡微分方程 3.2屈服条件 掌握屈服条件的一般概念：Tresca屈服条件：Mises)屈服条件：屈服条件的几何解释：了解屈服条 件的实验验证：变形硬化材料的屈服准则 3.3应力应变方程 了解弹性变形时的应力与应变关系：掌握塑性变形时的应力与应变关系 3.4等效应力与等效应变

《工程塑性理论》课程教学大纲 课程英文名称：Engineering plasticity Theory 课程编号： 学时数：48h 其中实验学时数：8h 课外学时数： 学分数：4学分 适用专业：材料成型与控制 一、课程的性质、目的和任务    《工程塑性理论》是材料成型与控制专业的一门主要专业基础课。在整个教学过程中起着 承上启下的作用。《工程塑性理论》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。其目的是科学地、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。其任务是通过课堂教学、实验教学环节，使学生掌握塑性变形的力学基础，即掌握金 属塑性变形体内的应力场、应变场、应力与应变的关系、塑性变形时的力学条件等塑性理论基础知 识。在此基础上，分析研究塑性成型力学问题的各种解法及其在具体工艺中的应用。 二、课程教学内容的基本要求、重点和难点 了解金属塑性力学变形基础，掌握金属塑性变形体内应力场、应变场应力应变之间的关系、塑 性变形时的力学条件及塑性理论基础知识，掌握塑性成形问题的各种解法及在具体工艺中的应用。 重点：应力分析、应变分析、变形力学方程、工程法、滑移线法、上界法 难点：应力分析、应变分析、塑性成形问题的各种解法 1、 绪论 了解金属塑性加工的目的及特点；金属塑性加工方法及分类；金属塑性加工力学研究的内容、特 点及方法 2、 应力与应变 2.1基本概念： 了解简单拉压的实验结果；静水压力实验结果；塑性加工力学的基本假设。 2.2应力分析： 了解求和约定及直角坐标张量初步；掌握内力、外力、应力和一点的应力状态；应力张量；任意 斜截面上的应力；应力坐标变换；主应力；应力张量不变量；主剪应力、最大剪应力；球应力张量 和偏差应力张量；八面体应力；主应力图示及主偏差应力图示；应力空间及主偏差应力平面。 2.3应变分析 掌握位移与应变；一点的应力状态；应变分量和位移分量之间的关系；体积不变条件；单元体任 意方向上的应变；主应变、应变张量不变量；、主剪应变、偏差应变、球应变、八面体应变、主变 形图示；应变增量和应变速率；应变的表示方法 3、 变形力学方程 3.1力平衡微分方程 3.2屈服条件 掌握屈服条件的一般概念；Tresca屈服条件；Mises屈服条件；屈服条件的几何解释；了解屈服条 件的实验验证；变形硬化材料的屈服准则 3.3应力应变方程 了解弹性变形时的应力与应变关系；掌握塑性变形时的应力与应变关系 3.4等效应力与等效应变

了解塑性功：等效应力：等效应变：等效应力与等效应变的关系 3.5变形抗力曲线 了解工程应力应变曲线：简单拉伸应力时的应力应变曲线：轴对称压缩时的真应力应变曲线：平 面压缩时的真应力应变曲线 3.6变形抗力模型 了解变形抗力的概念及影响因素：应力应变曲线的简化模型及经验公式 4、塑性加工问题的解 掌握精确解、塑性加工问题的边界条件、近似解的基本概念。 5、工程计算法 掌握工程计算法简介：圆柱体镦粗：平砧压缩矩形件：挤压：拉拔；工程法存在的问题 6、滑移线场理论及其应用 掌握滑移线场的基本概念、Hencky应力方程、滑移线场的主要几何性质、Geiringer速度方程。了 解应力间晰与速度间断、速端图、应力边界条件、滑移线场的近似作法、常见滑移线场。掌握滑移 线场理论在锻压方面的应用：滑移线场理论在轧制方面的应用：滑移线场理论在挤压、拉拔方面的 应用。 7、上、下界定理及其应用 掌握基本概念：下界定理：上界定理上界定理在解压力加工问题上的应用 三、教学方式及学时分配 序县 主要内容 主要教学方式学时分配 辅导答疑比例 1第一章绪论 讲授 2 2第二章应力与应变 讲授 8 2:1 3 第三章变形力学方程 讲授 2:1 4第四章塑性加工问题的解 讲授 2 2:1 5 第五章工程计算法 讲授 8 2:1 6第六章滑移线场理论及其应用 讲授 6 2:1 7第七章上、下界定理及其应用 讲授 6 2:1 根据《实验指导书》的要求准备实验 完成实验内容、书写实验报告：独立完成作业。课后作 业应侧重基础知识的掌握及应用工程塑性理论求解塑性加工问题。每次实验结束后要求学生按要求 书写实验报告，实验报告有不合格者不允许参加期未考试。 序号 实验名称 实验内容 学时 实验 压缩时真应力应变曲线的测定 掌握真应力应变曲线的测定 2 方法 实验 平面变形抗力K值的测定 掌握平面变形抗力K值的测 2 定方法 实验三 滑动区与粘着区的测定 了解压缩时接触表面的摩擦 2 规律 了解压缩时接触表面的单位 实验四 压缩时接触表面单位压力的分布 2 压力的分布规律

了解塑性功；等效应力；等效应变；等效应力与等效应变的关系 3.5变形抗力曲线 了解工程应力应变曲线；简单拉伸应力时的应力应变曲线；轴对称压缩时的真应力应变曲线；平 面压缩时的真应力应变曲线 3.6变形抗力模型 了解变形抗力的概念及影响因素；应力应变曲线的简化模型及经验公式 4、 塑性加工问题的解 掌握精确解、塑性加工问题的边界条件、近似解的基本概念。 5、 工程计算法 掌握工程计算法简介；圆柱体镦粗；平砧压缩矩形件；挤压；拉拔；工程法存在的问题 6、 滑移线场理论及其应用 掌握滑移线场的基本概念、Hencky应力方程、滑移线场的主要几何性质、Geiringer速度方程。了 解应力间断与速度间断、速端图、应力边界条件、滑移线场的近似作法、常见滑移线场。掌握滑移 线场理论在锻压方面的应用；滑移线场理论在轧制方面的应用；滑移线场理论在挤压、拉拔方面的 应用。 7、上、下界定理及其应用 掌握基本概念；下界定理；上界定理；上界定理在解压力加工问题上的应用。 三、教学方式及学时分配 序号 主要内容 主要教学方式 学时分配 辅导答疑比例 1 第一章 绪论 讲授 2 2 第二章 应力与应变 讲授 8 2：1 3 第三章 变形力学方程 讲授 8 2：1 4 第四章 塑性加工问题的解 讲授 2 2：1 5 第五章 工程计算法 讲授 8 2：1 6 第六章 滑移线场理论及其应用 讲授 6 2：1 7 第七章 上、下界定理及其应用 讲授 6 2：1 根据《实验指导书》的要求准备实验、完成实验内容、书写实验报告；独立完成作业。课后作 业应侧重基础知识的掌握及应用工程塑性理论求解塑性加工问题。每次实验结束后要求学生按要求 书写实验报告，实验报告有不合格者不允许参加期末考试。 序号 实验名称 实验内容 学时 实验一 压缩时真应力应变曲线的测定 掌握真应力应变曲线的测定 方法 2 实验二 平面变形抗力K值的测定 掌握平面变形抗力K值的测 定方法 2 实验三 滑动区与粘着区的测定 了解压缩时接触表面的摩擦 规律 2 实验四 压缩时接触表面单位压力的分布 了解压缩时接触表面的单位 压力的分布规律 2

五、本课程与其它课程的联系 本课程为专业基础课，安排在《材料力学》、《金属学》等课程之后进行。 后续课程为：《塑性加工工程学》、《轧制工艺》、《挤压与拉拔》、《锻造工艺》 六、考核方式 本课程是考试课。实验与平时成绩占20%，期末考试占80%。 七、教学参考书目 教材为：《金属塑性加工力学》（治金工业出版社，1987，赵志业等）。 主要参考书有： 1.彭大暑主编。金属塑性加工原理，中南大学出版社，2003 2.俞汉清、陈金得编著《金属塑性成型原理》机械工业出版社1999 3.李尧编著. 《金属塑性成型原理》，机械工业出版社，2004 4.张胜华编。金属塑性加工原理，中南工业大学教材科，1994 《工程塑性理论》实验教学大纲 英文名称：Engineering plasticity Theory 课程编号： 设置形式：非独立设课 实验学时：8 课程总学时：56 学分数： 适用专业：材料成型与控制 一、实验性质、作用和目的 工程塑性理论实验是《工程塑性理论》课程的实验教学环节，为专业必修课程，属材料成型与 控制专业的专业基础课。通过"压缩时真应力应变曲线的测定”、"平面变形抗力K值的测定”、“滑动区 与粘着区的测定”、"压缩时接触表面单位压力的分布"四个实验课程的学习和实际操作，使学生掌握 塑性加工力学的实验基本研究方法，使学生巩固和加深工程塑性理论知识，提高学生的实验水平， 培养学生独立分析问题、解决问题的能力和理论联系实际、实事求是的作风。 二、实验项目与内容提要 序 实验 每组实验 号 实验名称 内容提要 学时 人数属性 备注 压缩时真应力应变 掌握真应力应变曲线的 10 曲线的测定 测定方法 设计 必做 平面变形抗力K值 掌握平面变形抗力曲线 10 的测定 设计 必做 的测定方法 滑动区与粘着区的 了解镦粗时接触表面滑 2 10 设计 必做 测定 动区与粘着区的分布

五、本课程与其它课程的联系 本课程为专业基础课，安排在《材料力学》、《金属学》等课程之后进行。 后续课程为：《塑性加工工程学》、《轧制工艺》、《挤压与拉拔》、《锻造工艺》 六、考核方式 本课程是考试课。实验与平时成绩占20%，期末考试占80%。 七、教学参考书目 教材为：《金属塑性加工力学》（冶金工业出版社，1987，赵志业等）。 主要参考书有： 1． 彭大暑主编. 金属塑性加工原理，中南大学出版社，2003 2． 俞汉清、陈金得 编著《金属塑性成型原理》机械工业出版社 1999 3． 李尧 编著. 《金属塑性成型原理》，机械工业出版社，2004 4． 张胜华编. 金属塑性加工原理，中南工业大学教材科，1994 《工程塑性理论》实验教学大纲 英文名称：Engineering plasticity Theory 课程编号： 设置形式：非独立设课 实验学时：8 课程总学时：56 学分数： 适用专业：材料成型与控制 一、实验性质、作用和目的 工程塑性理论实验是《工程塑性理论》课程的实验教学环节，为专业必修课程，属材料成型与 控制专业的专业基础课。通过"压缩时真应力应变曲线的测定"、"平面变形抗力K值的测定"、"滑动区 与粘着区的测定"、"压缩时接触表面单位压力的分布"四个实验课程的学习和实际操作，使学生掌握 塑性加工力学的实验基本研究方法，使学生巩固和加深工程塑性理论知识，提高学生的实验水平， 培养学生独立分析问题、解决问题的能力和理论联系实际、实事求是的作风。 二、实验项目与内容提要 序 号 实验名称 内容提要 实验 学时 每组 人数 实验 属性 备注 1 压缩时真应力应变 曲线的测定 掌握真应力应变曲线的 测定方法 2 10 设计 必做 2 平面变形抗力K值 的测定 掌握平面变形抗力曲线 的测定方法 2 10 设计 必做 3 滑动区与粘着区的 测定 了解镦粗时接触表面滑 动区与粘着区的分布 2 10 设计 必做

4 压缩时接触表面单 了解镦粗时接触表面单 2 10 设计 必做 位压力的分布 位压力的分布规律 三、实验方式与基本要求 1、要求学生在实验前认真研读实验实验指导书，作好充分的预习准备工作，写出实验预习报 2、设计性实验只给出实验题目，要求学生必须写出合理的包括实验仪器、实验方法、实验步 骤、实验中可能出现的问题等内容的预习报告，并经教师审阅合格后，方能进行实验： 3、每次实验所得出的实验数据必须经过教师认可后，实验方可结束； 4、根据实验室的具体条件进行分组，必须在规定时间内，由学生独立完成，对实验过程中出现 的问题，要求学生尽量做到独立思考，独立解决； 5、要求学生必须认真对待每一个实验，不得缺席、迟到、早退： 6、要求实验中认真做好实验记录，实验后认真完成实验报告； 7、每次实验结束后，必须清洁实验仪器及设备，打扫实验室。 四、考核内容与方式 实验课成绩由以下部分组成： 1.出勒情况：不允许迟到，迟到5分钟按缺席计（占10%） 2平时成绩：根据学生完成实验课的内容，实验操作及平时表现给出成绩（占20%）； 3.实验报告考核评定：实验指导教师批阅得出成绩（占50%）： 4.测试成绩：给出若干题目，要求学生任选一个设计实验方案，并动手完成，得出实验结果（占 20%)。 五、参考资料 1、材料成型与控制专业实验指导书，自编

4 压缩时接触表面单 位压力的分布 了解镦粗时接触表面单 位压力的分布规律 2 10 设计 必做 三、实验方式与基本要求 1、要求学生在实验前认真研读实验实验指导书，作好充分的预习准备工作，写出实验预习报 告； 2、设计性实验只给出实验题目，要求学生必须写出合理的包括实验仪器、实验方法、实验步 骤、实验中可能出现的问题等内容的预习报告，并经教师审阅合格后，方能进行实验； 3、每次实验所得出的实验数据必须经过教师认可后，实验方可结束； 4、根据实验室的具体条件进行分组，必须在规定时间内，由学生独立完成，对实验过程中出现 的问题，要求学生尽量做到独立思考，独立解决； 5、要求学生必须认真对待每一个实验，不得缺席、迟到、早退； 6、要求实验中认真做好实验记录，实验后认真完成实验报告； 7、每次实验结束后，必须清洁实验仪器及设备，打扫实验室。 四、考核内容与方式 实验课成绩由以下部分组成： 1.出勤情况：不允许迟到，迟到5分钟按缺席计（占10%）； 2.平时成绩：根据学生完成实验课的内容，实验操作及平时表现给出成绩（占20%）； 3.实验报告考核评定：实验指导教师批阅得出成绩（占50%）； 4.测试成绩：给出若干题目，要求学生任选一个设计实验方案，并动手完成，得出实验结果（占 20%）。 五、参考资料 1、材料成型与控制专业实验指导书，自编