《金属塑性变形理论》课程教学大纲 Theory of metal plastic deformation

课程号：H02012课程名称：金属塑性变形理论课程类型：学科基础课英文名称：Theoryofmetalplasticdeformation学分：4.5学时：72先修课程：高等数学、线性代数、工程力学、金属学及热处理适用对象：材料成型及控制、金属材料工程一、课程简介金属塑性变形理论是材料成型及控制专业的技术基础课。该课程较深入、系统、全面地阐明现代塑性理论以及力学、变形分析方法，使学生掌握有关塑性变形的宏观规律及其微观机理、应力应变分析、力能参数计算的基本理论和方法。二、课程内容及学时分配教学环节课时安排讲课习题课讨论课实验课上机其它合计64872第一单元：绪论（建议学时数：2学时）【学习目的和要求】1.知识掌握金属塑性加工的基本概念和分类，在工业生产中的重要作用及地位。2.能力培养了解金属塑性加工的基本分类方法。3．教学方法课堂教学，放映轧钢现场PPT，简单问题提问，了解学生热情和学习水平。【重点】金属塑性加工的必要性与效益【难点】金属塑性加工的理论与实际的联系。第二单元：金属塑性变形的物理本质（建议学时数：4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握1）金属的晶体结构；2）位错理论基础；3）单晶体的塑性变形机制；3）多晶体的屈服和形变时效。2.能力培养运用位错理论解释金属塑性变形的物理本质，从而了解金属塑性变形过程中所产生的各种现象。3.教学方法

课程名称：金属塑性变形理论 课 程 号：H02012 英文名称：Theory of metal plastic deformation 课程类型：学科基础课 学 时：72 学 分：4.5 先修课程：高等数学、线性代数、工程力学、金属学及热处理 适用对象：材料成型及控制、金属材料工程 一、课程简介 金属塑性变形理论是材料成型及控制专业的技术基础课。该课程较深入、系统、全面地阐明现 代塑性理论以及力学、变形分析方法，使学生掌握有关塑性变形的宏观规律及其微观机理、应力应 变分析、力能参数计算的基本理论和方法。 二、课程内容及学时分配 教 学 环 节 课 时 安 排 讲课 习题课 讨论课 实验课 上机 其它 合计 64 8 72 第一单元：绪论（建议学时数：2学时） 【学习目的和要求】 1．知识掌握 金属塑性加工的基本概念和分类，在工业生产中的重要作用及地位。 2．能力培养 了解金属塑性加工的基本分类方法。 3．教学方法 课堂教学，放映轧钢现场PPT，简单问题提问，了解学生热情和学习水平。 【重点】 金属塑性加工的必要性与效益。 【难点】 金属塑性加工的理论与实际的联系。 第二单元：金属塑性变形的物理本质（建议学时数：4学时） 【学习目的和要求】 1．知识掌握 1）金属的晶体结构；2）位错理论基础；3）单晶体的塑性变形机制；3）多晶体的屈服和形变 时效。 2．能力培养 运用位错理论解释金属塑性变形的物理本质，从而了解金属塑性变形过程中所产生的各种现 象。 3．教学方法

课堂教学，放映晶体结构、位错运动动画，简单问题提问。【重点】单晶体塑性变形机制及多晶体金属的屈服效应现象。【难点】滑移和李生的变形机理和屈服效应现象的微观机理第三单元：金属塑性变形组织性能的变化（建议学时数：4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握1）冷加工变形中组织性能的变化；2）热加工变形中组织性能的变化；2）回复过程和再结晶过程的特点及规律。2.能力培养了解在冷加工和热加工时，金属组织所发生的变化，以及带来的性能改变。3.教学方法课堂教学【重点】金属在塑性加工中，其内组织结构的变化【难点】热加工的再结晶过程第四单元：钢材的性能的控制（建议学时数：6学时）【学习目的和要求】1.知识掌握1）强韧性能的控制；2）冲压性能的控制；3）电磁和热强性能控制2.能力培养能够运用所学知识，制定相应工艺参数对钢材性能进行控制。3.教学方法课堂教学以及图片演示【重点】强韧性能和冲压性能控制的主要影响因素。【难点】不同加工过程，不同晶体结构所形成的织构。Nb、V、Ti的作用机理。第五单元：金属塑性变形的不均匀性（建议学时数：6学时）【学习目的和要求】1.知识掌握1）基本概念与研究方法；2）变形与应力不均匀分布的原因；3）不均匀变形所引起的后果和防止措施；4）残余应力。2.能力培养学会应用塑性变形的不均匀，分析变形过程中产生的各种产品缺陷的原因。3.教学方法现场案例教学【重点】变形与应力不均匀分布的原因及后果

课堂教学，放映晶体结构、位错运动动画，简单问题提问。 【重点】 单晶体塑性变形机制及多晶体金属的屈服效应现象。 【难点】 滑移和孪生的变形机理和屈服效应现象的微观机理。 第三单元：金属塑性变形组织性能的变化（建议学时数：4学时） 【学习目的和要求】 1．知识掌握 1）冷加工变形中组织性能的变化；2）热加工变形中组织性能的变化；2）回复过程和再结晶过 程的特点及规律。 2．能力培养 了解在冷加工和热加工时，金属组织所发生的变化，以及带来的性能改变。 3．教学方法 课堂教学 【重点】 金属在塑性加工中，其内组织结构的变化。 【难点】 热加工的再结晶过程。 第四单元：钢材的性能的控制（建议学时数：6学时） 【学习目的和要求】 1．知识掌握 1）强韧性能的控制；2）冲压性能的控制；3）电磁和热强性能控制 2．能力培养 能够运用所学知识，制定相应工艺参数对钢材性能进行控制。 3．教学方法 课堂教学以及图片演示 【重点】 强韧性能和冲压性能控制的主要影响因素。 【难点】 不同加工过程，不同晶体结构所形成的织构。Nb、V、Ti的作用机理。 第五单元：金属塑性变形的不均匀性（建议学时数：6学时） 【学习目的和要求】 1．知识掌握 1）基本概念与研究方法；2）变形与应力不均匀分布的原因；3）不均匀变形所引起的后果和防 止措施；4）残余应力。 2．能力培养 学会应用塑性变形的不均匀，分析变形过程中产生的各种产品缺陷的原因。 3．教学方法 现场案例教学 【重点】 变形与应力不均匀分布的原因及后果

【难点】附加应力、残余应力及其变形条件的影响。第六单元：金属塑性变形中的断裂（建议学时数：4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握1）金属断裂的物理本质；2）金属在塑性变形过程中的典型断裂现象2.能力培养学会应用断裂产生的本质，分析变形过程中产生的各种断裂现象的原因。3.教学方法现场案例教学【重点】金属在塑性加工中发生断裂的原因及防止办法。【难点】金属断裂的物理本质，第七单元：金属塑性变形中的塑性行为（建议学时数：4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握1）金属的塑性及塑性指标确定；2）影响金属塑性的因素及提高塑性的途径；3）金属的超塑性。2.能力培养学会分析影响塑性的主要因素，找到提高金属塑性的方法。3.教学方法课堂讲授【重点】影响金属塑性的因素分析。【难点】金属的超塑性第八单元：金属的塑性变形抗力（建议学时数：4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握1）变形抗力的测定及硬化曲线；2）影响变形抗力的因素分析。2.能力培养学会改变金属塑性变形抗力的方法3.教学方法课堂讲授【重点】影响变形抗力的因素分析。【难点】变形速度都变形抗力的影响机理。第九单元：应力应变状态分析（建议学时数：8学时）【学习目的和要求】

【难点】 附加应力、残余应力及其变形条件的影响。 第六单元：金属塑性变形中的断裂（建议学时数：4学时） 【学习目的和要求】 1．知识掌握 1）金属断裂的物理本质；2）金属在塑性变形过程中的典型断裂现象。 2．能力培养 学会应用断裂产生的本质，分析变形过程中产生的各种断裂现象的原因。 3．教学方法 现场案例教学 【重点】 金属在塑性加工中发生断裂的原因及防止办法。 【难点】 金属断裂的物理本质。 第七单元：金属塑性变形中的塑性行为（建议学时数：4学时） 【学习目的和要求】 1．知识掌握 1）金属的塑性及塑性指标确定；2）影响金属塑性的因素及提高塑性的途径；3）金属的超塑 性。 2．能力培养 学会分析影响塑性的主要因素，找到提高金属塑性的方法。 3．教学方法 课堂讲授 【重点】 影响金属塑性的因素分析。 【难点】 金属的超塑性。 第八单元：金属的塑性变形抗力（建议学时数：4学时） 【学习目的和要求】 1．知识掌握 1）变形抗力的测定及硬化曲线；2）影响变形抗力的因素分析。 2．能力培养 学会改变金属塑性变形抗力的方法 3．教学方法 课堂讲授 【重点】 影响变形抗力的因素分析。 【难点】 变形速度都变形抗力的影响机理。 第九单元：应力应变状态分析（建议学时数：8学时） 【学习目的和要求】

1.知识掌握应力、应力状态与应力张量、主应力、主切应力、应力张量常量、应力张量的分解、八面体应力、应力空间与应力莫尔圆；应变、应变张量与应变张量的分解、几何方程、应变增量与应变速度。2.能力培养了解应力应变的表示方法以及应力应变张量的计算3.教学方法应力状态分析以课堂讲授为主，师生共同推导公式及讨论公式含义：应变状态分析采用类比的方法，同应力状态分析一节比较，重点指导与学生自学相结合。【重点】一点处应力状态和应变状态的各种分析方法和表示方法，常用公式【难点】应力张量和应变张量的概念。第十单元：变形力学方程（建议学时数：8学时）【学习目的和要求】1.知识掌握力平衡微分方程、屈服条件、塑性应力与应变的关系、等效应力与等效应变、平面变形与轴对称变形力学方程。2.能力培养理解塑性变形力学方程的导出过程和应用。3.教学方法讲授并结合具体问题讨论各个方程的应用。【重点】各个方程的表达式及其应用。【难点】各个方程的物理意义。第十一单元：滑移线场理论及其应用（建议学时数：10学时）【学习目的和要求】1.知识掌握Henchy应力方程、滑移线场的几何性质、应力边界条件、滑移线场的几何作图、极限载荷问题及举例、速度方程与速度场。2.能力培养能够运用滑移线场法解决平面变形的塑性变形过程3.教学方法讲述基本概念配合例题分析与学生课堂练习。【重点】滑移线场的基本概念、基本性质、常见应力场的构造方法及求解方法。【难点】速度场的分析。第十二单元：工程法及其应用（建议学时数：6学时）【学习目的和要求】1.知识掌握

1．知识掌握 应力、应力状态与应力张量、主应力、主切应力、应力张量常量、应力张量的分解、八面体应 力、应力空间与应力莫尔圆；应变、应变张量与应变张量的分解、几何方程、应变增量与应变速 度。 2．能力培养 了解应力应变的表示方法以及应力应变张量的计算 3．教学方法 应力状态分析以课堂讲授为主，师生共同推导公式及讨论公式含义；应变状态分析采用类比的 方法，同应力状态分析一节比较，重点指导与学生自学相结合。 【重点】 一点处应力状态和应变状态的各种分析方法和表示方法，常用公式。 【难点】 应力张量和应变张量的概念。 第十单元：变形力学方程（建议学时数：8学时） 【学习目的和要求】 1．知识掌握 力平衡微分方程、屈服条件、塑性应力与应变的关系、等效应力与等效应变、平面变形与轴对 称变形力学方程。 2．能力培养 理解塑性变形力学方程的导出过程和应用。 3．教学方法 讲授并结合具体问题讨论各个方程的应用。 【重点】 各个方程的表达式及其应用。 【难点】 各个方程的物理意义。 第十一单元：滑移线场理论及其应用（建议学时数：10学时） 【学习目的和要求】 1．知识掌握 Henchy应力方程、滑移线场的几何性质、应力边界条件、滑移线场的几何作图、极限载荷问题 及举例、速度方程与速度场。 2．能力培养 能够运用滑移线场法解决平面变形的塑性变形过程。 3．教学方法 讲述基本概念配合例题分析与学生课堂练习。 【重点】 滑移线场的基本概念、基本性质、常见应力场的构造方法及求解方法。 【难点】 速度场的分析。 第十二单元：工程法及其应用（建议学时数：6学时） 【学习目的和要求】 1．知识掌握

工程法、近似工程法计算平贴锻造、圆盘压缩、挤压与拉拨、变形功。2.能力培养能够运用近似工程法解决平面变形和轴对称的塑性变形过程。3.教学方法学生自学为主、教师加以总结【重点】工程法与近似工程法的推导。【难点】近似工程法简化处理的合理性判断。第十三单元：上、下界定理及其应用（建议学时数：6学时）【学习目的和要求】1.知识掌握虚位移原理、最大塑性功原理、下界定理、上界定理、上界定理的应用。2.能力培养能够运用上界定理解决简单的塑性变形过程。3.教学方法讲述基本定理，配合例题分析与课堂练习。【重点】上界定理的应用。【难点】速度间断场的构造。三、考核方式及要求考核方式：闭卷考试。成绩的比例：期未考试成绩占总成绩的80%，平时成绩占总成绩的20%。四、教材及参考书1、教材赵志业，金属塑性变形与轧制理论（第2版），北京：冶金工业出版社，19962、参考书[1]赵志业，金属塑性加工力学，北京：冶金工业出版社，1987[2]王占学，塑性加工金属学，北京：冶治金工业出版社，1991[3]王仲仁，塑性成形力学，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1989[4]罗子健，金属塑性加工理论与工艺，西安：西北工业大学出版社，1994[5]曹乃光，金属塑性加工原理，北京：冶金工业出版社，1983[6]王仲仁，塑性加工力学基础，北京：国防工业出版社，1989五、责任认定1.大纲执笔人：张贵杰2.大纲审定人：3.制定时间：2011年11月

工程法、近似工程法计算平砧锻造、圆盘压缩、挤压与拉拔、变形功。 2．能力培养 能够运用近似工程法解决平面变形和轴对称的塑性变形过程。 3．教学方法 学生自学为主、教师加以总结。 【重点】 工程法与近似工程法的推导。 【难点】 近似工程法简化处理的合理性判断。 第十三单元：上、下界定理及其应用（建议学时数：6学时） 【学习目的和要求】 1．知识掌握 虚位移原理、最大塑性功原理、下界定理、上界定理、上界定理的应用。 2．能力培养 能够运用上界定理解决简单的塑性变形过程。 3．教学方法 讲述基本定理，配合例题分析与课堂练习。 【重点】 上界定理的应用。 【难点】 速度间断场的构造。 三、考核方式及要求 考核方式：闭卷考试。 成绩的比例：期末考试成绩占总成绩的80%，平时成绩占总成绩的20%。 四、教材及参考书 1、教材 赵志业，金属塑性变形与轧制理论（第2版），北京：冶金工业出版社，1996 2、参考书 [1] 赵志业，金属塑性加工力学，北京：冶金工业出版社，1987 [2] 王占学，塑性加工金属学，北京：冶金工业出版社，1991 [3] 王仲仁，塑性成形力学，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1989 [4] 罗子健，金属塑性加工理论与工艺，西安：西北工业大学出版社，1994 [5] 曹乃光，金属塑性加工原理，北京：冶金工业出版社，1983 [6] 王仲仁，塑性加工力学基础，北京：国防工业出版社，1989 五、责任认定 1．大纲执笔人：张贵杰 2．大纲审定人： 3．制定时间：2011年11月