材料加工力学课程教学大纲

1、材料加工力学课程教学大纲课程名称：材料加工力学英文名称：Mechanics for Materials Processing 课程编号：x2010311学 时 数：40其中实验（实训）学时数： 4 课外学时数：学 分 数：2.5适用专业：材料科学与工程专业（材料加工工程方向）一、课程的性质和任务本课程是材料科学与工程（材料加工工程方向）专业本科生的专业基础理论课，目的在于使本学科本科生了解材料加工必要的力学知识，为以金属材料为主的塑性加工成形过程的力能计算、变形计算和计算机模拟打下必要的专业理论基础。本课程的主要内容为材料的塑性加工力学，首先从应力和应变分析入手，建立求解塑性加工成形问题的基本

2、方程，进而结合塑性加工实际讲解了主要解析方法：工程法、滑移线法和上界法，并给出了许多实例。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点（1） 绪论（2学时）从金属塑性加工过程的概念出发，了解工件的两种不同成形方式。基本成形方式包括锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压、拉伸成形、弯曲和剪切等；组合成形方式包括锻造-轧制、轧制-挤压、拉拔-轧制、轧制-弯曲、轧制-剪切等。按变形时的温度特征分为热变形、冷变形和温变形。（2）应力与应变（8学时）掌握应力、点应力状态、主应力、应力张量不变量、偏差应力分量和球应力分量的概念以及主应力图；掌握应变、主应变、应变张力不变量、应变张量分解、一点附近的应变分析和主应变图，掌握

3、变形与位移方程关系方程的数学表达和相互间的关联。了解应力坐标变换、应力椭球面、应变速率概念，了解变形表示法、应力应变曲线和变形体模型。重点：本章节为本课程的基础内容，必须深入理解和全面掌握；其中一点应力状态的数学表达式、特征方程、应力张量不变量、主剪应力、偏差应力分量等需重点掌握；应变的矢量和张量特性，也需掌握。难点：对应力坐标变换、应力张量、偏差应力、变形与位移关系方程的数学表达理解。（3）变形力学方程（8学时）深入理解变形力学体系的数学描述方法，掌握直角坐标系的力学平衡微分方程。掌握两种屈服条件的提出、比较和解释，深入理解屈服准则的空间表达、物理解释和实验验证。了解弹性变形和塑性变形的应力

4、与应变关系方程，了解等效应力和等效应变的概念及二者之间的关系，了解变形抗力的概念及相关模型。掌握平面变形的变形力学方程和了解轴对称问题的变形力学方程。重点：力学平衡微分方程的导出，应力边界条件，屈服条件的含义，两种屈服准则的理解为重中之重点；难点：屈服条件的空间表达、物理解释和实验验证；对力学方程体系的全面理解。（4） 工程法（6学时）掌握工程法的基本概念、假设、思路。掌握工程法在以下基本应用中的导出过程：圆柱体墩粗时接触面单位压力分布，压缩矩形件时的平均单位压力和总压力。了解轧制变形区的概念，熟练掌握轧制单位压力的概念及各种计算公式，轧制力矩及功率计算。了解轧制时的弹塑性曲线。重点：工程法的

5、基本思想，计算轧制单位压力的理论。难点：轧制压力的各种计算公式。（5） 滑移线场理论及应用 (6学时)掌握滑移线理论的基本假设和基本概念，Hencky应力方程和滑移线场的几何性质。理解滑移线求解一般问题的过程及结果的应用。了解盖林格尔速度方程与速端图的应用。重点：滑移线法的基本思想、假设和典型应用，滑移线场的几何性质和Hencky应力方程。难点：滑移线法用于平面压缩矩形件的推导。（6）极限分析原理及上界法在成形中应用（6学时）了解极限分析与虚功原理的基本概念，理解上界法的特点和应用，熟悉有限元法与计算机模拟的基本思想，了解其应用范围和应用实例。重点：极限分析与虚功原理的基本思想。有限元法与计算

6、机模拟的基本思想和应用。难点：上界法在成形中的应用。三、教学方式及学时分配序号主要内容教学方式学时分配辅导答疑比例1金属塑性成形概念及分类讲授21：12应力的基本概念讲授21：13主应力、应力张量不变量及主剪应力、应力张量的分解讲授21：14应变的基本概念、几何方程、一点附近的应变分析、应变张量、主应变图、应变速率讲授21：15变形表示法、应力应变曲线、变形体模型讲授21：16力平衡微分方程及应力边界条件讲授21：17两种屈服准则的含义、解释以及应力与应变的关系方程讲授21：18等效应力和等效应变、变形抗力模型、平面变形和轴对称问题的变形力学方程讲授21：19习题课讲授21：110工程法简介、

7、圆柱体墩粗讲授21：111压缩矩形件时的平均单位压力和总压力讲授21：112轧制变形区、轧制单位压力的计算，轧制力矩及功率计算、弹塑性曲线讲授21：113滑移线基本假设、基本概念以及Hencky应力方程讲授21：114滑移线的几何性质以及盖林格尔速度方程与速端图讲授21：115滑移线场绘制及滑移线求解一般问题实例讲授21：116极限分析的基本概念与数学基础讲授21：117虚功原理及最大塑性功原理、上界法在成形中的应用讲授21：118有限元法与计算机模拟概要讲授21：1四、课程其他教学环节要求要求学生上课时认真听讲，记笔记，并勤于动脑，将所学的理论和实际结合起来，思考理论知识是如何在生产实际中应用的。课后认真复习，满足1：1.5的学时要求,认真完成作业。实验环节要通过查阅资料，小组讨论，制定出合理的实验方案，并在实验结束后认真总结。五、本课程与其他课程的联系本课程要求设在材料力学课程之后，为材料科学与工程专业（材料加工方向）课程打下坚实的基础。六、教学参考书目1.金属塑性成形力学 王平 崔建忠 冶金工业出版社 20062.金属塑性变形与轧制理论第二版 赵志业 冶金工业出版社 20063.金属压力加工力学 赵志业