塑性力學(xué)基礎(chǔ)

前言

塑性力學(xué)是材料成形專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。本書從應(yīng)力和應(yīng)變的分析入手，通過建立求解材料成形問題的基本方程，進(jìn)而介紹確定成形時(shí)材料流動和力能參數(shù)的主要解析方法，旨在為合理設(shè)計(jì)或選擇成形工具、制訂或優(yōu)化成形工藝提供理論依據(jù)。本書內(nèi)容簡潔，層次分明，理論嚴(yán)謹(jǐn)。在注重基礎(chǔ)的同時(shí)，還兼顧了工程應(yīng)用。本書可作為高等學(xué)校材料成形專業(yè)的教學(xué)用書，亦可供生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和科研部門工程技術(shù)人員參考。本書的第1、2、3、4章由李立新執(zhí)筆，第5、6、7章、附錄及各章思考與練習(xí)由胡盛德執(zhí)筆。在編寫過程中，重慶大學(xué)汪凌云教授提出了許多寶貴意見。作者參考和引用了國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，在此，向汪凌云教授和文獻(xiàn)作者表示誠摯的感謝！本書的出版還得到了武漢科技大學(xué)的資助，在此深表謝意。由于編者知識水平所限，書中不妥之處，懇請廣大讀者指正。

內(nèi)容概要

本書主要介紹塑性力學(xué)的基礎(chǔ)理論及其工程應(yīng)用，全書共7章，內(nèi)容包括：應(yīng)力狀態(tài)理論、應(yīng)變狀態(tài)理論、屈服準(zhǔn)則、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、上下界定理、確定表面壓力的工程法、滑移線場理論及其應(yīng)用等。附錄給出“求和約定和張量概念”。每章后均附有思考和練習(xí)題，以供讀者練習(xí)和深入鉆研。    本書為高等學(xué)校本科教材，亦可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

1  應(yīng)力狀態(tài)理論  1.1  應(yīng)力狀態(tài)的基本概念    1.1.1  外力和內(nèi)力    1.1.2  應(yīng)力的概念    1.1.3  應(yīng)力的分解  1.2  斜面上的應(yīng)力及應(yīng)力邊界條件    1.2.1  斜面上的應(yīng)力    1.2.2  應(yīng)力的張量表示    1.2.3  應(yīng)力邊界條件  1.3  主應(yīng)力及應(yīng)力張量不變量    1.3.1  主應(yīng)力及應(yīng)力不變量    1.3.2  主應(yīng)力圖示    1.3.3  應(yīng)力橢球  1.4  應(yīng)力摩爾圓和主切應(yīng)力    1.4.1  應(yīng)力摩爾圓    1.4.2  主切應(yīng)力    1.4.3  八面體應(yīng)力  1.5  應(yīng)力球張量和應(yīng)力偏張量    1.5.1  應(yīng)力張量的分解    1.5.2  偏差應(yīng)力張量常量  1.6  應(yīng)力平衡微分方程    1.6.1  直角坐標(biāo)系的力平衡方程    1.6.2  圓柱坐標(biāo)系的力平衡方程    1.6.3  球坐標(biāo)系下的力平衡方程  1.7  平面應(yīng)力狀態(tài)  思考與練習(xí)2  應(yīng)變狀態(tài)理論  2.1  應(yīng)變和應(yīng)變狀態(tài)    2.1.1  典型變形實(shí)例    2.1.2  位移分量和剛性轉(zhuǎn)動分量    2.1.3  速度分量和速度邊界條件    2.1.4  一點(diǎn)的應(yīng)變分量  2.2  應(yīng)變分量和轉(zhuǎn)動分量與位移分量的關(guān)系  2.3  應(yīng)變連續(xù)方程  2.4  應(yīng)變張量及其分解    2.4.1  單位相對位移張量    2.4.2  應(yīng)變張量    2.4.3  主應(yīng)變及應(yīng)變張量不變量    2.4.4  應(yīng)變張量的分解  2.5  體積應(yīng)變和不可壓縮條件    2.5.1  體積應(yīng)變    2.5.2  不可壓縮條件    2.5.3  主應(yīng)變圖示  2.6  應(yīng)變增量分量及應(yīng)變速率張量    2.6.1  應(yīng)變增量分量    2.6.2  應(yīng)變速率張量    2.6.3  應(yīng)變速率張量的分解及不變量  2.7  平面應(yīng)變狀態(tài)  思考與練習(xí)3  屈服準(zhǔn)則  3.1  屈服準(zhǔn)則的一般概念    3.1.1  單向拉伸曲線    3.1.2  屈服準(zhǔn)則的通用形式  3.2  Tresca屈服準(zhǔn)則  3.3  Mises屈服準(zhǔn)則  3.4  屈服準(zhǔn)則的幾何表達(dá)    3.4.1  應(yīng)力空間中的屈服軌跡    3.4.2  各向同性硬化材料的屈服軌跡  3.5  屈服準(zhǔn)則的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證  3.6  等效應(yīng)力和等效應(yīng)變    3.6.1  等效應(yīng)力    3.6.2  塑性功增量    3.6.3  等效應(yīng)變    3.6.4  等效應(yīng)力和等效應(yīng)變關(guān)系曲線及其簡化模型  思考與練習(xí)4  應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系  4.1  彈性變形時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系  4.2  塑性變形時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系    4.2.1  增量理論    4.2.2  全量理論    4.2.3  全量理論和增量理論的關(guān)系    4.2.4  卸載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系  4.3  塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證  思考與練習(xí)5  上下界定理  5.1  基本概念及基本原理    5.1.1  靜力許可應(yīng)力場和運(yùn)動許可速度場    5.1.2  虛功原理    5.1.3  最大塑性功原理  5.2  下界定理  5.3  上界定理  5.4  上界定理的應(yīng)用    5.4.1  連續(xù)場模式    5.4.2  剛性塊模式    5.4.3  矩形單元模式  思考與練習(xí)6  確定表面壓力的工程法  6.1  工程法簡介  6.2  鐓粗    6.2.1  平面應(yīng)變鐓粗    6.2.2  圓柱體鐓粗    6.2.3  圓環(huán)鐓粗  6.3  平輥軋制    6.3.1  Целиков（采利柯夫）公式    6.3.2  M.D.Stone（斯通）公式    6.3.3  Sims（西姆斯）公式  6.4  擠壓  6.5  拉拔    6.5.1  軸對稱變形拉拔    6.5.2  平面應(yīng)變拉拔  6.6  沖孔    6.6.1  受內(nèi)壓厚壁圓筒的塑性變形    6.6.2  開式?jīng)_孔的沖孔力  6.7  拉延    6.7.1  凸緣變形區(qū)的應(yīng)力分布    6.7.2  凹模圓角區(qū)的應(yīng)力分布    6.7.3  拉延力的計(jì)算  思考與練習(xí)7  滑移線場理論及其應(yīng)用  7.1  滑移線的基本概念    7.1.1  滑移線、滑移線網(wǎng)和滑移線場    7.1.2  平面應(yīng)變問題的基本方程  7.2  Hencky應(yīng)力方程  7.3  滑移線的幾何性質(zhì)及其近似作法    7.3.1  滑移線的幾何性質(zhì)    7.3.2  滑移線場的近似作法  7.4  平?jīng)_頭壓縮矩形厚件  思考與練習(xí)附錄  附錄1  靜水壓力和Bauschinger效應(yīng)對材料屈服的影響    F1.1  靜水壓力對材料屈服的影響    F1.2   Bauschinger效應(yīng)對材料屈服的影響  附錄2  求和約定和張量概念    F2.1  求和約定      F2.1.1  字母標(biāo)記法      F2.1.2  求和標(biāo)號      F2.1.3  自由標(biāo)號      F2.1.4  δij符號    F2.2  張量概念      F2.2.1  標(biāo)量      F2.2.2  矢量      F2.2.3  二階張量的定義及其推論      F2.2.4  張量的矩陣、對稱及反對稱張量      F2.2.5  張量的加減和分解      F2.2.6  張量的不變量及其主方向      F2.2.7  應(yīng)力張量  思考與練習(xí)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1 應(yīng)力狀態(tài)理論1.1 應(yīng)力狀態(tài)的基本概念1.1.1 外力和內(nèi)力一般來說，要使物體變形，必須施加一定的外力，如圖1-1所示。物體變形所承受的外力可以分為兩類，一類是作用在物體表面上的力，稱作表面力、面力或接觸力。它可以是集中力，更一般的是分布力，它可能是施加在物體表面上的力，也可能是來自支承的約束力。另一類是作用在物體所有質(zhì)點(diǎn)上的力，稱作體積力、體力或質(zhì)量力。如重力、磁力、慣性力等。上述兩類外力皆可使物體產(chǎn)生彈性或塑性變形，但通常情況下，因?yàn)轶w力相對面力很小，物體的變形往往是由表面力完成的，所以一般不考慮體力的作用，但當(dāng)成形速度很高，如金屬的爆炸成形、高速鍛造等則應(yīng)考慮成形時(shí)的慣性力。想象用某一平面將在外力作用下處于平衡狀態(tài)的物體切截成兩部分，如圖1-2所示，顯然，被截開的任一部分只有在其上作用外力與另一部分對其作用內(nèi)力的共同作用下才能保持平衡。因此，當(dāng)物體上作用有外力時(shí)，在物體內(nèi)便要產(chǎn)生一部分和另一部分間的相互作用，這種相互作用就是與外力相應(yīng)的內(nèi)力。內(nèi)力一般為連續(xù)分布力系，除具有與外力相平衡的性質(zhì)外，特殊情形下內(nèi)力本身亦形成自相平衡力系。

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