本書共有8章,第1章主要講述力學概念、塑性加工工藝以及塑性力學在塑性加工中的應用等;第2章主要講述應力應變分析;第3章主要講述平衡微分方程、應變協(xié)調(diào)方程、邊界條件、非均勻變形等;第4章主要講述應力應變關(guān)系曲線、屈服準則、胡克定律、增量理論、變形抗力模型,以及平面問題與軸對稱問題等;第5章主要講述工程法應用規(guī)則及其在鐓粗、拉深、彎曲、脹形、軋制等工程問題中的應用;第6章主要講述漢基應力方程及滑移線法應用;第7章主要講述極限原理及上限法;第8章主要講述剛塑性有限元法及人工智能初步在力學中的應用。
本書可作為材料成型及控制工程專業(yè)和相關(guān)專業(yè)本科生、研究生的教材,也可供企業(yè)技術(shù)人員參考學習。
強化基礎知識傳授和分析、解決問題能力培養(yǎng)。注重知識點承上啟下的作用和基礎公式的推導過程,強化理論的系統(tǒng)性和完備性,依據(jù)前期理論研究增加屈服準則幾何軌跡證明、工程法中屈服準則與微元體受力假設之間的運用規(guī)則、滑移線角度和邊界條件確定方法,并引入有限元法和人工智能等知識在塑性加工力學中的應用。
在浩瀚的歷史長河中,社會科學和自然科學相互交融、相互支配、相互支撐、相互促進。社會科學是精神文明不斷前行的動力,自然科學是物質(zhì)文明快速發(fā)展的引擎,回首過往人類文明發(fā)展史,不可否認力學一度是自然科學發(fā)展史上那顆耀眼的明星。
談到力學,多數(shù)人的印象是深奧和枯燥,但想一想“給我一個支點,我能撬動地球”是何等的霸氣,讀一讀“五兩竿頭風欲平,長風舉棹覺船輕。柔櫓不施停卻棹,是船行。滿眼風波多閃灼,看山恰似走來迎。仔細看山山不動,是船行!笔呛蔚鹊拿烂,力學不缺少美,缺少的是發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造,更需耐心去學習,用心去理解,真心去應用。
追憶力學發(fā)展,人們自然會想到阿基米德、牛頓、愛因斯坦、馮·卡門、錢學森等一大批無與倫比的科學家,他們不僅致力于力學發(fā)展,很多人在數(shù)學和物理方面造詣更深,故力學的發(fā)展往往離不開數(shù)學及物理的理論發(fā)展。實際上,解釋自然現(xiàn)象和指導生產(chǎn)實踐才是力學的發(fā)展動力,彈性力學發(fā)展的動力多來源于試驗,而塑性力學發(fā)展的動力更多來源于生產(chǎn)。
本書聚焦立德樹人根本任務,圍繞“學生成長”核心,堅持“知識傳授、能力培養(yǎng)和價值塑造”目標,打造“有廣度、有深度、有溫度”的內(nèi)容體系,主要特色包括:
1)強化基礎知識傳授和分析、解決問題能力培養(yǎng)。注重知識點承上啟下的作用和基礎公式的推導過程,強化理論的系統(tǒng)性和完備性,依據(jù)前期理論研究增加屈服準則幾何軌跡證明、工程法中屈服準則與微元體受力假設之間的運用規(guī)則、滑移線角度和邊界條件確定方法,并引入有限元法和人工智能等知識在塑性加工力學中的應用。
2)強化創(chuàng)新思維培養(yǎng)和人文素養(yǎng)提升。每章以知識速遞、學習目標、學習要點開篇,明晰章節(jié)知識重點、要點和學習目標,在章節(jié)中以知識運用、知識拓展模塊穿插展示與力學有關(guān)的名人傳記、科學發(fā)展、工程應用等內(nèi)容,助力學生的全面成長。
感謝從事塑性力學研究和教育教學的前輩們,他們的著作給予我成長的沃土。
感謝我的老師及親朋好友們,他們的幫助給予我進取的基石。
感謝我的家庭、父母、愛人和孩子,他們的支持給予我奮斗的動力。
感謝我可愛、執(zhí)著、追求的學生們,他們的肯定給予我出版本書的底氣。
感謝河北省教育廳、東北大學及秦皇島分校在資金方面給予的鼎力支持。
東北大學秦皇島分校教師包立博士為本書教案整理、資源建設、文字梳理、公式校核、習題編寫、圖形繪制等方面付出了巨大心血,在此深表感謝。
本書在河北省教育廳資助下已建設成為精品在線開放課程,視頻、課件、模型、試題庫等教師講授和學生自主學習的在線資源可直接登錄下面的網(wǎng)址進行查閱:https://wwwxueyinonlinecom/detail/218852117。也可登陸學習強國平臺搜索材料成型力學可觀看知識點視頻學習。
出版之際,忐忑不安,反復斟酌,不免瑕疵。個人水平有限,若有不當之處,望不吝賜教和雅正,呈上謝意!
最后,謹以此書獻給東北大學百年華誕!
編者
高等院校教師
目錄
前言
第1章緒論
11塑性力學及其發(fā)展
111塑性力學簡介
112塑性力學的發(fā)展
12塑性加工工藝分類
121基本塑性加工工藝
122特種塑性加工工藝
123劇烈塑性成形技術(shù)
13塑性力學問題求解基本假設和方法
第2章應力應變分析
21應力分析
211基本概念
212應力狀態(tài)及應力莫爾圓
213坐標變換
22主應力與張量分解
221主應力
222應力橢球面和三向應力莫爾圓
223主剪應力與八面體應力
224應力張量分解
23應變分析
231變形表示法
232幾何方程
233主應變
234應變張量分解及相關(guān)參量
235體積不變條件及主應變圖
24應變速率及平均應變速率
241應變速率
242平均應變速率
第3章平衡微分方程與邊界條件
31平衡微分方程及應變協(xié)調(diào)方程
311平衡微分方程
312應變協(xié)調(diào)方程
32邊界條件
321應力邊界條件方程
322接觸與摩擦
323圣維南原理和應力集中
33非均勻變形
第4章屈服準則及應力應變關(guān)系方程
41應力應變關(guān)系曲線
42屈服準則
421屈雷斯加屈服準則
422米塞斯屈服準則
423屈服準則數(shù)學比較
424屈服準則幾何解釋
425屈服準則實驗驗證
43應力應變關(guān)系方程
431胡克定律
432增量理論
433全量理論
44變形抗力
441等效應力與等效應變
442變形抗力曲線
443變形抗力模型
45平面問題與軸對稱問題
451平面問題
452軸對稱問題
第5章工程法及應用案例
51工程法及塑性狀態(tài)系數(shù)
511工程法概念要點
512工程法應用規(guī)則
513應力狀態(tài)參數(shù)
52平面應力問題求解案例
53平面應變問題求解案例
531圓筒受內(nèi)壓分析
532寬板彎曲過程
533矩形件壓縮過程
534平輥軋制過程
54軸對稱問題求解案例
541圓柱體鐓粗
542棒材擠壓過程
55臨界載荷求解案例
第6章滑移線法及應用
61滑移線場概念
611平面變形問題列式
612滑移線族確定
62漢基應力方程
63滑移線幾何性質(zhì)
631基本性質(zhì)
632漢基第一定理
633漢基第二定理
64應力邊界條件
641滑移線方向及傾角規(guī)則
642滑移線邊值特征
65滑移線場繪制的數(shù)值計算方法*
651特征線問題
652特征值問題
653混合問題
66滑移線求解案例
661光滑平?jīng)_頭壓入半無限體
662粗糙平?jīng)_頭壓入半無限體Prandtl解
663粗糙平?jīng)_頭壓入半無限體非Prandtl解
664楔體單邊受壓極限載荷
665平輥軋制厚件過程
666板條擠壓過程
第7章極限原理及上限法
71極限原理與上限法
711虛功原理
712最大塑性功原理
713蓋林格速度方程及速端圖
72上限定理及應用
721上限定理
722上限法求解思路
723光滑平?jīng)_頭壓入半無限體
724平面變形矩形件壓縮
第8章有限元和人工智能初步
81有限元法
811有限元法概念
812有限元法分類
82剛塑性有限元法
821剛塑性有限元變分原理
822剛塑性有限元法分類
823圓柱體壓縮過程有限元求解
824板材軋制過程有限元求解
83人工智能初步
831人工智能概念
832軋制力神經(jīng)網(wǎng)絡預測
833智能+有限元理論
附錄
附錄A求和約定
附錄B塑性力學方程約定表示
課后習題
參考文獻