基本情况: 南昌大学材料加工工程、材料学专业博士生导师，材料加工工程、车辆工程硕士点导师；先进成形制造及模具研究所所长，材料加工工程省重点学科负责人。

目 录

绪论 1

第1章 金属塑性成形的物理基础 6

1.1 金属的晶体结构 6

1.1.1 三种典型的晶胞结构 6

1.1.2 实际金属的晶体结构 8

1.2 单晶体的塑性变形 10

1.2.1 滑移 10

1.2.2 孪生 12

1.3 位错理论的基本概念 13

1.3.1 理想晶体的剪切强度——位错概念的提出 13

1.3.2 柏氏矢量 15

1.3.3 位错的运动 16

1.3.4 位错增殖 18

1.4 多晶体的塑性变形 19

1.4.1 多晶体的变形方式 19

1.4.2 多晶体的变形特点 20

1.4.3 多晶体变形后的组织和性能 20

1.5 加工硬化 21

1.5.1 单晶体的加工硬化 21

1.5.2 多晶体的加工硬化 22

1.6 回复和再结晶 22

1.6.1 冷变形金属的静态回复和静态再结晶 22

1.6.2 动态回复和动态再结晶 24

1.6.3 再结晶图 25

1.7 金属的塑性和影响因素 25

1.7.1 塑性和塑性指标 26

1.7.2 化学成分和组织结构对塑性的影响 27

1.7.3 变形温度对塑性的影响 29

1.7.4 变形速度对塑性的影响 30

1.7.5 应力状态对塑性的影响 31

1.7.6 提高金属塑性的途径 33

1.7.7 金属的超塑性 33

思考题与习题 35

第2章 金属塑性成形的力学基础 36

2.1 应力分析的基本概念 36

2.1.l 外力 36

2.1.2 应力(内力) 36

2.1.3 应力状态 37

2.2 点的应力状态分析 38

2.2.1 直角坐标系中的应力分量和应力张量 38

2.2.2 任意斜面上的应力 39

2.2.3 主应力和应力不变量 41

2.2.4 主剪应力和最大剪应力 44

2.2.5 应力球张量和应力偏张量 46

2.2.6 八面体应力和等效应力 47

2.2.7 应力莫尔圆 49

2.2.8 应力平衡微分方程 50

2.2.9 特殊应力状态 52

2.3 点的应变状态分析 57

2.3.1 应变 57

2.3.2 点的应变状态及应变张量 59

2.3.3 位移分量和小变形几何方程 62

2.3.4 应变连续方程 63

2.3.5 塑性变形时的体积不变条件 65

2.3.6 应变张量的性质与特性 65

2.3.7 应变增量和应变速率 68

2.3.8 特殊应变状态 72

2.3.9 变形程度的三种表达方式 72

2.4 屈服条件 74

2.4.1 屈雷斯加屈服条件 75

2.4.2 米塞斯屈服条件 76

2.4.3 屈服条件的几何表达——屈服轨迹和屈服表面 77

2.4.4 中间主应力的影响和屈服条件的简化形式 82

2.4.5 屈服条件的实验验证 83

2.4.6 屈服条件简介 85

2.5 塑性应力应变关系 86

2.5.1 弹性应力应变关系 86

2.5.2 弹性应变能 87

2.5.3 塑性应力应变关系的特点 88

2.5.4 塑性变形的增量理论 90

2.5.5 塑性变形的全量理论(形变理论) 93

2.5.6 最大塑性功(散逸功)原理 95

2.6 真实应力-应变曲线 97

2.6.1 拉伸试验曲线 98

2.6.2 压缩试验曲线 101

2.6.3 真实应力-应变曲线的简化形式 103

2.7 金属塑性成形中的摩擦和润滑 106

2.7.1 塑性成形时摩擦的特点及其影响 106

2.7.2 塑性成形时摩擦的分类及机理 107

2.7.3 塑性成形时摩擦力的表达式 109

2.7.4 影响摩擦系数的主要因素 109

2.7.5 摩擦系数的测定方法 111

2.7.6 塑性成形时的润滑 114

2.7.7 不同塑性加工条件下的摩擦系数 116

思考题与习题 117

第3章

金属塑性成形工序的力学分析及近似解析法

121

3.1 变形力与单位变形力 121

3.2 主应力法 124

3.2.1 主应力法的基本原理 124

3.2.2 平行模板间圆柱体镦粗 125

3.2.3 半圆型砧拔长 128

3.3 工程计算法 129

3.3.1 方法要点 129

3.3.2 结果分析 131

思考题与习题 132

第4章 滑移线场理论 133

4.1 理想刚塑性平面应变问题 133

4.1.1 平面应变状态下的应力状态 134

4.1.2 滑移线与滑移线场的概念 136

4.1.3 理想刚塑性平面应变问题的基本方程 137

4.2 滑移线的性质 138

4.2.1 亨基应力方程 138

4.2.2 亨基第一定理 139

4.2.3 亨基第二定理 139

4.3 常见的应力边界条件 140

4.4 常见的滑移线场 142

4.5 滑移线法解题实例 143

4.5.1 受内压无限长厚壁筒问题 143

4.5.2 平冲头压入半无限体问题 145

4.6 建立滑移线场的电子计算机方法 146

4.6.1 滑移线方程的数学意义 146

4.6.2 数值积分法及三类边值问题 147

4.6.3 图解法 151

4.6.4 计算机辅助建立滑移线场 156

思考题与习题 159

第5章 上限法 161

5.1 极值原理及上限法 161

5.2 速度间断面及其速度特性 163

5.2.1 速度间断面 163

5.2.2 速端图及速度间断量的计算 164

5.3 Johnson上限模式及应用 166

5.4 Avitzur上限模式及应用 169

5.4.1 直角坐标平面应变问题——考虑侧鼓时板坯的平锤压缩 170

5.4.2 极坐标平面应变问题——宽板的平辊轧制 173

5.4.3 圆柱坐标轴对称问题——圆盘的镦粗 177

5.4.4 球坐标轴对称问题——圆棒的拉拔或挤压 178

5.5 变形功法 181

5.5.1 变形功法的基本原理 182

5.5.2 计算举例 183

思考题与习题 184

附录A 金属塑性成形原理实验选编 187

附录B 研究生入学考试(金属塑性加工原理)试题选编 196

参考文献 2062100433B

本书主要作为普通高等院校及大专院校相关专业及模具设计制造培训班的教材，也可供工厂企业、科研单位的工程技术人员参考。

前 言

金属塑性成形就是利用金属的塑性，在工具及模具的外力作用下来加工制件的少切削或无切削的工艺方法。由于工艺本身的特点，它虽然有很长的发展历史却又在不断的研究和创新之中，新工艺、新方法层出不穷。这些研究和创新的基本目的不外乎增加材料塑性、提高成形零件的精度及性能、降低变形力、增加模具使用寿命和节约能源等。而“塑性成形原理”正是实现这些目的的基础理论知识；学习该课程的先修课程主要是“材料力学”和“金属学”。

本书以编者多年从事该门学科的教学和科研为基础，结合学科的新近研究成果并参考有关教材编写而成。全书共分5章，另有绪论和附录。主要内容介绍如下：在绪论中讲述了金属塑性成形的特点及其在国民经济中的作用，金属塑性加工的分类，金属塑性成形原理课程的目的和任务，金属塑性成形理论的发展概况；第1章讲述金属塑性成形的物理基础；第2章在介绍塑性成形过程中应力分析、应变分析、屈服条件及应力、应变关系的同时，还对摩擦和润滑做了较详细的介绍；第3章主要介绍主应力法和工程计算法的基本原理和解题步骤；第4章对滑移线场理论做了较为详细的论述，并结合实例介绍滑移线法的应用；第5章在介绍界限法基本概念的基础上，着重阐述上限原理及其应用。为满足教学及自学读者自测的需要，每章都有习题和思考题，书末还附有金属塑性成形原理实验选编及部分该课程硕士研究生入学试题选编。本书主要作为普通高等院校及大专院校相关专业及模具设计制造培训班的教材，也可供工厂企业、科研单位的工程技术人员参考。

本书绪论及第1章、第2章由闫洪教授编写，第3章、第4章、第5章及附录由周天瑞教授编写。本书由南昌航空工业学院王高潮教授主审。在编写过程中，得到了南昌大学杨雪春、邱映辉等教授的支持和帮助，在此深表感谢！

由于编者水平所限，书中的错误和疏漏之处在所难免，敬请读者批评指正。

编 者