西工大金属塑性成形原理教学大纲

金属塑性成形原理教学大纲课程名称：金属塑性成形原理学时：48学时（其中实验6学时）一、课程性质、目的和任务性质：本课程为飞行器制造工程专业的专业基础课。目的：1.认识金属塑性变形的物理基础；2.掌握影响金属性能的主要因素及原理，掌握金属塑性性能主要指标的测试方法及意义；3.掌握金属塑性力学的基础知识；4.掌握塑性成形的基本解法（包括解析和数值解）。任务：本课程的任务是从工程应用的角度使学生掌握金属变形的微观机理、金属塑性指标、变形体力学的基本方程及解析解法和数值解法。重点是变形体力学的应力平衡方程、变形几何方程以及金属材料的本构关系以及变形体力学的基本解法。学生能够应用所学的基本理论分析金属的基本成形工艺方法。二、课程要求的先修课高等数学、金属材料学、材料力学。三、课程实验1.金属板材基本性能测试实验2.材料成形性能测试实验3.板材包申格效应弯曲实验4.筒形件拉伸力实验5.拉弯成形摩擦系数测量实验6.Matlab编程训练四、课程教材及参考书1.教材：汪大年主编，高等教育出版社出版，《金属塑性成形原理》。2.参考书：翟平主编，西北工业大学出版社出版，《钣金成形原理与工艺》。3.参考书：马泽恩编，西北工业大学出版社出版，《计算机辅助塑性成形》。五、课程主要内容及学时分配1.绪论（1学时）1.1基本概念1.2金属塑性成形方法1.3金属成形理论的发展1.4课程的任务通过本章的学习，了解金属塑性成形在机械制造业中的应用以及存在的问题，了解常用的金属属性成形的方法，熟悉金属塑性成形理论的发展历史。2.金属塑性变形的物理基础2.1金属的晶体结构（1学时）2.2单晶体的塑性变形2.3位错理论的基本概念（2学时）2.4多晶体的塑性变形2.5塑性变形对金属组织和性能的影响通过本章的学习，了解金属塑性变形的微观机理，重点是掌握塑性变形对金属组织和性能的影响。3.金属的塑性3.1金属的属性指标（1学时）3.2真实应力——应变曲线（1学时）3.3影响金属塑性的主要因数（2学时）3.4提高金属塑性的主要途径（1学时）3.5金属的超塑性通过本章的学习，掌握金属塑性指标的基本概念，学会金属板料主要塑性指标的测试方法，掌握影响金属塑性的主要因数以及提高金属塑性的主要途径。4.应力分析4.1问题的提出4.2应力的基本概念4.3直角坐标系中一点的应力状态（2学时）4.4平衡微分方程（2学时）4.5平面应力状态和轴对称应力状态通过本章的学习，了解应力的基本概念，掌握一点的应力状态的张量表示法以及平衡微分方程，重点是掌握平面应力状态和轴对称应力状态。5.应变分析5.1应变的基本概念5.2小变形分析（2学时）5.3应变增量和应变速率张量（2学时）5.4平面变形问题和轴对称变形问题通过本章的学习，了解应变的基本概念，掌握点的应变张量以及应变的几何方程，重点是掌握平面应变状态。6.屈服准则6.1基本概念（2学时）6.2Tresca屈服准则6.3Mises屈服准则6.4屈服准则的几何表示（2学时）6.5两种屈服准则的比较6.6屈服准则的实验验证6.7应变硬化材料的屈服准则通过本章的学习，重点掌握Tresca屈服准则和Mises屈服准则及其应用。7.塑性应力应变关系7.1弹性应力应变关系（2学时）7.2属性变形时应力应变关系的特点7.3增量理论（2学时）7.4全量理论7.5实验验证通过本章的学习，了解属性变形时应力应变关系的特点，掌握增量理论和全量理论及其应用条件，重点是增量理论。8.变形体力学解析解法——塑性成形中的主应力法8.1平衡方程和属性条件联立求解的数学解析法（2学时）8.2主应力法（2学时）8.3拉延成形的主应力解法（2学时）通过本章的学习，掌握主应力法的基本理论及其应用条件，能够运用主应力法求解一些简单的金属塑性成形问题。9.变形体力学解能量解法——塑性成形中的上限法9.1虚功原理和虚功方程（2学时）9.2应力间断和速度间断9.3上限法原理9.4上限法应用通过本章的学习，掌握虚功原理和上限法的本质，能够按简单的速度场计算成形载荷。10.变形体力学数值解法——有限元素法10.1离散与插值（2学时）10.2位移函数10.3元素的平衡（2学时）10.4整体平衡（2学时）10.5