本書共有8章,第1章主要講述力學(xué)概念、塑性加工工藝以及塑性力學(xué)在塑性加工中的應(yīng)用等;第2章主要講述應(yīng)力應(yīng)變分析;第3章主要講述平衡微分方程、應(yīng)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(yīng)力應(yīng)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(yīng)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(yīng)用;第6章主要講述漢基應(yīng)力方程及滑移線法應(yīng)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(xué)中的應(yīng)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(xué)習。
強化基礎(chǔ)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(chǔ)公式的推導(dǎo)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(shè)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(xué)中的應(yīng)用。
在浩瀚的歷史長河中,社會科學(xué)和自然科學(xué)相互交融、相互支配、相互支撐、相互促進。社會科學(xué)是精神文明不斷前行的動力,自然科學(xué)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(xué)一度是自然科學(xué)發(fā)展史上那顆耀眼的明星。
談到力學(xué),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(xué)不缺少美,缺少的是發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造,更需耐心去學(xué)習,用心去理解,真心去應(yīng)用。
追憶力學(xué)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(xué)森等一大批無與倫比的科學(xué)家,他們不僅致力于力學(xué)發(fā)展,很多人在數(shù)學(xué)和物理方面造詣更深,故力學(xué)的發(fā)展往往離不開數(shù)學(xué)及物理的理論發(fā)展。實際上,解釋自然現(xiàn)象和指導(dǎo)生產(chǎn)實踐才是力學(xué)的發(fā)展動力,彈性力學(xué)發(fā)展的動力多來源于試驗,而塑性力學(xué)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(wù),圍繞“學(xué)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(chǔ)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(chǔ)公式的推導(dǎo)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(shè)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(xué)中的應(yīng)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(xué)習目標、學(xué)習要點開篇,明晰章節(jié)知識重點、要點和學(xué)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(xué)有關(guān)的名人傳記、科學(xué)發(fā)展、工程應(yīng)用等內(nèi)容,助力學(xué)生的全面成長。
感謝從事塑性力學(xué)研究和教育教學(xué)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(xué)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(xué)及秦皇島分校在資金方面給予的鼎力支持。
東北大學(xué)秦皇島分校教師包立博士為本書教案整理、資源建設(shè)、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(shè)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(xué)生自主學(xué)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(xué)習強國平臺搜索材料成型力學(xué)可觀看知識點視頻學(xué)習。
出版之際,忐忑不安,反復(fù)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(xué)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(xué)及其發(fā)展
111塑性力學(xué)簡介
112塑性力學(xué)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(xué)問題求解基本假設(shè)和方法
第2章應(yīng)力應(yīng)變分析
21應(yīng)力分析
211基本概念
212應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力莫爾圓
213坐標變換
22主應(yīng)力與張量分解
221主應(yīng)力
222應(yīng)力橢球面和三向應(yīng)力莫爾圓
223主剪應(yīng)力與八面體應(yīng)力
224應(yīng)力張量分解
23應(yīng)變分析
231變形表示法
232幾何方程
233主應(yīng)變
234應(yīng)變張量分解及相關(guān)參量
235體積不變條件及主應(yīng)變圖
24應(yīng)變速率及平均應(yīng)變速率
241應(yīng)變速率
242平均應(yīng)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(yīng)變協(xié)調(diào)方程
311平衡微分方程
312應(yīng)變協(xié)調(diào)方程
32邊界條件
321應(yīng)力邊界條件方程
322接觸與摩擦
323圣維南原理和應(yīng)力集中
33非均勻變形
第4章屈服準則及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系方程
41應(yīng)力應(yīng)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(xué)比較
424屈服準則幾何解釋
425屈服準則實驗驗證
43應(yīng)力應(yīng)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(yīng)力與等效應(yīng)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(yīng)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(yīng)用規(guī)則
513應(yīng)力狀態(tài)參數(shù)
52平面應(yīng)力問題求解案例
53平面應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(luò)預(yù)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(xué)方程約定表示
課后習題
參考文獻
書單推薦
