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1、 授 课 教 案 课程名称：塑性成形原理 院（系）：装备制造工程分院 专 业：材料成型与控制 授课班级：教师姓名：职 称：讲 师 沈阳理工大学应用技术学院 沈阳理工大学应用技术学院教案 课程名称 塑性成形原理 课程性质 考试（）学 时 分 配 总学时：40 考查（）讲 授：39 课程类别 必修课()选修课()公选课()实 验：0 任课教师 梁海成 职称 讲师 课堂讨论：含在讲授课中 习题课：含在讲授课中 教材名称 编 者 机 动：1 出版社及出版时间 总 体 教 学 要 求 课 程 性质 和 地位 本课程是材料成型与控制专业（模具方向）的必修专业基础课，是冲压工艺及模具设计学等专业课程的先修课
2、程。教 学 要 求 通过本课程的学习，使学生掌握变形过程的金属流动规律、应力状态和应变状态，屈服准则、增量理论及其应用。了解屈服准则的简化形式。掌握塑性变形力能参数的计算方法，主应力法、滑移线法、上限法原理及应用。了解计算单位流动压力的其它方法等知识。成绩考核办法 本课程为必修考试课，建议考核方法为：平时成绩（含出勤、课堂表现、作业等）考核占20%，期末课程结课考试成绩占80%。参考 书目 汪大年金属塑性成形原理西安交通大学,机械工业出版社 王仲仁塑性加工力学哈尔滨工业大学,机械工业出版社 吴德海近代材料成形原理清华大学,机械工业出版社 周美玲材料工程基础，北京工业大学出版社，2001 年；蒋
3、成禹材料加工原理，哈尔滨工业大学出版社，2001 年.曹乃光金属塑性加工原理，冶金工业出版社，1983 年。沈阳理工大学应用技术学院教案 授课节次 第一次 时间 地点 教学目的 与要求 1.了解金属塑性加工的定义、分类、特点、地位、发展概况；2.掌握塑性、塑性指标和变形抗力的概念；教学内容设计 1.课程的性质、地位 本课程是材料成型与控制专业（模具方向）的必修专业基础课，是冲压工艺及模具设计学等专业课程的先修课程。2.金属塑性及塑性变形 金属的塑性：在外力作用下，金属材料发生形状的改变而不发生破坏（断裂或裂纹）的能力。金属塑性成形：金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学
4、性能的加工方法称为塑性成形，也称为塑性加工或压力加工。3.变形抗力及影响因素 4.超塑性及影响因素 如果使金属的组织结构和变形时的温度、速度配合得很恰当，则可以使金属具有特别好的塑性，100%,进入所谓的超塑性状态。5.金属变形时的加工硬化、回复和再结晶等 教学过程设计 新课导入：1 本课程性质与要求 第一章 1 金属塑性及塑性变形 2 变形抗力及影响因素 3 超塑性及影响因素 4 金属变形时的加工硬化、回复和再结晶等 教学方法和 教学手段 启发式教学法、多媒体教学法、问答教学法、讨论教学法 思考题及作业题 塑性变形的基本概念和分类 课后小结 沈阳理工大学应用技术学院教案 授课节次 第二次 时
5、间 地点 教学目的 与要求 了解外力、内力和应力的概念，应力张量表达 掌握主应力和主剪应力的求解方法 教学内容设计 1.外力、内力和应力的概念 2.直角坐标系中点的应力状态 单向拉伸 平面应力状态 三向应力状态 3.应力张量及应力张量不变量 4.应力偏张量及应力偏张量不变量 5.主应力及求解 6.主剪应力和主剪平面的定义 主应力空间中，剪应力有极值的切面叫做主剪应力平面，面上作用的剪应力叫做主剪应力。7.主剪应力和主剪平面的求解 8.八面体应力和等效应力 教学过程设计 新课导入：1.应力求解方法：材料力学切面法 本书中 切块法 第二章 1.外力、内力和应力的概念 2.直角坐标系中点的应力状态
6、单向拉伸平面应力状态三向应力状态 由浅入深 3.应力张量及应力张量不变量 4.应力偏张量及应力偏张量不变量 5.主应力求解实例 6.主剪应力和主剪平面的定义 7.主剪应力和主剪平面的求解 8.八面体应力和等效应力 教学方法和 教学手段 启发式教学法、多媒体教学法、问答教学法、讨论教学法 思考题及作业题 应力分量正负号，求主应力主方向 应力张量及应力张量不变量表达式 应力偏张量及应力偏张量不变量表达式 课后小结 沈阳理工大学应用技术学院教案 授课节次 第三次 时间 地点 教学目的 与要求 了解平面应力状态下的应力莫尔圆作法 掌握平面应力状态下的应力平衡微分方程 教学内容设计 1.应力莫尔圆及几何
7、表达 应力莫尔圆是点应力状态的几何表示法，若已知某点的一组应力分量或主应力，就可以利用应力莫尔圆通过图解法来确定该点任意方位平面上的正应力和剪应力。这三个圆叫做应力莫尔圆。2.应力平衡微分方程 000yxxzxxyyzyyzxzzxyzxyzxyz 3.平面应力状态的特征 4.平面应力状态下的平衡微分方程 5.平面应力状态下的应力莫尔圆作法 6.实例分析 教学过程设计 新课导入：正应力主应力 剪应力主剪应力 第二章 1.应力莫尔圆及几何表达 2.应力平衡微分方程 3.平面应力状态的特征 4.平面应力状态下的平衡微分方程 5.平面应力状态下的应力莫尔圆作法 6.实例分析 教学方法和 教学手段 启
8、发式教学法、多媒体教学法、问答教学法、讨论教学法 思考题及作业题 应力平衡微分方程 应力莫尔圆及几何表达 课后小结 沈阳理工大学应用技术学院教案 授课节次 第四次 时间 地点 教学目的 与要求 了解有关变形的一些概念及应变状态 掌握简单变形时位移场的确定方法及小变形几何方程 教学内容设计 1.有关变形的一些概念 单元体的变形可分为两种形式，一种是线尺寸的伸长缩短，叫做正变形或线变形；一种是单元体发生偏斜，叫做剪变形或角变形。正变形和剪变形也可统称“纯变形”。2.小变形分析 3.平面变形问题和轴对称问题 4.实例分析 教学过程设计 新课导入：点的应力状态点的应变状态 第三章 1.有关变形的一些概
9、念 2.小变形分析 3.平面变形问题和轴对称问题 4.实例分析 教学方法和 教学手段 启发式教学法、多媒体教学法、问答教学法、讨论教学法 思考题及作业题 位移场确定 小变形几何方程 课后小结 沈阳理工大学应用技术学院教案 授课节次 第五次 时间 地点 教学目的 与要求 了解增量理论和全量理论 掌握变形连续性方程 教学内容设计 1.变形连续性方程 2.应变增量和应变速率增量 前面我们讨论过的应变，都是反映单元体在某一变形过程或变形过程的某个阶段终了时的变形大小，所以叫做“全量应变”。所谓应变增量就是变形过程中某一极短阶段的无限小应变。通俗的说，以物体在变形过程中某瞬时的形状尺寸为原始状态，在此基
10、础上发生的无限小应变就是应变增量。3.应变偏张量、球张量、八面体应变和等效应变 4.速度分量，应变速率分量 5.平面变形问题 应变几何方程（直角坐标系圆柱坐标系球坐标系）6.实例分析 教学过程设计 新课导入：小变形几何方程变形连续性方程 第三章 1.变形连续性方程 2.应变增量和应变速率增量 3.应变偏张量、球张量、八面体应变和等效应变 4.速度分量，应变速率分量 5.平面变形问题 6.实例分析 教学方法和 教学手段 启发式教学法、多媒体教学法、问答教学法、讨论教学法 思考题及作业题 平面变形问题应变几何方程 课后小结 沈阳理工大学应用技术学院教案 授课节次 第六次 时间 地点 教学目的 与要
11、求 了解材料性质的一些基本概念 掌握两种屈服准则及几何表达 教学内容设计 1.有关材料性质的一些基本概念 连续，各向同性，理想弹性材料，理想塑性材料，硬化材料，弹塑性塑料，刚塑性材料 2.屈雷斯加屈服准则（最大的应力不变条件）122331SSS 3.密席斯屈服准则（弹性形变能不变条件）22212233112sC 4.屈服准则的几何表达-屈服轨迹和屈服表面 5.中间主应力的影响 1313()()222 6.平面问题和轴对称问题中屈服准则的简化 7.屈服准则应用实例 教学过程设计 新课导入：材料的性质，屈服 第四章 1.有关材料性质的一些基本概念 2.屈雷斯加屈服准则（最大的应力不变条件）3.密席
12、斯屈服准则（弹性形变能不变条件）4.屈服准则的几何表达-屈服轨迹和屈服表面 5.中间主应力的影响 6.平面问题和轴对称问题中屈服准则的简化 7.屈服准则应用实例 教学方法和 教学手段 启发式教学法、多媒体教学法、问答教学法、讨论教学法 思考题及作业题 屈服准则及几何表达-屈服轨迹和屈服表面 课后小结 沈阳理工大学应用技术学院教案 授课节次 第七次 时间 地点 教学目的 与要求 了解塑性变形时的应力应变关系的特点 掌握列维-密席斯方程 教学内容设计 1.弹性应力应变关系 2.塑性变形时的应力应变关系的特点 3.塑性变形的增量理论（流动理论）列维-密席斯方程 应力-应变速率方程（圣维南塑性流动方程
13、）4.塑性变形的全量理论（形变理论）5.最大逸功原理 6.应用实例分析 教学过程设计 新课导入：弹性变形，应力应变关系 第四章 1.弹性应力应变关系 2.塑性变形时的应力应变关系的特点 3.塑性变形的增量理论（流动理论）4.塑性变形的全量理论（形变理论）5.最大逸功原理 6.应用实例分析 教学方法和 教学手段 启发式教学法、多媒体教学法、问答教学法、讨论教学法 思考题及作业题 塑性变形的增量理论（流动理论）课后小结 沈阳理工大学应用技术学院教案 授课节次 第八次 时间 地点 教学目的 与要求 了解平衡微分方程和塑性条件联立求解的数学推算过程 掌握主应力法的解题步骤 教学内容设计 1.平衡微分方
14、程和塑性条件联立求解的方法 平衡微分方程和塑性条件联立求解的方法是将平衡微分方程和塑性条件进行联解，以求出物体塑性变形时的应力分布，进而求得变形力。在联解过程中，积分常数根据自由表面和接触表面上的边界条件确定。必要时还须利用应力与应变的关系式和变形连续方程。2.主应力法的应用：1）平行砧板间平面应变镦粗型 2）轴对称横向流动 3）板料拉延 教学过程设计 新课导入：金属塑性成形问题的求解 切面法切块法 第五章 1.以长矩形板镦粗为例，平衡微分方程和塑性条件联立求解镦粗力。2.主应力法的应用实例：1）平行砧板间平面应变镦粗型 2）轴对称横向流动 3）板料拉延 教学方法和 教学手段 启发式教学法、多
15、媒体教学法、问答教学法、讨论教学法 思考题及作业题 主应力法的应用 课后小结 沈阳理工大学应用技术学院教案 授课节次 第九次 时间 地点 教学目的 与要求 了解镦粗的变形特点 掌握镦粗时力能计算 教学内容设计 1.镦粗的变形特点 不均匀变形 附加应力 残余应力 2.镦粗时力能计算 2()22222()122()1()22drHzbzbzSerrSHrHSSHrHH滑动区：制动区：停滞区：教学过程设计 新课导入：镦粗变形 第五章 1.镦粗的变形特点 不均匀变形 附加应力 残余应力 2.镦粗时力能计算 3.摩擦条件的确定 教学方法和 教学手段 启发式教学法、多媒体教学法、问答教学法、讨论教学法 思
16、考题及作业题 镦粗变形时接触面的应力分布 摩擦条件的确定 课后小结 沈阳理工大学应用技术学院教案 授课节次 第十次 时间 地点 教学目的 与要求 了解滑移线的概念 掌握汉基应力方程及汉基第一定理 教学内容设计 1.滑移线的概念 塑性变形体内各点最大剪应力的轨迹为滑移线。由于最大剪应力成对正交，因此滑移线在变形体内成两族互相正交的线网，组成所谓滑移线场。2.滑移线场线和线的确定原则 3.汉基应力方程 线沿线沿KKmm22 4.滑移线的几何性质及汉基第一定理及推论 5.塑性区的应力边界 6.常见滑移线场的类型 教学过程设计 新课导入：最大剪应力滑移线 第五章 1.滑移线的概念 2.滑移线场线和线的
17、确定原则 3.汉基应力方程 4.滑移线的几何性质及汉基第一定理及推论 教学方法和 教学手段 启发式教学法、多媒体教学法、问答教学法、讨论教学法 思考题及作业题 滑移线场线和线的确定原则 塑性区的应力边界 常见滑移线场的类型 课后小结 沈阳理工大学应用技术学院教案 授课节次 第十一次 时间 地点 教学目的 与要求 了解滑移线场的建立方法 掌握速度矢端图的作法及滑移线法解题步骤 教学内容设计 1.滑移线场的建立 2.格林盖尔速度方程 00000()0()VuVxVvVydVV ddVV d 沿 线或沿 线 3.关于速度间断的概念 在刚塑性体中，由于忽略材料的弹性变形，速度分布会有不连续现象，即塑性
18、区与刚性区之间或塑性区内相邻两区域之间可能有相对滑动，即速度发生 跳跃，此现象称速度不连续，或称速度间断。4.速度矢端图 00000()0()VuVxVvVydVV ddVV d 沿 线或沿 线 5.滑移线法解题步骤及实例分析 平面压缩实例 教学过程设计 新课导入：塑性变形时边界条件 第五章 1.滑移线场的建立 2.格林盖尔速度方程 3.关于速度间断的概念 4.速度矢端图 5.滑移线法解题步骤及实例分析 教学方法和 教学手段 启发式教学法、多媒体教学法、问答教学法、讨论教学法 思考题及作业题 速度矢端图 课后小结 沈阳理工大学应用技术学院教案 授课节次 第十二次 时间 地点 教学目的 与要求
19、掌握滑移线场的解题方法 教学内容设计 滑移线法应用正挤压，反挤压，厚壁筒受内压，板料拉延，开式模锻 教学过程设计 新课导入：第五章 滑移线法应用正挤压，反挤压，厚壁筒受内压，板料拉延，开式模锻 实例分析 教学方法和 教学手段 启发式教学法、多媒体教学法、问答教学法、讨论教学法 思考题及作业题 实际变形时滑移线场的建立 课后小结 沈阳理工大学应用技术学院教案 授课节次 第十三次 时间 地点 教学目的 与要求 了解上限法原理 掌握平面变形问题上限法解法 教学内容设计 1.虚功原理与基本能量方程式 2.最大散逸功原理 3.上限法原理 4.上限法的应用平面变形正挤压，平锤头压入半无限体 平面变形问题 DuSDiiSidSVKdSuT*轴对称问题 DuSDiVijijiSidSVKdVdSuT*教学过程设计 新课导入：塑性问题求解：数值解，解析解 第五章 1.虚功原理与基本能量方程式 2.最大散逸功原理 3.上限法原理 4.上限法的应用平面变形正挤压，平锤头压入半无限体