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1、金属塑性成形材料模型的实验测量与程序实现一、课程介绍金属塑性成形是几何、物理和边界条件三重高度非线性的复杂过程，现有的 塑性力学解析理论还不能用于塑性工程问题的求解。随着现代数值技术的开展， 有限元方法已成为分析金属塑性成形复杂问题的主要工具，而材料模型是有限元 建模的关键，其准确度直接影响有限元模拟精度。本课程围绕金属塑性成形材料 模型研究和应用的最新进展，阐述金属材料流变曲线、本构模型、屈服准那么、摩 擦、失稳和断裂准那么等理论基础，着重介绍相应的实验测量方法、材料参数识别 手段以及材料模型在有限元程序中的实现途径。本课程所讲述的内容有金属塑性成形理论、实验测量方法、实验设备、程序 设计和
2、软件开发基础等，共24学时，包含理论20学时和实验4学时。IntroductionMetal forming is a complicated process with the nonlinearities of geometry, physics and boundary conditions. The existing analytical theories of plastic mechanics cannot be used to solve the problems in plastic forming. With the development of modern numerica
3、l techniques, the finite element analysis has become the main tool for analyzing the complex problems in metal forming. Material models are the key to the finite element modeling, whose accuracy directly affects the precise of finite element simulation. This course focuses on the latest development
4、in the research and appl ication of material model during metal plastic forming, and explains the theories of flow curves, constitutive models, yield criteria, friction, instability and fracture criteria etc., and emphatically introduces the corresponding experimental measurement methods, the identi
5、fication of material parameters, and the realizationof material models in the finite element software.The content of this course includes metal forming theory, experimental methods of material properties, experimental apparatus, programming design, software development and so on.It will take 20 theo
6、retical lessons, 4 lab tutorials.课程基本信息课程名称金属塑性成形材料模型的 实验测显与程序实现课程编码432538英文名称Characterization and programming of material mode 1s in metal plastic forming课程学时21课程学分1.5课程类别专业教育课程课程性质选修课开课学期第7学期课内实验学时-1适用专业材料成型及控制工程开课单位材料加工工程系选用教材1 .金属板材成形工艺木构模型及数值模拟.科学出版社，2015年.Dorel Banabic.2 .屈服准那么与塑性应力-应变关系理论及应用.
7、高等教育出版，2014.王仲 仁主编.主要参考书1. Fundamentals of Materials Modeling for Metals Processing Technologies . Imperial College Press (UK) , 2015. Jianguo Lin.2. 材料加工过程实验建模方法.西北工业大学出版社，2008.杨合主编.3. Mechanical metallurgy) . McGraw-Hill, 1988. George Dieter.二、教学大纲1、教学目的金属塑性成形材料模型的实验测量与程序实现是材料成型及控制工程的专业选修课 程，授课对象侧
8、重于锻压方向已学习金属塑性成形原理的本科生，结合本构模型、屈服 准那么和断裂准那么的最新研究进展，对金属塑性成形原理中涉及材料模型的内容进一步深化和 细化，属于金属塑性成形有限元建模的前期理论和技术基础。本课程教学目的是使学生了解 金属塑性成形材料模型所涉及的基本概念、力学涵义和测最原理，掌握材料模型的实验测最 方法和参数识别技术，初步具备有限元建模的材料模型程序实现能力，为解决工程实际问题奠定基础。2、教学要求教师要积极备课，认真准备实验，对课程内容要融会贯通，切忌照木（幕）宣科。授课 在多媒体教室，充分利用多媒体动画教学课件，结合典型实用案例和相关软件，边授课边演 示。做到授课内容与大纲相
9、符，注重平时成绩（作业和实验）枳累，成绩评价体系标准真实、 严谨、公平、公正、公开，能促使学生学习的积极性。3、预备知识或先修课程要求（1）预备知识：金属塑性成形原理、材料力学实验、程序设计（2）对课程内容的基本要求课程内容主要分为基础理论和实践技术两个方面，基础理论涵盖金属塑性成形材料模型 的综述和最新研究进展、材料模型所涉及的基础理论知识，实践技术包含材料实验测量方法、 数据处理流程和材料模型的程序编写。（3）对能力培养的基本要求通过本课程的学习，使学生了解金属塑性成形材料模型相关的基本概念、力学涵义和测 量方法，掌握材料模型的实验测量方法和参数识别技术，初步具备有限元建模的材料模型程 序
10、实现能力，具备解决塑性加工工程实际问题的初步能力。（4）对本专业毕业要求实现的达成度学生掌握金属塑性成形有限元建模过程中材料模型的基本原理、参数获取、设置流程等, 为塑性工程问题的有限元分析奠定前期理论和实验基础。4、教学方式课程由理论课堂和实验操作引导两局部组成，采用多媒体教学为主。理论授课20学时, 教师讲授与课堂讨论相结合；实验操作引导4学时，以学生操作、设计为主，教师引导、答 疑为辅。5、实验环境和设备（1）硬件环境：每个学生一台微型计算机及基本设备；每个实验室要配备打印机。（2）软件环境：Windows 7、Fortran程序开发工具、ABAQUS等软件。6、课程教学内容及学时分配第
11、1章绪论（2学时）材料本构模型概述1.1 材料本构模型开展和研究现状塑性问题求解方式1.2 有限元在金属塑性加工应用本课程的意义和主要内容重点：材料模型的历史开展、最新研究进展和存在问题。难点：金属塑性成形问题的求解手段。思考题：何为材料模型？材料模型在塑性加工有限元的作用和意义？ 第2章流变曲线（4学时）流变曲线概述2.1 流变曲线测量方法流变曲线主要实验手段2.2 流变曲线测量方法比拟重点：流变曲线的拉伸、压缩、扭转、双向等拉胀形测量方法。难点：流变曲线测量的当前最新的实验技术。思考题：材料各种流变曲线测量方法的适用范围和优缺点？第3章本构模型（4学时）金属硬化模型3.1 黏塑性本构模型微
12、观木构模型3.2 材料参数的实验试棒技术重点：各种本构模型的基本概念和理论知识。难点：本构模型中材料参数的识别技术和优化算法。思考题：材料参数如何实现快速在线识别？第4章屈服准那么（4学时）各向同性屈服准那么4.1 各向异性屈服准那么屈服准那么中材料系数的实验确定4.2 屈服准那么最新研窕进展重点：各向异性屈服准那么的基本理论和材料系数确定。难点：静水应力、应力状态等因素对屈服准那么的影响，后继屈服准那么与应力-应变关系的相关理论。思考题：如何表征棒材各向异性屈服性质？第5章摩擦（2学时）摩擦机理研究现状5.1 摩擦模型摩擦系数测量方法5.2 润滑材料概述重点：摩擦模型基本理论和摩擦系数的实验
13、确定。难点：现有摩擦测量方法的基本原理及存在问题。思考题：摩擦系数作为变量如何实现并测量？第6章失稳与断裂（4学时）材料变形失稳原理6.1 材料失稳判据材料断裂机理6.2 板材成形极限材料断裂准那么重点：材料失稳和断裂的基本理论和判定依据。难点：材料失稳、成形极限和断裂准那么的实验测量方法和理论预测手段。思考题：如何在有限元中实现材料失稳和断裂的判定？7、实验工程内容、学时分配、实验小组5序号实验工程内容提要实验类型学时分配分组人数实验 地点教学要求序号实验工程内容提要实验类型学时分配分组 人数实验地点教学要求1材料实验材料拉伸实验和胀形实验综合性24材料加 工工程 实验室依据实验效 果进行评 价：优秀、 良好、一般、 合格及不合 格。2编程实验各向异性屈服准那么的Fortran语言编程流程综合性228、考核要求、考核方式及成绩评定标准(1)课程考核成绩由期末考试(70%)、课堂作业(15%)和实验效果(15%)三局部组 成。(2)期末考试以笔试测验形式，采用统一评分标准，公正、公平、公开。(3)平时作业和实验效果评价，分优秀、良好、一般、合格及不合格5个等级记载，期 末采用加权累计的方法计分。(4)最终课程考核成绩采用百分制，总分值100分，6()分为及格。9、其他说明根据各个专业的特点，授课及实验内容可以有所侧重或选择。