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內容簡介

　　 《能量理論及其在金屬塑性成形中的應用》係統介紹瞭求解塑性加工過程能量理論的基本原理和主要方法，給齣瞭軋製、鍛壓、擠壓、拉拔等塑性成形過程的解析實例。除緒論之外，《能量理論及其在金屬塑性成形中的應用》內容可分為三個部分：第一部分包括塑性成形理論的力學基礎與數學基礎，介紹瞭塑性加工力學的基本概念、基本理論和基本公式，給齣瞭塑性力學中常用的錶示方法、坐標變換及變分法等基礎知識。第二部分塑性成形的能量理論基礎，從外力做功、內能變化等基本概念入手，分析靜力許可應力場和運動許可速度場；介紹瞭虛功原理、虛功率原理、極大塑性功原理和變分原理等。第三部分給齣瞭基於上述理論建立的下界法、上界法、流函數法、復變函數法、上界元法和有限元法等求解方法，以及用於求解各類塑性加工過程的實例。
《能量理論及其在金屬塑性成形中的應用》可供從事金屬塑性成形專業的高等院校教師、科研人員、研究生閱讀和參考，也可供塑性加工行業的工程技術人員學習和參考。

目錄

前言
第0章 緒論
0.1 金屬塑性成形在國民經濟中的作用
0.2 金屬塑性成形過程解析的進展
0.3 本書的內容與結構
參考文獻

第1章 塑性成形的力學基礎
1.1 塑性力學的基礎知識
1.2 塑性變形的基本方程
1.3 塑性成形的基本條件
1.4 各種金屬成形的主應力與主應變狀態
參考文獻

第2章 塑性成形理論的數學基礎
2.1 塑性成形理論的數學基礎概要
2.2 求和約定與基礎數學公式的錶示
2.3 矢量、矩陣與張量
2.4 標量場和矢量場
2.5 正交麯綫坐標及張量錶示
2.6 坐標係及張量變換
2.7 求和約定及場的錶示
2.8 泛函的數值最小化
參考文獻

第3章 塑性成形的能量理論基礎
3.1 能量理論的熱力學基礎
3.2 靜力許可應力場和運動許可速度場
3.3 虛功（虛功率）原理
3.4 最小勢能原理
3.5 最大塑性功原理
3.6 剛塑性變分原理
3.7 極限平衡理論
3.8 能量理論的鍾罩空間
3.9 材料變形過程的熱平衡
參考文獻

第4章 能量理論的下界法解析
4.1下界法解析的概念
4.2 中間帶裂紋的矩形闆拉伸載荷的下界法解析
4.3 光滑衝頭壓縮半無限體的下界法解析
4.4 平錘頭平麵變形壓縮的下界法解析
4.5 平麵變形的擠壓與拉拔的下界法解析
4.6 軸對稱變形的擠壓與拉拔的下界法解析
參考文獻

第5章 能量理論的上界法解析
5.1 上界法的概念
5.2 采用三角形速度場上界法解析
5.3 采用連續速度場上界法解析
5.4 非對稱軋製的上界法解析
5.5 非對稱復閤軋製的上界法解析
5.6 上界法解析軋製過程材料內部缺陷的閉鎖
5.7 環件軋製的上界法解析
5.8 復雜斷麵型材擠壓與拉拔泛用型速度場的上界法解析
5.9 方形，矩形，六角型材擠壓與拉拔的上界法解析
5.10 L，T，H型材的擠壓與拉拔成形的上界法解析
5.11 翅片棒，外翅片管和內翅片管的擠壓拉拔的上界法解析
5.12 偏心管的擠壓與拉拔成形的上界法解析
5.13 多芯包覆材的擠壓與拉拔成形的上界法解析
參考文獻

第6章 能量理論的流函數法解析
6.1 流函數的基本概念
6.2 流函數速度場
6.3 平麵變形問題的流函數法解析
6.4 軸對稱變形的流函數法解析
6.5 三維變形流函數法解析
6.6 快鍛問題的流函數法解析
6.7 泛用型流函數速度場解析
6.8 流函數的其他解法
參考文獻

第7章 能量理論的復變函數法解析
7．1 復勢
7．2 保角映射
7．3 保角映射法解析
7．4 復變函數法解析的應用
參考文獻

第8章 能量理論的上界元法解析
8．1 上界元法解析的基礎理論
8．2 矩形單元的上界元法解析
8．3 混閤單元的上界元法解析
8．4 軸對稱復雜斷麵半封閉鍛造的上界元法解析
8．5 非軸對稱齒形件鍛造的上界元法解析
8．6 復雜鍛造單位壓力分布的上界元法解析
參考文獻

第9章 能量理論的剛塑性有限元解析
9．1 剛塑性有限元的基本理論
9．2 利用有限元解計算軋製過程參數的方法
9．3 平闆軋製過程的有限元計算結果
9．4 闆坯立軋過程的有限元解析
9．5 軋製過程有限元分析展望
參考文獻
附錄三維流函數法解析平輥軋製棒材的Fortran計算程序

精彩書摘

第0章 緒論
0.1 金屬塑性成形在國民經濟中的作用
材料、能源和信息是當代社會發展的三大要素，其中以鋼鐵為典型代錶的金屬材料支撐著人類文明和社會進步已經有2000多年，在可以預見的將來，鋼鐵、鋁、鎂、銅等金屬材料仍然是人類生産、生活中不可或缺的重要材料。正是由於我國有瞭5億多噸的鋼年産量和居於世界首位的鋁、鎂年産量，纔使得我國國民經濟有瞭連續數年的兩位數高速增長。環顧我們周圍林立的樓房場館、日益加速的公路鐵路、播種與收獲希望的農業機械、遍及全國的電站電網，可以說我們的衣、食、住、行各個方麵，都離不開金屬材料，離不開本書要展示給大傢的金屬塑性成形。這是因為隻有經過成形的金屬纔能使用。成形不僅賦予人們所希望的金屬形狀尺寸，也使金屬具有良好的組織與性能。
另一方麵，金屬材料成形往往需要巨大的成形力、較高的成形溫度、較快的成形速度，這就決定瞭金屬成形是一個高能耗、高物耗、高汙染的行業。在可持續發展戰略、環境保護觀念和節能減排目標日益深入人心的新形勢下，以低消耗、低成本、環境友好的方式實現金屬材料的高質量成形，成為材料成形工作者的努力方嚮和曆史責任。

前言/序言

　　以能量理論為基礎的一係列解析方法曾在金屬塑性加工理論發展中起到瞭至關重要的作用，被稱為繼工程法（slabmethod）之後的“第二個裏程碑”。能量法的齣現，使各種塑性加工過程的求解精度大幅度提高，滿足瞭20世紀60～70年代以後軋製、鍛壓等塑性加工行業大型化、連續化、現代化的需求，成為提高成形參數、力能參數計算精度和優化成形過程的有力工具。能量法在塑性加工理論與技術發展中功不可沒。
　　在基於能量理論的各種解析方法齣現之前，塑性加工過程的求解主要是建立在微元體力平衡方程之上的工程法。工程法雖然簡單實用，但是在邊界條件處理、不均勻變形處理等方麵有很大的局限性，其求解精度滿足不瞭塑性加工技術快速發展的需要。能量法的齣現，像是在迷濛求索之中打開瞭一扇窗戶，使人們眼前一亮，看到瞭一條新的求解途徑。我們不必再為真實解而絞盡腦汁，隻要能在確定條件下為數眾多的可行解中，找到一個最優解就足夠瞭。這真是退一步海闊天空，我們不僅可以從運動許可速度場齣發設法找到上界解，也可以從靜力許可應力場齣發設法找齣下界解。各種復雜的塑性加工問題，都可以轉化為基於能量原理的求極值問題。這樣，高等數學成瞭最有效的解析工具，依據極值原理設定和獲取待定參數，讓我們找到瞭求解的鑰匙。在這裏，能量法給我們的一個重要啓示：在追求天衣無縫的終極真理寸步難行時，退而在可行解中尋其優不失為明智之舉。至少在工程科學領域，這種指導思想的變化使得很多無解問題變為有解，很多難解問題變得容易求解。
　　能量法生逢其時，計算機在工程領域的大麵積推廣應用為其插上瞭騰飛的翅膀。同樣是基於能量理論，先後齣現瞭上界元法、條元法、有限元法等塑性加工過程的數值解析方法，一些復雜成形問題利用能量理論轉化為數量頗大的數值計算問題，這正好是揚計算機之長，剋深度非綫性之難。這種化繁為簡、以多剋難的求解思路，成就瞭有限元的解法體係，影響瞭幾代學者，至今仍然是塑性加工解析的主流，而它恰恰是以能量理論為基石的。
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