金屬塑性變形與軋制理論

緒論

1　金屬塑性加工的力學(xué)和熱力學(xué)條件

2　金屬塑性變形的物理本質(zhì)

3　金屬在塑性加工變形中組織性能變化

4　鋼材組織性能的控制

5　金屬塑性變形的不均勻性

6　金屬在加工變形中的斷裂

7　金屬的塑性

8　金屬塑性變形抗力

9　金屬塑性加工中的摩擦與潤滑

10　變形力學(xué)方程

11　工程法及其應(yīng)用

12　滑移線理論及其應(yīng)用

13　上、下界定理及其應(yīng)用

14　軋制過程的基本概念

15　軋制過程中的寬展

16　軋制過程中的前滑和后滑

17　軋制單位壓力的計算

18　軋制壓力的計算

19　軋制力矩及功率

20　軋制時彈塑性曲線

21　連軋理念

主要參考書

該書是壓力加工專業(yè)主要理論課程的教材，它的任務(wù)是為軋制等塑性加工變形過程的物理模擬和數(shù)字模擬打下必要的專業(yè)理念基礎(chǔ)。所以本書既囊括金屬塑性加工變形的一般原理，又有針對性的軋制理論內(nèi)容。

金屬塑性加工是利用金屬能夠產(chǎn)生永久變形的能力，使其在外力作用不進(jìn)行塑性成形的一種金屬加工技術(shù)，也常叫金屬壓力加工。

該書包括金屬塑性變形的物理——化學(xué)、變形力學(xué)和軋鋼理論三個主要部分。從反映國內(nèi)外科學(xué)技術(shù)新成就出發(fā)，書中編寫了組織性能控制、斷裂和超塑性、滑移性和上下界理論以及連軋理論等章節(jié)。本書為高等學(xué)校軋鋼專業(yè)教材，也可供其它壓力加工專業(yè)及生產(chǎn)和設(shè)計部門的工程技術(shù)人員參考。

本書系統(tǒng)講述了金屬加工變形中變形物體內(nèi)部應(yīng)力及變形分布，金屬流動及變形的基本規(guī)律，金屬的塑性和變形抗力，摩擦與潤滑等基礎(chǔ)理論，確定變形力、變形功的理論及方法；較詳細(xì)地介紹了軋制過程的基本概念，金屬在軋制過程中的變形規(guī)律，工程計算法求解軋制過程的變形力、變形功及軋制力矩，連軋過程，軋制時的彈塑性曲線等基礎(chǔ)理論。

本書可作為高等院校材料科學(xué)與工程專業(yè)及相近學(xué)科教材，也可作為從事材料加工專業(yè)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員的參考書。

軋制理論是軋鋼機(jī)械設(shè)計與軋鋼工藝專業(yè)的主要課程，它的任務(wù)是為軋鋼機(jī)械設(shè)計與軋制過程分析、研究建立必要的專業(yè)理論基礎(chǔ)。

全書共四篇18章。第1篇塑性變形的力學(xué)基礎(chǔ)，包括應(yīng)力和應(yīng)變，變形力學(xué)方程，塑性變形抗力；第2篇塑性變形的計算方法，包括確定表面壓力的工程計算方法，滑移線理論及應(yīng)用，極值原理及上限法，數(shù)值計算法，人工智能在軋制過程中的應(yīng)用；第3篇縱軋理論，包括軋制過程的基本概念，實現(xiàn)軋制過程的條件，軋制過程中的寬展，軋制過程中的前滑和后滑，軋制過程力能參數(shù)的計算，不對稱軋制理論，鋼管成形縱軋理論；第4篇其他軋制方式的基本理論，包括鋼管成形斜軋理論，環(huán)件軋制理論，楔橫軋理論。

本書是一部特色鮮明的軋制理論教材，可以作為高等院校相關(guān)專業(yè)本、?？茖W(xué)生的教學(xué)用書，也可供研究生和從事軋鋼專業(yè)的研究人員與工程技術(shù)人員參考。

緒論1

0.1 金屬塑性成形技術(shù)的作用

0.2 金屬塑性成形方法的分類

0.2.1 按溫度特征分類

0.2.2 按受力和變形方式分類

0.3 金屬塑性變形與軋制原理的基本內(nèi)容

1 應(yīng)力及變形理論

1.1　外力和應(yīng)力

1.2　直角坐標(biāo)系中一點的應(yīng)力狀態(tài)

1.3　應(yīng)力平衡微分方程

1.4　斜面上的應(yīng)力

1.5　主應(yīng)力和應(yīng)力不變量

1.6　主剪應(yīng)力和最大剪應(yīng)力

1.7　八面體應(yīng)力

1.8　球應(yīng)力分量與偏差應(yīng)力分量

1.9　變形與位移的關(guān)系方程

1.9.1　變形基本概念

1.9.2　應(yīng)變分量

1.9.3　應(yīng)變與位移的關(guān)系——幾何方程

1.9.4　一點應(yīng)變、主應(yīng)變、應(yīng)變不變量、最大剪應(yīng)變

1.9.5　球應(yīng)變分量和偏應(yīng)變分量，八面體應(yīng)變和等效應(yīng)變

1.10　應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系

1.10.1　彈性變形時應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系

1.10.2　塑性變形時應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系

1.10.3　塑性變形增量理論

1.10.4　塑性變形的全量理論

1.11　屈服條件

1.11.1　屈雷斯加屈服條件（最大剪應(yīng)力不變條件）

1.11.2　米塞斯屈服條件（彈性形變能不變條件）

1.11.3　屈服條件的幾何解釋

1.11.4　屈服條件的簡化形式

習(xí)題

2　金屬塑性變形流動規(guī)律

2.1　金屬塑性變形時的體積不變條件

2.2　金屬流動及最小阻力定律

2.2.1　最小阻力定律

2.2.2　不均勻流動和不均勻變形

2.2.3　基本應(yīng)力和附加應(yīng)力

2.3　變形及應(yīng)力不均勻分布的原因和后果

2.3.1　引起變形及應(yīng)力不均勻分布的原因

2.3.2　變形及應(yīng)力不均勻分布的后果

2.3.3　減輕變形及應(yīng)力不均勻分布的措施

2.4　殘余應(yīng)力

2.4.1　殘余應(yīng)力所引起的后果

2.4.2　減輕或消除殘余應(yīng)力的措施

2.4.3　殘余應(yīng)力的檢測方法

2.5　變形及應(yīng)力的實驗分析

2.5.1　網(wǎng)格法

2.5.2　硬度法

2.5.3　光彈塑性實驗法

2.5.4　云紋法

習(xí)題

3　金屬的塑性和變形抗力

3.1　塑性和變形抗力的概念

3.1.1　金屬塑性的基本概念及測定方法

3.1.2　測定塑性指標(biāo)的方法

3.1.3　塑性狀態(tài)圖（塑性圖）

3.1.4　變形抗力概念

3.2　影響金屬變形抗力的因素

3.2.1　金屬化學(xué)成分及組織狀態(tài)的影響

3.2.2　溫度對變形抗力的影響

3.2.3　變形速度的影響

3.2.4　變形程度的影響

3.2.5　應(yīng)力狀態(tài)對變形抗力的影響

3.2.6　其他因素

3.3　影響金屬塑性的因素

3.3.1　影響金屬塑性的內(nèi)部因素

3.3.2　影響金屬塑性的外部因素

3.3.3　提高塑性的途徑

習(xí)題

4　金屬塑性成形過程摩擦與潤滑

4.1　金屬塑性成形時外摩擦

4.1.1　外摩擦的定義及特點

4.1.2　金屬塑性成形時摩擦的分類

4.1.3　黏著摩擦理論

4.1.4　分子機(jī)械摩擦理論

4.1.5　塑性成形過程常用的摩擦定律

4.2　影響外摩擦系數(shù)的主要因素

4.2.1　工具表面粗糙度的影響

4.2.2　金屬化學(xué)成分的影響

4.2.3　變形溫度的影響

4.2.4　變形速度對摩擦系數(shù)的影響

4.2.5　接觸面上單位壓力的影響

4.3　摩擦系數(shù)的確定方法

4.3.1　夾鉗軋制法

4.3.2　圓環(huán)鐓粗法

4.4　塑性成形時的潤滑

4.4.1　對潤滑劑的要求

4.4.2　潤滑劑的分類

4.4.3　潤滑劑中的添加劑

習(xí)題

5　變形力和變形功

5.1　長矩形板鐓粗時的變形力

5.2　用主應(yīng)力法求全滑動摩擦?xí)r平面鐓粗的變形力和平均單位壓力

5.3　混合摩擦?xí)r平面鐓粗的單位壓力公式

5.4　用主應(yīng)力法求圓柱體鐓粗時變形力

5.5　變形功的確定

5.6　滑移理論法

5.6.1　滑移線與滑移線場

5.6.2　漢基定理

5.7　功平衡法

5.8　極值原理法

5.8.1　上限法

5.8.2　下限法

5.9　有限單元

5.9.1　有限單元法簡介

5.9.2　塑性有限單元法

5.9.3　有限單元法的分析步驟

5.9.4　應(yīng)用實例

習(xí)題

6　軋制過程的基本概念

6.1　變形區(qū)及其參數(shù)

6.2　咬入條件與穩(wěn)定軋制過程

6.2.1　咬入條件

6.2.2　穩(wěn)定軋制過程

6.3　金屬在變形區(qū)內(nèi)各不同橫斷面上的流動速度

6.4　軋制時金屬的不均勻變形

6.4.1　薄軋件的變形（l/h>2～3）

6.4.2　中等厚度軋件的變形（2～3≥l/h≥0.5～1.0）

6.4.3　厚軋件的變形（l/h<0.5～1）

6.5　軋制時平均變形速度及平均變形程度的確定

6.5.1　平均變形速度

6.5.2　平均變形程度

6.6　軋制時變形溫度的確定

6.6.1　傳熱學(xué)基本理論

6.6.2　熱軋和冷軋時溫度制度的特點

6.6.3　軋制溫度降計算

6.7　軋制時變形抗力的確定

6.7.1　實驗公式法

6.7.2　計算圖表法

6.7.3　回歸模型法

習(xí)題

7　軋制過程中金屬的橫變形——寬展

7.1　寬展的組成和種類

7.2　各種軋制因素對寬展的影響

7.2.1　壓下量的影響

7.2.2　軋輥直徑的影響

7.2.3　軋件寬度的影響

7.2.4　摩擦系數(shù)的影響

7.2.5　軋制道次對寬展的影響

7.3　寬展的計算

習(xí)題

8　軋制過程中金屬的縱變形——前滑與后滑

8.1　軋制時的前滑與后滑

8.2　前滑值的計算

8.2.1　中性角γ的確定

8.2.2　前滑值的計算

8.2.3　影響前滑值的因素

8.3　連續(xù)軋制中的前滑及有關(guān)工藝參數(shù)的確定

8.3.1　連軋關(guān)系和連軋系數(shù)

8.3.2　前滑系數(shù)和前滑值

8.3.3　堆拉系數(shù)和堆拉率

8.3.4　連軋張力及張力軋制

習(xí)題

9　軋制單位壓力的計算

9.1　軋制壓力的概念

9.2　計算軋制單位壓力的理論

9.3　卡爾曼單位壓力微分方程式

9.3.1　卡爾曼微分方程式的假設(shè)條件

9.3.2　卡爾曼單位壓力微分方程式推導(dǎo)

9.3.3　單位壓力微分方程的求解

9.4　采利柯夫單位壓力公式

9.5　奧羅萬單位壓力微分方程式

9.6　西姆斯單位壓力公式

9.7　勃蘭特福特單位壓力公式

9.8　混合摩擦的軋制單位壓力公式

9.8.1　第一類軋制過程（l/h>5)

9.8.2　第二類軋制過程（l/h=2～5)

9.8.3　第三類軋制過程（l/h=0.5～2)

9.8.4　第四種類型（l/h<0.5)

習(xí)題

10　軋制壓力的計算

10.1　接觸面積的確定

10.1.1　簡單軋制過程

10.1.2　孔型軋制

10.1.3　考慮軋輥彈性壓扁

10.2　計算平均單位壓力

10.2.1　按采利柯夫公式計算平均單位壓力

10.2.2　計算平均單位壓力的西姆斯公式

10.2.3　勃蘭特福特軋制壓力公式

10.3　斯通公式

10.4　其他軋制壓力公式

10.4.1　愛克倫得單位壓力公式

10.4.2　適合初軋條件的平均單位壓力公式

10.4.3　適合簡單斷面的軋制平均單位壓力公式

10.4.4　志田公式

習(xí)題

11　軋機(jī)傳動力矩及功率

11.1　軋制力矩

11.1.1　軋制力矩的概念

11.1.2　簡單軋制條件下總壓力的方向及力矩的確定

11.1.3　單輥驅(qū)動時總壓力方向及力矩

11.1.4　軋輥直徑不同時總壓力方向及力矩

11.1.5　有前后張力作用軋制時總壓力的方向及力矩

11.1.6　四輥軋機(jī)軋輥上作用力的方向及力矩

11.2　電動機(jī)傳動軋輥所需力矩和功率

11.2.1　電機(jī)傳動軋輥所需力矩

11.2.2　軋制力矩Mz

11.2.3　附加摩擦力矩的確定

11.2.4　空轉(zhuǎn)力矩的確定

11.2.5　動力矩的確定

11.2.6　軋制功率的確定

11.3　電機(jī)負(fù)荷圖

11.3.1　速度制度

11.3.2　繪制靜負(fù)荷圖

11.3.3　可逆式軋機(jī)的負(fù)荷圖

11.3.4　電動機(jī)容量的選擇和校核

習(xí)題

12　軋制時的彈塑性曲線

12.1　軋件的塑性曲線

12.2　軋機(jī)彈性曲線和彈跳方程

12.2.1　軋機(jī)彈性曲線

12.2.2　軋機(jī)剛度及彈跳方程

12.2.3　剛度系數(shù)的測量方法

12.3　軋制時的彈塑性曲線

12.3.1　軋制彈塑性曲線P-H圖

12.3.2　輥縫轉(zhuǎn)換函數(shù)

12.3.3　軋制彈塑性曲線的意義

習(xí)題

參考文獻(xiàn) 2100433B