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第一部分 金属塑性成形技术基础2

第1章 金属塑性成形的金属学原理2

1.1 概述2

1.2 金属的晶体结构和变形机理3

1.2.1 金属的晶体结构3

1.2.2 单晶体的塑性变形5

1.2.3 多晶体的塑性变形6

1.3 金属的塑性及其影响因素7

1.3.1 金属的塑性及塑性指标7

1.3.2 影响金属塑性的因素8

1.4 加工硬化、回复和再结晶13

1.4.1 加工硬化13

1.4.2 冷变形金属的静态回复和静态再结晶13

1.4.3 动态回复和动态再结晶14

1.4.4 热加工后的静态回复和静态再结晶15

第2章 金属塑性成形的力学原理16

2.1 应力分析16

2.1.1 三维坐标系的应力分量和应力张量16

2.1.2 任意斜面上的应力18

2.1.3 主应力和应力不变量19

2.1.4 主切应力和最大切应力21

2.1.5 应力球张量和应力偏张量22

2.1.6 八面体应力和等效应力24

2.1.7 应力平衡微分方程26

2.1.8 平面应力状态27

2.2 应变分析29

2.2.1 质点的应变状态29

2.2.2 小变形几何方程34

2.2.3 应变连续方程34

2.2.4 应变增量和应变速率张量35

2.2.5 平面应变和轴对称应变36

2.3 屈服准则38

2.3.1 屈雷斯加（H.Tresca）屈服准则38

2.3.2 米塞斯（Von.Mises）屈服准则39

2.4 应力应变关系（本构方程）40

2.4.1 弹性应力应变关系40

2.4.2 塑性应力应变关系的特点41

2.4.3 塑性变形的增量理论41

2.4.4 塑性变形的全量理论44

2.4.5 真实应力—应变曲线的近似表达式45

2.5 金属塑性成形中的摩擦与润滑45

2.5.1 金属塑性成形中摩擦的特点与分类46

2.5.2 金属塑性成形中的摩擦机理46

2.5.3 摩擦系数及其影响因素47

2.5.4 不同塑性加工方法的摩擦系数49

2.5.5 金属塑性成形中的润滑50

第3章 金属塑性成形典型工艺54

3.1 概述54

3.2 自由锻55

3.2.1 自由锻工艺特点及锻件类型55

3.2.2 自由锻造工艺过程56

3.2.3 液压机上大型自由锻造工艺特点57

3.3 模锻58

3.3.1 模锻的特点和分类58

3.3.2 热模锻59

3.3.3 冷锻61

3.3.4 温锻62

3.4 回转成形与特种成形工艺63

3.4.1 辊锻63

3.4.2 楔横轧67

3.4.3 辗环68

3.4.4 摆动辗压69

3.4.5 等温与超塑性锻造72

3.4.6 半固态成形73

3.4.7 液态模锻75

3.4.8 粉末锻造76

3.5 复合塑性成形技术77

3.5.1 热锻冷锻复合成形77

3.5.2 铸锻复合成形78

第4章 金属塑性成形有限元分析82

4.1 概述82

4.2 变分法的基础知识83

4.2.1 预备知识83

4.2.2 变分原理和里兹法86

4.3 弹塑性有限元理论87

4.3.1 弹性力学基本方程87

4.3.2 虚功原理89

4.3.3 弹性问题有限单元法93

4.4 弹塑性有限元法98

4.4.1 弹塑性有限元法的本构方程98

4.4.2 弹塑性有限元的解法简介100

4.5 刚塑性有限理论102

4.5.1 不完全广义变分原理102

4.5.2 刚塑性有限元的解法简介103

4.5.3 刚塑性有限法计算过程中的几个问题109

4.6 粘塑性有限元理论113

4.6.1 粘塑性体的Markov变分原理113

4.6.2 粘弹塑性本构关系114

4.6.3 弹粘塑性本构方程114

4.6.4 刚粘塑性本构方程114

4.7 锻造过程中的热力耦合分析基础115

4.7.1 热传导中的基本方程115

4.7.2 热传导中的变分应用116

4.7.3 塑性变形和传热过程的耦合116

4.8 疏松材料的本构关系117

第二部分 QForm软件介绍及基本操作119

第5章 QForm软件功能介绍119

5.1 QForm发展概述119

5.2 QForm功能介绍119

5.2.1 金属成形119

5.2.2 模具模拟120

5.2.3 热处理及微观组织120

5.3 QForm软件的特点120

5.3.1 前处理特点120

5.3.2 求解器特点121

5.3.3 后处理特点121

第6章 QForm软件界面及基本操作122

6.1 软件界面122

6.2 基本操作123

6.2.1 前处理123

6.2.2 QDraft：2D几何编辑器124

6.2.3 QShape：3D几何编辑器132

6.2.4 后处理150

6.2.5 数据库155

6.2.6 二次开发155

第7章 QForm的二维轴对称模锻分析162

7.1 问题描述162

7.2 前处理设置163

7.2.1 添加新工序163

7.2.2 几何164

7.2.3 工件参数164

7.2.4 模具参数166

7.2.5 停止条件168

7.2.6 边界条件168

7.2.7 锻打及模拟参数168

7.3 模拟和后处理169

第8章 多工序问题的二维三维无缝集成模拟方法及耦合模具分析170

8.1 问题描述170

8.2 2D镦粗工序设置172

8.2.1 添加新工序172

8.2.2 几何172

8.2.3 工件参数173

8.2.4 模具参数173

8.2.5 停止条件175

8.2.6 边界条件176

8.2.7 锻打及模拟参数177

8.2.8 模拟和后处理177

8.3 3D终锻工序设置178

8.3.1 添加连续工序178

8.3.2 几何178

8.3.3 工件参数179

8.3.4 模具参数179

8.3.5 停止条件179

8.3.6 边界条件179

8.3.7 锻打及模拟参数180

8.3.8 模拟和后处理180

第三部分 典型锻件工艺过程有限元分析183

第9章 发动机曲轴锻造工艺分析183

9.1 曲轴锻造工艺183

9.1.1 曲轴锻造特点183

9.1.2 工艺过程183

9.2 预成形设置183

9.2.1 添加新工序183

9.2.2 几何184

9.2.3 工件参数186

9.2.4 模具参数186

9.2.5 停止条件188

9.2.6 边界条件189

9.2.7 锻打及模拟参数190

9.2.8 模拟和后处理191

9.3 后续工序设置192

9.3.1 预锻设置193

9.3.2 终锻设置197

9.4 模拟和后处理198

第10章 汽车铝合金三角臂锻造工艺分析200

10.1 三角臂锻造工艺200

10.1.1 三角臂锻造特点200

10.1.2 工艺过程200

10.2 预成形设置200

10.2.1 添加新工序200

10.2.2 几何200

10.2.3 工件参数201

10.2.4 模具参数202

10.2.5 停止条件203

10.2.6 边界条件203

10.2.7 锻打及模拟参数204

10.3 后续工序设置210

10.3.1 预锻设置210

10.3.2 终锻设置212

10.4 模拟和后处理213

第11章 铁路货车钩尾框框体锻造工艺分析215

11.1 钩尾框框体锻造工艺215

11.1.1 钩尾框框体锻造特点215

11.1.2 工艺过程215

11.2 预成形设置215

11.2.1 添加新工序215

11.2.2 其他参数216

11.3 后续工序设置221

11.4 模拟和后处理224

第四部分 QForm其他应用实例分析228

第12章 自由锻分析228

12.1 问题描述228

12.2 前处理设置229

12.3 模拟和后处理232

第13章 轧制分析234

13.1 问题描述234

13.2 前处理设置235

13.3 模拟和后处理237

第14章 辊锻分析239

14.1 问题描述239

14.2 前处理设置241

14.3 模拟和后处理244

第15章 摆碾分析246

15.1 问题描述246

15.2 前处理设置248

15.3 模拟和后处理251

第16章 型材挤压分析254

16.1 问题描述254

16.2 前处理设置255

16.3 模拟和后处理259

第17章 热处理分析261

17.1 问题描述261

17.2 前处理设置264

17.3 模拟和后处理267

第18章 微观组织分析269

18.1 问题描述269

18.2 前处理设置270

18.3 模拟和后处理271

第19章 环轧分析273

19.1 问题描述273

19.2 前处理设置273

19.3 模拟和后处理277

参考文献279