塑性力學(xué)教學(xué)大綱

1、大學(xué)本科專業(yè)培養(yǎng)方案課程教學(xué)大綱編 碼：ME06132 Code: ME06132課程名稱：塑性力學(xué) Course Title: Plastic Mechanics課程類別：專業(yè)選修 Course category: Elective Courses in Specialty學(xué) 分：2 Credit(s): 2開課單位：機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院 Offering College/School: College of Mechanical & Vehicle Engineering課程描述：本課程是一門為力學(xué)專業(yè)學(xué)生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過塑性力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步掌握金屬類材料的塑性性質(zhì)，

2、為解決工程中的塑性力學(xué)問題打下理論基礎(chǔ)和建立計(jì)算方法。塑性力學(xué)是固體力學(xué)的重要分支，是近代工程技術(shù)的科學(xué)基礎(chǔ)。對(duì)力學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說，材料的彈性性質(zhì)及相關(guān)的計(jì)算方法已經(jīng)掌握，在此基礎(chǔ)上，對(duì)材料的塑性性質(zhì)，塑性破壞準(zhǔn)則也要求熟練掌握。主要內(nèi)容為：彈塑性應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)理論，屈服條件和塑性本構(gòu)方程，簡(jiǎn)單彈塑性問題求解，塑性極限分析定理等。Course description: This is a basic course for majors of Mechanics, aiming at the students mastery of the basic concepts and theories

3、of metal materials plastic, a theoretical foundation and computer method will be built for solving the plastic problem of Engineering. Plastic Mechanics is an important branch of solid mechanics, is the scientific basis of modern engineering. For the mechanics of the students, the elastic properties

4、 of materials and related method has been mastered, on this basis, plastic properties of materials, plastic failure criterion also requires proficiency. The main contents of this course are elastic-plastic stress, strain state theory, yield condition and the plastic constitutive equation, solving fo

5、r simple elastic-plastic problem, theorems of plastic limit analysis, etc.課程內(nèi)容（一）課程教學(xué)目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步掌握金屬類材料的塑性性質(zhì)，為解決工程中的塑性力學(xué)問題打下理論基礎(chǔ)和建立計(jì)算方法。塑性力學(xué)是固體力學(xué)的重要分支，是近代工程技術(shù)的科學(xué)基礎(chǔ)。對(duì)力學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說，材料的彈性性質(zhì)及相關(guān)的計(jì)算方法已經(jīng)掌握，在此基礎(chǔ)上，對(duì)材料的塑性性質(zhì)，塑性破壞準(zhǔn)則也要求熟練掌握。本課程采用笛卡爾張量為工具，使計(jì)算公式簡(jiǎn)潔緊湊，使學(xué)生能用現(xiàn)代數(shù)學(xué)工具，學(xué)習(xí)掌握塑性力學(xué)中的理論分析及計(jì)算方法。對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求：（1）工程知識(shí)，

6、將力學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決復(fù)雜的工程問題；（2）應(yīng)用力學(xué)知識(shí)的基本原理，解決相關(guān)的工程結(jié)構(gòu)和彈塑性問題；（3）利用先進(jìn)的計(jì)算手段，學(xué)會(huì)分析工程結(jié)構(gòu)的塑性力學(xué)問題。（二）基本教學(xué)內(nèi)容第一章 緒論教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，了解彈塑性力學(xué)的基本概念、彈塑性力學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、簡(jiǎn)化的力學(xué)模型、彈塑性力學(xué)問題的求解方法及發(fā)展簡(jiǎn)史，認(rèn)識(shí)一些彈塑性工程應(yīng)用實(shí)例。相應(yīng)畢業(yè)要求：（1）教學(xué)內(nèi)容：1. 彈塑性力學(xué)基本概念、任務(wù)和目的，彈塑性力學(xué)的基本假設(shè)。2. 掌握在一維應(yīng)力狀態(tài)下，簡(jiǎn)單拉伸的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。理解材料在塑性階段的特性，與其彈性性質(zhì)比較。理解拉伸曲線的進(jìn)一步簡(jiǎn)化及材料模型的簡(jiǎn)化過程。3. 通過對(duì)低碳鋼試件的

7、彈塑性分析，理解結(jié)構(gòu)從彈性變形到塑性變形的整個(gè)過程。通過卸載，了解殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變產(chǎn)生的原因和條件。4. 掌握彈塑性力學(xué)問題常用的研究方法，了解彈塑性力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史和其在工程實(shí)際中的應(yīng)用。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)1學(xué)時(shí)第二章、應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)理論教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，了解應(yīng)力狀態(tài)基本理論及一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)用、掌握應(yīng)變狀態(tài)基本理論及應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)、平面應(yīng)力狀態(tài)和空間應(yīng)力狀態(tài)的基本公式、應(yīng)變分量、主應(yīng)變及應(yīng)變不變量的定義。教學(xué)難點(diǎn)：斜截面的應(yīng)力公式及計(jì)算、應(yīng)力張量的應(yīng)用、應(yīng)力轉(zhuǎn)軸時(shí)的變化規(guī)律等、轉(zhuǎn)軸時(shí)的應(yīng)變分量的變換規(guī)律。相應(yīng)畢業(yè)要求：（1）（2）教學(xué)內(nèi)容：1. 理解一點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài)

8、及斜面上的應(yīng)力公式，由此可得到應(yīng)力邊界條件。若已知應(yīng)力邊界條件，反求應(yīng)力分量表達(dá)式中的待定常數(shù)。2. 理解應(yīng)力張量在轉(zhuǎn)軸時(shí)的變換規(guī)律。理解主應(yīng)力和應(yīng)力不變量的概念。已知一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，會(huì)求其主應(yīng)力、主方向。3. 理解主應(yīng)力空間中等傾面的概念及最大剪應(yīng)力及等傾面上正應(yīng)力、剪應(yīng)力的概念。4. 掌握應(yīng)力張量的分解及理解應(yīng)力球張量、應(yīng)力偏張量的概念。5. 掌握位移矢量與應(yīng)變張量的關(guān)系，了解柯西小應(yīng)變張量的定義。已知某個(gè)位移場(chǎng)，學(xué)會(huì)求其任一點(diǎn)的應(yīng)變分量。6. 理解轉(zhuǎn)軸時(shí)應(yīng)變分量的變換規(guī)律及主應(yīng)變、應(yīng)變不變量的定義。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)5學(xué)時(shí)第三章、屈服條件教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，了解屈服條件的概念及性質(zhì)

9、，常用的屈服條件；學(xué)會(huì)確定材料進(jìn)入塑性變形狀態(tài)的條件；了解加載和卸載準(zhǔn)則；學(xué)會(huì)對(duì)金屬材料應(yīng)用屈服條件。教學(xué)重點(diǎn)：初始屈服條件的一般性質(zhì)，常用的屈服條件，相繼屈服條件。教學(xué)難點(diǎn)：加缷載規(guī)律，應(yīng)用屈服條件求結(jié)構(gòu)的彈性極限載荷。相應(yīng)畢業(yè)要求：（1）（2）教學(xué)內(nèi)容：1. 理解布里奇曼試驗(yàn)和體積彈性定律，了解初始屈服條件的一般性質(zhì)。2. 理解兩個(gè)常用的屈服條件。兩個(gè)屈服條件在平面的屈服跡線及它們之間的比較。學(xué)會(huì)用這兩個(gè)屈服條件求結(jié)構(gòu)的彈性極限載荷。3. 理解相繼屈服條件的概念，由德魯克公設(shè)，了解屈服曲面的外凸性及正交性法則。理解屈服條件的試驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)6學(xué)時(shí)第四章、彈塑性本構(gòu)關(guān)系教學(xué)目的：

10、通過本章的學(xué)習(xí)，掌握廣義胡克定律和彈性應(yīng)變能的概念；了解增量理論中的Levy-Mises、Prandtl-Reuse和塑性位勢(shì)等理論，及全量理論中的Hencky、Nadai及Ilyushin等理論；掌握常用的塑性本構(gòu)方程。教學(xué)重點(diǎn)：掌握塑性流動(dòng)法則，簡(jiǎn)單加載條件下的全量理論。教學(xué)難點(diǎn)：屈服準(zhǔn)則的應(yīng)用，塑性本構(gòu)方程。相應(yīng)畢業(yè)要求：（1）（2）教學(xué)內(nèi)容：1. 掌握理想塑性材料的本構(gòu)方程塑性流動(dòng)法則。理解簡(jiǎn)單加載的概念及在簡(jiǎn)單加載條件下的全量理論。2. 理解Levy-Mises理論，Prandtl-Reuss理論，運(yùn)用不同的屈服準(zhǔn)則，得到相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變表達(dá)式。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)6學(xué)時(shí)第五章、簡(jiǎn)單彈

11、塑性問題的建立及解法教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，掌握對(duì)工程中常見的簡(jiǎn)易的彈塑性問題進(jìn)行簡(jiǎn)化及求解。教學(xué)重點(diǎn)：模型的簡(jiǎn)化，各類求解方法的應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)：求極限截荷、矩形截面的彈塑性彎曲問題求解。相應(yīng)畢業(yè)要求：（2）（3）教學(xué)內(nèi)容：1. 掌握彈塑性力學(xué)問題的基本方程，結(jié)合作用在物體全部邊界或內(nèi)部的外載荷作用，會(huì)求其彈、塑性區(qū)的應(yīng)力場(chǎng)。在理想塑性模型下，會(huì)求其塑性極限載荷。2. 理解圣維南原理與疊加原理。3. 掌握求解彈塑性力學(xué)問題的基本方法，包括靜定問題解法、極限分析法、滑移線法、主應(yīng)力法、參數(shù)法和數(shù)值方法。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)4學(xué)時(shí)第六章、彈塑性平面問題教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，了解彈塑性平面問題的

12、基本特點(diǎn)和基本方程，學(xué)會(huì)討論簡(jiǎn)單的彈塑性平面問題。教學(xué)重點(diǎn)：常見的彈塑性平面問題的求解。教學(xué)難點(diǎn)：彈塑性平面問題的基本特點(diǎn)和基本方程的建立。相應(yīng)畢業(yè)要求：（2）（3）教學(xué)內(nèi)容：1. 了解彈塑性平面問題的基本特點(diǎn)和基本方程。2. 掌握常見的彈塑性平面問題的求解。如：厚壁圓筒的彈塑性分析、旋轉(zhuǎn)圓盤的彈塑性分析以及厚壁圓球的彈塑性分析。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)2學(xué)時(shí)第7章、桿件結(jié)構(gòu)的彈塑性扭轉(zhuǎn)教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)桿結(jié)構(gòu)的彈塑性扭轉(zhuǎn)問題的求解。教學(xué)重點(diǎn)：圓截面桿彈塑性扭轉(zhuǎn)基本方程和求解，沙堆比擬法求簡(jiǎn)單截面的等直桿的塑性極限扭矩。教學(xué)難點(diǎn)：掌握在分析彈塑性問題時(shí)先確定桿截面的彈性區(qū)和塑性區(qū)。相應(yīng)畢

13、業(yè)要求：（2）（3）教學(xué)內(nèi)容：1. 掌握?qǐng)A截面桿彈塑性扭轉(zhuǎn)基本方程。會(huì)求其彈、塑性區(qū)的應(yīng)力場(chǎng)。在理想塑性模型下，會(huì)求其塑性極限載荷。2. 學(xué)會(huì)用沙堆比擬法求簡(jiǎn)單截面的等直桿的塑性極限扭矩。理解非圓截面柱形桿彈塑性扭轉(zhuǎn)的薄膜-沙堆比擬法。3. 會(huì)求由不可壓縮彈塑性材料做成的薄管，受軸向力及扭矩所作用時(shí)的問題。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)4學(xué)時(shí)第8章、梁結(jié)構(gòu)的彈塑性彎曲教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)求解梁結(jié)構(gòu)的彈塑性彎曲問題。教學(xué)重點(diǎn)：等截面粱的彈塑性純彎曲，矩形截面梁的彈塑性橫力彎曲與撓度，三角形截面梁的彈塑性彎曲。教學(xué)難點(diǎn)：掌握在分析梁彈塑性問題時(shí)先確定梁截面的彈性區(qū)和塑性區(qū)，根據(jù)彈性區(qū)和塑性區(qū)的不同特點(diǎn)進(jìn)行分析。相應(yīng)畢業(yè)要求：（2）（3）教學(xué)內(nèi)容：1. 理解粱的彈塑性彎曲適用的假設(shè)和屈服條件。2. 理解等截面粱的彈塑性純彎曲，矩形截面梁的彈塑性彎曲，卸載之后的殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變，矩形截面梁的彈塑性橫力彎曲與撓度，三角形截面梁的彈塑性彎曲，冪強(qiáng)化材料梁的彎曲和拉伸作用下的彈塑性分析以及曲梁的純彎曲彈塑性分析。3. 掌握在分析梁的彈塑性問題時(shí)，確定梁截面的彈性區(qū)和塑性區(qū)，根據(jù)彈性區(qū)和塑性區(qū)的不同特點(diǎn)進(jìn)行分析。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)4學(xué)時(shí)考核方式本課程考核采用開卷考試的形式期評(píng)成績(jī)占比：1.平時(shí)成績(jī)一（考勤、課堂討論）占20%2.平時(shí)成績(jī)二（