В результате освоения дисциплины студент должен знать

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Физико-металлургический факультет

 

Методические указания

по организации самостоятельной работы студентов по дисциплине «Теория пластического течения твердых тел»  

 

(для студентов направления 22.03.02 «Металлургия»,

уровень высшего профессионального образования

«академический бакалавр»

 профиль: «Обработка металлов давлением»)

 

Донецк 2016

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Физико-металлургический факультет

 

 

Методические указания

по организации самостоятельной работы студентов по дисциплине

«Теория пластического течения твердых тел»  

 

(для студентов направления 22.03.02 «Металлургия»,

уровень высшего профессионального образования

«академический бакалавр»

 профиль: «Обработка металлов давлением»)

 

 

Рассмотрено на заседании кафедры

"Обработка металлов давлением"

Протокол № 2 от 05.09.2016 г.

 

Утверждено на заседании

учебно-издательского совета ДонНТУ

Протокол №___от_____________г.

 

 

Донецк 2016

 

УДК 621.7

 

Методические указания по организации самостоятельной работы студентов по дисциплине «Теория пластического течения твердых тел» (для студентов направления 22.03.02 «Металлургия», уровень высшего профессионального образования «академический бакалавр», профиль: «Обработка металлов давлением») / Сост. Е.А. Руденко, С.А. Снитко.- Донецк: ДонНТУ, 2016.- 10 с.  

 

В методических рекомендациях изложены основные материалы, которые могут быть полезны студентам при самостоятельном изучении теоретического и практического материала по дисциплине «Теория пластического течения твердых тел».   

Методические указания содержат организационные формы изучения, требования к уровню освоения содержания, тематическое изложение содержания, вопросы для самопроверки знаний и рекомендованную литературу по дисциплине «Теория пластического течения твердых тел».   

 

Составители:

Е.А. Руденко, д.т.н., профессор

С.А. Снитко, к.т.н., доцент

 

 

Ответственный за выпуск

Е.А. Руденко, д.т.н., профессор

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ                                                                 5

2 ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ФОРМА ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ 5

3 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ                                                          6

4 ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 6

5 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ ПЕРЕД

ЭКЗАМЕНОМ                                                                                   8

6 СПИСОК ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ

РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ                                     10

 

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

Глубокое изучение предмета возможно при сочетании аудиторных занятий, где происходит освоение студентами основных понятий, идей и методов исследования течения твердых тел на простых примерах, а также самостоятельной аудиторной и внеаудиторной работой.

Дисциплина рассматривает характеристики напряженно-деформированного состояния тел (тензоры напряжений, деформаций, скоростей деформаций), определяющие соотношения, условия пластичности, уравнения движения, методы решения задач теории пластичности, примеры применения теории пластичности для расчета процессов обработки металлов давлением.

Дисциплина относится к циклу дисциплин профессиональной и практической подготовки нормативной части учебного плана. Базируется на знаниях и умениях, которые студент приобрел при освоении предшествующих дисциплин: высшая математика; физика.

Знания и умения, приобретенные при освоении данной дисциплины, реализуются студентом при выполнении курсовой работы по дисциплине «Теория пластического течения твердых тел»), изучении последующих дисциплин («Теория обработки металлов давлением», «Теория прокатки», «Теория волочения и прессования», «Теория ковки и штамповки», «Теория трубного производства»), выполнении «Выпускной квалификационной работы» бакалавра.

 

2 ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ФОРМА ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

 

Согласно «Положению об организации учебного процесса в высших учебных заведениях» и учебного плана подготовки бакалавров основными видами учебных занятий при изучении дисциплины являются учебные занятия: лекции, практические занятия и консультации, самостоятельная работа студентов, а также контрольные мероприятия. Названные организационные формы изучения дисциплины используются с целью вооружения студентов профессиональными теоретическими знаниями, практическими навыками и умениями.

 

3 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

 

В результате освоения дисциплины студент должен знать

    - Характеристики напряженно-деформированного состояния (тензоры напряжений, деформаций, скоростей деформаций),

    - Определяющие соотношения,

    - Условия пластичности, уравнения движения,

    - Методы решения задач теории пластичности.

    - Примеры применения теории пластичности для расчета процессов обработки металлов давлением,

 

Студент должен уметь:

    - Определять силовые параметры простейших операций обработки давлением (осадка полосы без трения и с трением, прессование полосы через клиновую матрицу, прокатка) с применением различных методов теории пластичности,

    - Определение напряженно-деформированного состояния заготовок в простейших операциях обработки давлением (осадка полосы без трения и с трением, прессование полосы через клиновую матрицу) с использованием разных методов теории пластичности.

 

4 ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

 

Тема 1. Напряженное состояние

Содержание темы 1:

1.1 Основные гипотезы и допущения. Силы и напряжения. Напряженное состояние в точке; 1.2 Напряжения на координатных площадках, равновесие тетраэдра, напряжения на наклонной площадке; 1.3 Равновесие тетраэдра, компоненты нагрузки на наклонной площадке, главные напряжения, эллипсоид напряжений; 1.3 Тензор напряжения, инварианты тензора напряжения. Главные касательные напряжения; 1.4 Шаровой тензор и девиатор напряжений, октаэдрические напряжения. 1.5 Интенсивность напряжений.

Литература к теме 1:  [1-3]

Тема 2. Деформированное состояние в точке.

Содержание темы 2:

2.1 Деформированное состояние в точке. Компоненты деформации, тензор малой деформации, деформации в окрестности материальной точки, скорость деформации. 2.2 Схемы действия напряжений и деформаций, взаимосвязь компонент напряженного и деформированного состояний в объеме тела, связь перемещений и деформаций, неразрывность деформаций. 2.3 Дифференциальные уравнения равновесия, Плоские задачи, Равномерная деформация

Литература к теме 2: [1-3]

Тема 3. Основные соотношения теории пластического течения твердых тел

Содержание темы 3:

    3.1 Связь напряжений и деформаций, Обобщенный закон упругости и его следствия. Условия пластического течения. Гипотезы перехода тела в пластическое состояние. 3.2 Энергетическое содержание уравнения пластичности. Влияние среднего главного напряжения. Упрощенный вид уравнения пластичности.

3.3 Отдельные выражения уравнения пластичности.3Ассоциативный закон пластического течения. Соотношение Леви-Мизеса. 3.4 Постановка задач в теории пластичности. Полная система уравнений и граничных условий теории пластичности. 3.5 Определение поля напряжений при осадке полосы в параллельных бойках (задача Прандтля). 

Литература к теме 3: [1-3]

 

Тема 4. Инженерный метод решения задач теории пластического течения твердых тел

Содержание темы 4:

Основные положения метода, преимущества, область применения.

Литература к теме 4: [1-3]

Тема 5. Метод линий скольжения

Содержание темы 5:

5.1 Свойства и типовые поля линий скольжения.

5.2 Определение поля напряжений при внедрении пуансона в полупространство методом линий скольжения.

Литература к теме 5: [1-3]

Тема 6. Энергетический метод

Содержание темы 6:

6.1 Определение среднего давления при осадке полосы методом баланса работ. 6.2 Метод верхней оценки. 6.3 Вариационный метод. Общие положения.

Литература к теме 6:  [1-3]

 

5 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ ПЕРЕД ЭКЗАМЕНОМ

 

1. Диаграммы растяжения и сжатия.

2. Кривая течения.

3. Раскрыть понятие "сопротивление деформации", и "кривая течения"

4. Условия пластичности.

5. Тензор скоростей деформаций.

6. Тензор скоростей деформаций, его главные компоненты и инварианты

7. Условие постоянства объема.

8. Метод верхней оценки.

9. Соотношение Леви-Мизеса.

10. Мощность диссипации энергии

11. Уравнение баланса мощностей.

12. Полная система уравнений и граничных условий теории пластичности.

13. Кинематически-возможные поля скорости.

14. Принцип минимума мощности диссипации.

15. Уравнение баланса мощности диссипации на примере задачи в углублении штампа в полупространство.

16. Структура соотношения для силы волочения проволоки.

17. Метод верхней оценки на примере любой задачи.

18. Объяснить, почему в зависимости давления гидропрессования от угла матрицы есть минимум.

19. Полная система уравнений теории пластичности.

20. Скорости деформаций и интенсивность деформации при волочении проволоки.

21. Изложить инженерный метод расчета процессов ОМД на примере любой задачи.

22. Как рассчитать изменение предела текучести металла при холодной прокатке полосы.

23. Изложить метод баланса работ на примере задачи о волочении полосы

24. Изложить метод баланса работ на примеры задачи внедрения штампов в полосу.

25. Условия пластичности.

26. Уравнение баланса мощности диссипации на примере задачи об углублении полосы в полупространство.

27. Решение задачи о внедрении штампа в полупространство методом верхней оценки.

28. Энергия пластической деформации.

29. Мощность диссипации энергии.

30. Метод верхней оценки на примере задачи об осадке полосы ("жесткие блоки").

31. Структура соотношения для силы прессования полосы.

32. Диаграммы растяжения и сжатия.

33. Метод баланса работ на примере задачи осадки полосы с выступающими концами.

34. Энергия деформации. Мощность диссипации энергии. Уравнения баланса мощностей.

35. Полная система уравнений и граничных условий теории пластичности.

36. Метод верхней оценки на примере любой задачи.

37. Тензор скоростей деформаций, его главные компоненты и инварианты, условие постоянства объема.

38. Система уравнений равновесия.

39. Метод баланса работ на примере любой задачи.

40. Напряжение на наклонной площадке.

41. Кинематически возможные поля скоростей. Принцип минимума мощности диссипации.

42. Тензор скоростей деформаций, его главные компоненты и инварианты

43. Метод верхней оценки на примере любой задачи

44. Условие постоянства объема.

45. Кинематически возможные поля скоростей. Принцип минимума мощности диссипации.

46. Напряжение на наклонной площадке.

47. Метод верхней оценки на примере любой задачи.

 

6 СПИСОК ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ

РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная:

1. Мінаєв О.А., Ілюкович Б.М., Ізмайлова М.К. Механiка суцiльних середовищ. [Текст]: учеб. пособие / О.А.Мінаєв, Б.М.Ілюкович, М.К.Ізмайлова. - К.: Вища школа, 1995. - 272 с.

2. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. [Текст]: учеб. пособие / В.Л.Колмогоров - М.: Металлургия, 1986. - 688 с.

3. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. [Текст]: учеб. пособие / Л.М. Качанов. -М.: Наука, 1969. – 420 с.

 

Дополнительная:

4. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением –М.: Машинострение, 1977. -370 с.

5. Унксов Е.П. Теория пластических деформаций металлов.. – М.: Машиностроение, 1983. - 598 с.

6. Томсен Э., Янг Ч., Кобаяши Ш. Механика пластических деформаций при обработке металлов.- М.: Машиностроение, 1969.- 503 с.

7. Ильюшин А.А., Ленский В.С. Сопротивление материалов. - М.: Физматгиз, 1959. - 371 с.

8. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов.  - В 3 т. М.: ГНТИ литератури по чернoй и цветнoй металлургии, 1960.

9. Евстратов В.А. Теория обработки металлов давлением. – Харьков: Вища школа, 1981.-248 с.

10. Евстратов В.А. Теория обработки металлов давлением. Сборник задач и упражнений. – Харьков: Вища школа, 1984.-104 с.