金属材料流变学理论及应用

本书是根据作者完成国家自然科学基金项目"基于流变学理论的相变诱导塑性TRIP钢的本构模型研究（51374026）"所取得的成果进行总结、凝练、升华而成。其特色是以流变学理论为基础，针对金属材料成型过程中的流动与变形规律进行系统研究，主要介绍与研究材料成型过程中流变学本构模型的建立、求解过程。书中首先简述了流变学的研究内容，发展历史以及涉及领域；然后对常见材料的流变学本构模型进行了介绍，包括一维应力状态以及多维应力状态本构方程，以及对本构方程建立过程中所用到的一些数学知识如张量理论、函数变换也进行阐述；最后介绍了流变学在金属成型过程中的应用，如在塑性成形和铸造（模铸、连铸）过程中，以及在激光熔覆中的一些理论与应用。

序
前言
第1章绪论1
1.1流变学概述及发展历史1
1.1.1流变学含义1
1.1.2流变学发展历史2
1.1.3流变学研究内容3
1.2流变学在金属材料加工中的应用4
1.2.1流变学在铸造加工中的应用4
1.2.2流变学在半固态金属加工中的应用5
1.2.3流变学在塑性加工中的应用5
1.2.4流变学在其他金属材料加工中的应用6
第2章运动与变形、应力与应变描述9
2.1物体的运动9
2.2变形与运动的空间与物质描述10
2.3应力分析11
2.3.1一点的应力状态12
2.3.2应力张量13
2.3.3主应力、应力张量不变量以及其他特征应力14
2.4应变分析24
2.4.1一点的应变状态25
2.4.2应变张量27
2.4.3主应变、应变张量不变量以及其他特征应变27
第3章流变学本构关系32
3.1流变模型理论32
3.2常见的流变模型34
3.2.1Kelvin-Voigt模型35
3.2.2Maxwell模型38
3.2.3Poynting-Thompson模型40
3.2.4Bingham黏弹塑性模型42
3.3多维流变模型43
3.3.1二维黏弹性流变模型43
3.3.2正交各向异性黏弹性模型47
3.3.3多孔正交黏弹性模型50
3.3.4三维黏弹性流变模型54
3.3.5非正交黏弹性流变模型57
3.4统一本构理论59
3.4.1统一本构方程的一般特征59
3.4.2流动法则与运动方程61
3.4.3内变量演化方程64
3.4.4稳定性和单值性准则65
第4章合金材料在凝固过程中的流变行为67
4.1引入内变量参数的本构关系67
4.1.1模型框架68
4.1.2黏塑性势69
4.1.3内变量演化方程71
4.2基于热-力模型凝固过程的流变学本构关系72
4.2.1热控制方程72
4.2.2力控制方程73
4.2.3黏塑应变性模型73
第5章流变学在铸造及半固态成形过程中的应用75
5.1铝硅合金的铸造流变特性75
5.1.1模型建立75
5.1.2数学方程建立78
5.2连续铸钢80
5.2.1模型建立80
5.2.2弹性变形81
5.2.3黏塑性变形83
5.2.4计算案例85
5.3半固态成形86
5.3.1半固态合金的流变现象87
5.3.2本构模型描述87
第6章流变学在材料塑性变形中的应用93
6.1本构关系的建立94
6.2TRIP钢本构模型的建立97
6.2.1相变诱导塑性钢的黏塑性分析97
6.2.2蠕变条件下的本构关系100
6.2.3应力松弛条件下的本构关系105
6.3微观力学与宏观流变模型的内在关系110
6.3.1组织演变观察与分析110
6.3.2残余奥氏体测定112
6.4非弹性回复分析115
6.5有限元仿真实例120
第7章流变学在其他金属加工过程中的应用124
7.1焊接过程中的流变学应用124
7.1.1热黏塑性耦合分析124
7.1.2弹黏塑性分析126
7.2热轧过程中的流变学应用128
7.3激光加工过程中的流变学应用133
参考文献137
附录A本构理论的基础知识141