【图书推荐】金属加工技术的材料建模基础——理论与应用

中南大学出版社

               [英] 林建国 著    周科朝 等 译

对于现代工程应用来说，成形的金属部件要求具备特定的显微结构、机械性能和物理性能，以保证部件的服役性能和使用寿命。为了满足这一要求，已开发出材料及其加工模型，它们除了可以表征材料宏观流变的力学特性之外，还可以展示材料显微结构的演化过程。为了实现这一目标，多年来研究者们一直在努力推进经典材料力学模型的发展。这些进展不仅可以统一地对材料进行描述，还可以模拟大变形金属在成形过程中产生的力学现象和物理现象。

本书的主要目的是介绍材料及其加工技术模拟的研究现状，使其可以帮助工程师改进生产工艺和改善金属成形零件的质量。本书要求读者具备固体力学、塑性理论和金属成形工艺的基础知识，并熟悉数值方法和计算技术。本书不仅适用于本科生、研究生和工程技术人员，也有益于学术导师和工程管理人员。

本书的核心是发展统一的材料模拟理论，以便于分析金属成形过程中遇到的各类力学问题和显微结构演化问题。为了涵盖更广泛的主题，本书取名为《金属加工技术的材料建模基础——理论与应用》。许多金属加工技术不涉及块体材料的大塑性变形，如摩擦搅拌焊（FSW）、惰性气体焊接、材料热处理（如固溶热处理加淬火）、激光联接与切割。在这些情况下，机械载荷和热载荷的作用会使材料产生小尺度的塑性变形，而且在高温和复杂应力应变状态下，其显微结构也发生了变化。采用本书引入的统一理论，也可以模拟这些工艺的加工力学现象和动态显微结构演变。本书给出了若干例子，指导读者将这些模型和技术应用于某些特定的工艺，这些工作是由伦敦帝国理工学院金属成形与材料模拟团队完成的，有些工作是他们早年在伯明翰大学完成的。例如，建立了统一的黏塑性本构方程，模拟RR1000超合金和贝氏体钢在惰性气体焊接过程中的力学行为和显微结构的演变（Shi，Doel，Lin，等，2010）。

本书内容包括统一的材料建模理论以及相关的实际工程应用。全书内容涵盖基本的力学理论，基本的材料与冶金基础，变形与失效机理，以及如何将上述知识用于构建材料与加工模型，并采用计算机模拟金属成形过程。此外，书中还包含了用于微观成形模拟的晶体塑性理论。本书主要划分为四个部分：

一：金属成形技术、力学和材料等方面的基础知识。这部分包括第1章和第2章内容，介绍了表征材料所需要的基础知识，以及基于金属塑性变形理论制造过程的分析。这一部分内容是专门为从事金属成形研究与应用的青年学生、研究人员和工程技术人员而撰写的。

二：统一本构方程的建模与应用。本书的第二部分包括第3章至第7章内容，介绍了构建和确定统一本构方程的基本技术，详细叙述了塑性力学（第4章）和黏塑性力学在各种工艺中的应用范围（第5章）。这对于青年研究人员和工程技术人员选择正确的理论用于特定的应用很重要。第6章详细介绍了各种变形条件下变形与失效的机理和理论。最后，第7章介绍了解答和校验统一本构方程的数值方法。这一章主要面向大学和研究院所的高级研究人员。

三：应用举例。第8章以工业界资助的项目研究结果为基础，介绍了这些理论应用与实际工程技术的案例。这些案例有助于学生、科研人员和工程技术人员获取运用理论方法、恰当地解决特定工艺问题的技巧。

四：晶体塑性与微成形应用。变形模式、产品大小和晶粒尺寸都是影响微成形工艺的至关重要的因素，但是宏观力学理论常常不适用于微成形过程。因此，要引入建立在晶格结构中的滑移系基础上的晶体塑性理论。第9章主要针对从事微观力学技术的研究者，包括微成形和微型机加工；另外，它还有益于从事断裂力学的研究者。这章内容有助于理解基本的塑性变形机理。