# 345-0503/01 – Theory of Metal Forming (TTv)

 Gurantor department Department of Mechanical Technology Credits 6 Subject guarantor prof. Ing. Radek Čada, CSc. Subject version guarantor prof. Ing. Jiří Petruželka, CSc. Study level undergraduate or graduate Requirement Compulsory Year 1 Semester summer Study language Czech Year of introduction 1999/2000 Year of cancellation 2007/2008 Intended for the faculties FS Intended for study types Follow-up Master
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
HRU45 prof. Ing. Jiří Hrubý, CSc.
PET75 prof. Ing. Jiří Petruželka, CSc.
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 3+3

### Subject aims expressed by acquired skills and competences

Students will be able to: • clarify the physical principles of plasticity, • explain and interpret the basic concepts of plasticity, • explain the relationship of stress – plastic deformation. They will get: • an overview of classical plasticity theories, • information on material behavior under uniaxial load. They will be able to: • apply plasticity conditions, • apply plasticity theories to computational methods in forming.

Lectures
Tutorials

### Summary

The subject where first a brief summary of the physical fundamentals of plastic deformation, i.e. physical principles of plasticity, stress – plastic deformation, behavior of material under uniaxial load and then are explained by basic plasticity concepts, classical plasticity theory and ways of using plasticity conditions. At the lectures students are acquainted with the basic concepts necessary to formulate and solve the forming problems and with the basic methods how to solve such problems. In the exercises, the behavior of the material during plastic deformation is numerically modeled and basic forming operations are solved by the discussed methods of analysis. At the end of the course students should be able to apply the theory of plasticity to computational methods in forming.

### Compulsory literature:

[1] HOSFORD. W. F. and CADDELL. R. M. Metal Forming: Mechanics and Metallurgy. 4th ed. United States of America, New York: Cambridge University Press, 2011. 331 s. ISBN 978-1-107-00452-8. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 271187, čárový kód: 3174225137, lokace: volný výběr. [2] MIELNIK, E. M. Metalworking Science and Engineering. United States of America, New York: McGraw-Hill, Inc., 1991. 976 s. ISBN 0-07-041904-3. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 241568, čárový kód: 3174006766 a 3174128024, lokace: volný výběr.

### Recommended literature:

[1] CHEN, Wai-Fah a SALEEB, Atef F. Constitutive Equations for Engineering Materials: Vol. 1: Elasticity and Modeling. 2nd rev. ed. Amsterdam: Elsevier, 1994. ISBN 0-444-88408-4. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 250148, čárový kód: 3174027895, lokace: sklad knih. [2] CHEN, Wai-Fah. MCCARRON, W. O. and YAMAGUCHI, E. Constitutive Equations for Engineering Materials: Vol. 2: Plasticity and Modeling. Amsterdam: Elsevier, 1994. ISBN 0-444-88408-4. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 250148, čárový kód: 3174027896, lokace: sklad knih. [3] HOSFORD, W. F. Mechanical Behavior of Materials. 1. ed. United States of America, New York: Cambridge University Press, 2005. 425 s. ISBN 0-521-84670-6. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 263130, čárový kód: 3174138479, lokace: 345/Katedra mechanické technologie – deponát (nelze rezervovat). [4] SEMIATIN, S. L. (volume editor) ASM Handbook: Volume 14A: Metalworking: Bulk Forming. United States of America, Materials Park: ASM International, 2005. 888 s. ISBN 0-87170-708-X. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 263020, čárový kód: 3174138355, lokace: ÚK/FBI. [5] HOSFORD, W. F. Materials for Engineers. 1. ed. United States of America, New York: Cambridge University Press, 2008. 278 s. ISBN 978-0-521-89997-0. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 271672, čárový kód: 3174204768, lokace: 9330/Centrum pokročilých inovačních technologií – deponát (nelze vypůjčit). [6] HOSFORD, W. F. Physical Metallurgy. 2nd ed. United States of America, Boca Raton: CRC Press, 2010. 423 s. ISBN 978-1-4398-1360-7. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 277881, čárový kód: 3174224669, lokace: volný výběr. [7] HOULDCROFT, P and JOHN, R. Welding and Cutting: A Guide to Fusion Welding and Associated Cutting Processes. Velká Británie, Cambridge: Woodhead Publishing, 2001. 232 s. ISBN 1-85573-578-4. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 269510, čárový kód: 3174191604, lokace: volný výběr. [8] LUNDH, H. Sheet Steel Forming Handbook: Size Shearing and Plastic Forming. 1st ed. Swedwn, Borlänge: SSAB Tunnplat AB, 1998, 1 sv. (různé stránkování). Signatura v ÚK VŠB-TUO: 255906, čárový kód: 3174084553, lokace: volný výběr. [9] IŽDINSKÁ, Z. Metal Casting. 1. vyd. Slovenská republika, Bratislava: Slovenská technická univerzita, 2007. 112 s. ISBN 978-80-227-2660-3. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 266900, čárový kód: 3174180262 a 3174180263, lokace: volný výběr. [10] IRWING, W. Continuous Casting of Steel. Velká Británie, London: Institute of Materials, 1993. 207 s. ISBN 0-901716-53-7. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 245498, čárový kód: 3174000204, lokace: sklad knih. [11] NAUJOKS, W. and FABEL, D. C. Forging Handbook. United States of America, Cleveland: American Society for Metals, 1939, 630 s., [1] složená příloha. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 74755, čárový kód: 3174065938 a 3174066755, lokace: sklad knih. [12] ARSENAULT, R. Plastic Deformation of Materials. United States of America, New York: Academic Press, 1975. 504 s. ISBN 0-12-341806-2. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 133003, čárový kód: 3174057940, lokace: sklad knih. [13] HEARN, E. Mechanics of Materials: An Introduction to the Mechanics of Elastic and Plastic Deformation of Solids and Structural Components. 2nd ed. Oxford: Pergamon Press, 1985. 913 s. ISBN 0-08-030529-6. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 205280, čárový kód: 3174045739, lokace: sklad knih. [14] SEMIATIN, S. L. (volume editor) ASM Handbook: Volume 14: Forming and Forging. United States of America, Materials Park: ASM International, 1988. 978 s. ISBN 0-87170-020-4. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 251662, čárový kód: 3174043555, lokace: volný výběr (nelze objednat). [15] GUY, A. G., BEVER, M., HENCH, L. L. and PETERLIN, A. Introduction to Materials Science. United States of America, New York: McGraw-Hill, 1971, 604 s. ISBN 07-025310-2. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 115028, čárový kód: 3174199721, lokace: sklad knih. [16] DIETER, G. E. (volume editor) ASM Handbook: Volume 20: Materials Selection and Design: Handbook of Workability and Process Design. United States of America, Materials Park: ASM International, 1997. ISBN 0-87170-386-6. [17] WAGONER, R. H. and CHENOT, Jean-Loup Fundamentals of Metal Forming. United States of America, New York: Wiley, 1997. 389 s. ISBN 0-471-57004-4. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 261827, čárový kód: 3174251522, lokace: volný výběr. [18] ALTAN, Taylan, OH, Soo Ik and GEGEL, Harold L. Metal Forming: Fundamentals and Applications. United States of America, Metals Park: American Society for Metals, 1983. 353 s. ISBN 0-87170-167-7. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 211184, čárový kód: 3174057937, lokace: sklad knih. [19] SHAW, Milton Clayton. Metal Cutting Principles. 2nd ed. United States of America, New York: Oxford University Press, 2005. 651 s. ISBN 0-19-514206-3. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 269609, čárový kód: 3174191812, lokace: volný výběr. [20] ELENEV, S. A. Pressworking. 1. ed. Moskva: Mir, 1983. 232 s. (bez ISBN). Signatura v ÚK VŠB-TUO: 195204, čárový kód: 3174193094, lokace: sklad knih. [21] Modern Metal Cutting: A Practical Handbook. 1st English ed. Sandviken: Sandvik Coromant, 1994, 1 sv. (různé stránkování). ISBN 91-972299-0-3. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 245228, čárový kód: 3174064041, lokace: sklad knih. [22] Techniques of Pressworking Sheet-metal: An Engineering Approach to Die Design. 1974. ISBN 0-13900696-6. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 113199, čárový kód: 3174240456, lokace: sklad knih. [23] Metal Forming: The Application of Limit Analysis. 1980. ISBN 0-8247-6847-7. Signatura v ÚK VŠB-TUO: 167954, čárový kód: 3174242091, lokace: sklad knih.

### Prerequisities

Subject has no prerequisities.

### Co-requisities

Subject has no co-requisities.

### Subject syllabus:

Program přednášek 1 Fyzikální základy plastické deformace 2 Napětí, deformace. 3 Intensity napětí a deformace. Přetvárný odpor. 4 Podmínky plasticity SV a HMH. Podmínky plasticity pro materiály závislé na hydrostatickém tlaku. 5 Podmínky plasticity pro anizotropní materiály. Baushingerův efekt. Modely zpevňování. 6 Konvexnost plochy plasticity, Druckerův postulát stability 7 Relace deformace-napětí, deformační teorie, přírustkové teorie, teorie vazkoplastického toku. 8 Práce vnitřích sil, práce vnějších třecích sil. Extremální principy. 9 Úloha tváření. Metody řešení. Metoda deformační práce. Tenké řezy. 10 Metoda kluzových čar, výchozí předpoklady a schéma řešení 11 Experimentálně numerické řešení deformační úlohy, metoda Visioplast 12 Metoda horní meze, schéma řešení 13 Variační metody, schéma řešení 14 Variační metoda, Ritzova metoda 15 Metoda konečných prvků, schéma řešení Program cvičení 1 1. program Objemové tváření za tepla 2 1. program Objemové tváření za tepla 3 1. program Objemové tváření za tepla 4 2. program Objemové tváření za studena 5 2. program Objemové tváření za studena 6 2. program Objemové tváření za studena 7 3. program plošné tváření, hluboké tažení 8 3. program plošné tváření, hluboké tažení 9 3. program plošné tváření, hluboké tažení 10 4. program, Metoda horní meze, hluboké tažení se ztenčením stěny 11 4. program, Metoda horní meze, hluboké tažení se ztenčením stěny 12 4. program, Metoda horní meze, hluboké tažení se ztenčením stěny 13 5. program Metoda konečných prvků, hluboké tažení se ztenčením stěny 14 5. program Metoda konečných prvků, hluboké tažení se ztenčením stěny 15 5. program Metoda konečných prvků, hluboké tažení se ztenčením stěny Seznam otázek 1 Geometrie krystalů, poruchy mřížky 2 Popis struktury, Roentgenová difrakce, stereografická projekce, standardní projekce, pólové obrazce. EBSD, Barkhausen 3 Mechanismy plastické deformace 4 Zpevnění monokrystalu a polykrystalu 5 Síly působící na hmotné těleso 6 Definice napěťového stavu, tensor napětí, invarianty tensoru napětí, transformace napětí 7 Cauchyho tensor napětí, hlavní napětí, oktaedrické napětí, deviátor napětí 8 Dvojosý stav napjatosti, Mohrova kružnice 9 Statická soustava, rovnice rovnováhy a okrajové podmínky statické 10 1. a 2.. Piola Kirchofův tensor napjatosti 11 Popis plastického toku materiálu, přemístění, deformace, rychlost toku, rychlost deformací, definice deformace, míry lineární deformace 12 Deformační stav 13 Tensor deformace 14 Cauchyho pojetí deformace 15 Vztah deformace a posunutí 16 Lagrangeův, Eulerův a infinitesimální tensor deformace 17 Podmínky kompatibility 18 Fyzikální interpretace deformace 19 Soustava kompatibility, geometrické rovnice, okrajové podmínky geometrické, okrajové podmínky speciální, modely tření 20 Závislost napětí deformace při jednoosém zatížení 21 Model celkové napětí-celková deformace 22 Přírůstkový model, kriteria zatěžování 23 Přírůstkový model, zákon tečení 24 Přírůstkový model, zákon zpevnění 25 Přírůstkový model, parametr zpevnění 26 Přírůstkový model, podmínka tuhosti 27 Přírůstkový model, relace napětí deformace 28 Druckerův postuláty stability 29 Podmínky plasticity, předpoklady, podmínka SV a HMH 30 Podmínky plasticity pro materiály závislé na hydrostatickém napětí 31 Podmínky plasticity pro anizotropní materiály 32 Okamžité podmínky plasticity, modely zpevňování, Baushingerův efekt 33 Konvexita, normalita, Druckerův postulát stability, aplikace při stanovení podmínek plasticity 34 Intensita napětí a deformace 35 Energie napjatosti 36 3 D plasticita, kriteria zatěžování 37 3 D plasticita, zákon tečení 38 3 D plasticita, zákony zpevnění 39 Relace deformace ~ napětí, deformační teorie, teorie vazkoplastického toku 40 Relace deformace ~ napětí, přírůstková teorie 41 Přetvárný odpor, idealizace, zkoušky 42 Práce vnitřních sil, doplňková práce, práce vnějších třecích sil 43 Extremální principy 44 Formulace úlohy tváření, postupy řešení úlohy tváření 45 Metoda tenkých řezů, výchozí předpoklady, zjednodušení schéma postupu 46 Metoda deformační práce, odvození pro tažení a dopředné protlačování 47 Variační metody v tváření, východiska řešení, schéma řešení 48 Metoda horní meze, koncepce řešení 49 Metoda kluzových čar, východiska řešení 50 Metoda konečných prvků, princip metody

### Conditions for subject completion

Full-time form (validity from: 1960/1961 Summer semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (100) 51
Exercises evaluation Credit 30 (30) 0
Project Project 30  0
Examination Examination 70 (70) 0
Written examination Written examination 15  0
Oral Oral examination 55  0
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

### Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.ZaměřeníFormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2007/2008 (N2301) Mechanical Engineering (2303T002) Mechanical Engineering Technology P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2006/2007 (N2301) Mechanical Engineering (2303T002) Mechanical Engineering Technology P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2005/2006 (N2301) Mechanical Engineering (2303T002) Mechanical Engineering Technology P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2004/2005 (N2301) Mechanical Engineering (2303T002) Mechanical Engineering Technology P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan

### Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner