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内容大纲
本教材系统地阐述了材料液态成形(铸造)过程数值模拟理论及其求解方法和应用实例。先简要介绍了材料成形模拟技术与基本方法;再按先理论后实例的方式分别介绍了成形过程涉及的温度场、流动场、应力场、浓度场、电磁场以及微观组织模拟等六个方面,较好地覆盖了目前材料成形数值模拟技术的各个方面。其中,理论部分详细介绍了各种物理场对应的数学模型与求解方法,实例部分则针对可能的成形缺陷以及对应的工艺优化举例进行了详细说明。数值模拟技术是近几十年来尤其是近二十年来铸造等材料成形领域发展的最重要的新兴技术,本教材顺应时代新发展以及研究生教育的改革,能够充实目前材料加工工程领域数值模拟教学实力,为铸造行业数值模拟人才的培养提供必备利器。 -
作者介绍
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目录
第1章 绪论
学习指导
第1节 研究目的与研究内容
1.研究目的
2.研究内容
第2节 数值分析方法
1.有限差分法(FDM)
2.有限元法(FEM)
3.有限体积法(FVM)
4.直接差分法(DFDM)
5.边界元法(BEM)
第3节 CAE软件组成
1.前处理模块
2.计算分析模块
3.后处理模块
本章小结
本章习题
第2章 数值模拟方法基础
学习指导
第1节 有限差分法基础
第2节 差分原理及逼近误差
1.差分原理
2.逼近误差
第3节 差分方程、截断误差和相容性
第4节 收敛性与稳定性
1.收敛性
2.差分格式的依赖区间与影响区域
第5节 Lax等价定理
第6节 有限元法概述
第7节 变分原理
第8节 里兹法
第9节 有限元求解基本过程
1.确定位移插值函数
2.建立应变应力矩阵
3.建立单元刚度方程
4.建立并求解整体刚度方程
本章小结
本章习题
第3章 温度场数学模型与数值求解
学习指导
第1节 传热的基本方式
1.热传导
2.热对流
3.热辐射
第2节 温度场数学模型
1.傅里叶定律
2.热传导微分方程
第3节 基于有限差分法的离散
1.二维场合的离散格式
2.三维场合的离散格式
第4节 初始条件与边界条件
1.初始条件
2.边界条件
第5节 潜热处理
1.定义
2.考虑析出潜热的热能守恒式
3.固相率和温度的关系
4.潜热的实际处理方法
第6节 温度场数值模拟流程图
本章小结
本章习题
第4章 温度场模拟实例
学习指导
第1节 概述
第2节 砂型铸钢件应用实例
1.壳体铸件凝固过程模拟
2.索箍铸件的工艺优化
3.大型下机架铸钢件工艺优化
4.半齿圈工艺改进
5.大型牌坊铸钢件凝固过程模拟
6.普通碳钢阀体凝固过程模拟
7.不锈钢阀体工艺改进
8.∏型体铸钢件工艺改进
9.某铸钢件工艺优化
10.轧辊凝固过程模拟
第3节 熔模铸钢件应用实例
1.熔模铸件A凝固过程模拟
2.熔模铸件B(锤头)的工艺优化
3.熔模铸件C凝固过程模拟
4.熔模铸件D的工艺优化
5.熔模铸件E凝固过程模拟
6.熔模铸件F凝固过程模拟
7.熔模铸件G凝固过程模拟
8.熔模铸件H凝固过程模拟
9.熔模铸件I凝固过程模拟
第4节 球铁件应用实例
1.汽车后桥壳工艺改进
2.排气管凝固过程模拟
3.主轴箱工艺优化
4.某大型球铁件凝固过程模拟
5.某汽车球铁件工艺优化
6.某微型球铁件工艺优化
7.联轴器工艺优化
第5节 灰铁件应用实例
1.制动盘工艺优化
2.DISA灰铁件凝固过程模拟
3.保温冒凝固过程模拟
4.汽车灰铸铁凝固过程模拟
5.滑阀凝固过程模拟
第6节 铜合金铸件应用实例
1.螺旋桨叶片凝固过程模拟
2.内壳体凝固过程模拟
3.叶轮凝固过程模拟
4.泵体凝固过程模拟
5.精密铸铜件凝固过程模拟
第7节 铝合金重力铸件应用实例
1.铝合金轮毂铸件A凝固过程工艺分析
2.铝合金轮毂铸件B凝固过程工艺分析
3.铝合金铸件C凝固过程工艺优化
4.铝合金铸件D凝固过程工艺优化
5.铝合金铸件E凝固过程工艺分析
第8节 铝合金低压铸件应用实例
1.铝合金低压轮毂铸件A凝固过程工艺分析
2.铝合金低压连接器铸件B凝固过程工艺分析
3.铝合金低压铸件C凝固过程工艺分析
4.铝合金低压箱体铸件D凝固过程工艺分析
5.铝合金低压轮毂铸件E凝固过程工艺分析
第9节 压铸件应用实例
1.铝合金压铸件A凝固过程模拟
2.铝合金压铸件B凝固过程模拟
3.锌合金压铸件C凝固过程模拟
本章小结
本章习题
第5章 流动场数学模型与数值求解
第6章 流动场模拟实例
第7章 应力场数学模型与数值求解
第8章 应力场模拟实例
第9章 浓度场数学模型与数值求解
第10章 浓度场模拟实例
第11章 电磁场数学模型与数值求解
第12章 电磁场模拟实例
第13章 金属材料成形微观组织模拟
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