久久er热视频在这里精品,亚洲综合久久精品无码蜜臀AV

本教材系統(tǒng)地闡述了材料液態(tài)成形（鑄造）過程數(shù)值模擬理論及其求解方法和應(yīng)用實例。先簡要介紹了材料成形模擬技術(shù)與基本方法；再按先理論后實例的方式分別介紹了成形過程涉及的溫度場、流動場、應(yīng)力場、濃度場、電磁場以及微觀組織模擬等六個方面，較好地覆蓋了目前材料成形數(shù)值模擬技術(shù)的各個方面。其中，理論部分詳細介紹了各種物理場對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型與求解方法，實例部分則針對可能的成形缺陷以及對應(yīng)的工藝優(yōu)化舉例進行了詳細說明。數(shù)值模擬技術(shù)是近幾十年來尤其是近二十年來鑄造等材料成形領(lǐng)域發(fā)展的*重要的新興技術(shù)，本教材順應(yīng)時代新發(fā)展以及研究生教育的改革，能夠充實目前材料加工工程領(lǐng)域數(shù)值模擬教學(xué)實力，為鑄造行業(yè)數(shù)值模擬人才的培養(yǎng)提供*利器。

前言金屬液態(tài)成形（鑄造）是指將熔融金屬在重力場或其他外力場(壓力場、離心力場、電磁力場等)作用下澆入鑄型中，冷卻并凝固而獲得具有型腔形狀制品的成形方法。隨著計算機與數(shù)值分析等技術(shù)的發(fā)展，鑄造工藝設(shè)計從過去依靠實際試錯法，到現(xiàn)在通過成形過程數(shù)值模擬進行電腦試錯，在計算機虛擬環(huán)境中完成鑄造工藝的優(yōu)化設(shè)計。在傳統(tǒng)鑄鍛焊等熱成形工藝中，鑄造是普遍公認的數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用*為成熟的領(lǐng)域，近40年國內(nèi)外也出現(xiàn)了許多成熟的商業(yè)化軟件，已成為提高鑄件質(zhì)量以及鑄造成形技術(shù)水平的重要手段，可實現(xiàn)鑄件成形制造過程的工藝優(yōu)化，預(yù)測鑄件組織、性能，確保鑄件質(zhì)量，顯著縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，降低生產(chǎn)費用，并大量節(jié)約資源與能源。數(shù)值模擬技術(shù)使鑄造實現(xiàn)了由傳統(tǒng)的睜眼造型，閉眼澆鑄到現(xiàn)代的睜眼造型，睜眼澆鑄的轉(zhuǎn)變。雖然鑄造行業(yè)已經(jīng)普遍認可數(shù)值模擬在工藝優(yōu)化設(shè)計方面的巨大作用，但是從有用到用好的轉(zhuǎn)變，不僅需要一批具有遠見卓識的企業(yè)家、高水平的軟件研發(fā)人員，還需要培養(yǎng)一大批懂鑄造數(shù)值模擬的管理人員、技術(shù)人員以及軟件使用者。在此背景下，編者結(jié)合近20年教學(xué)經(jīng)驗，與華鑄軟件中心近40年的鑄造數(shù)值模擬技術(shù)方面的研發(fā)與實踐工作經(jīng)驗，以及作為所在單位材料加工工程方向研究生負責(zé)人近10年的管理經(jīng)驗，編寫此教材，以求充實目前材料加工工程領(lǐng)域數(shù)值模擬方面的教程，為材料成形鑄造等行業(yè)數(shù)值模擬人才的培養(yǎng)提供*利器。鑄造數(shù)值模擬涉及材料加工、力學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機、軟件等多個學(xué)科，因此，在教材編寫時，編者對于難以理解的、跨學(xué)科的基本概念和基本理論，敘述上由淺入深、循序漸進。秉承所提出的實際案例搬進教材的教學(xué)理念，編者將90余個案例、200余張鑄件圖片放入教材中，讓學(xué)生更能深入理解和運用模擬技術(shù)。為了使學(xué)生學(xué)會總結(jié)歸納所學(xué)知識并訓(xùn)練學(xué)生分析問題和解決問題的能力，每一章均安排了學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題，書末也提供了教材編寫的參考文獻，可供讀者進一步學(xué)習(xí)。教材共13章：第1、2章概述了材料成形模擬技術(shù)以及數(shù)值模擬基本方法；第3～13章使用先理論、后實例的方式介紹了鑄件成形過程所涉及的溫度場、流動場、應(yīng)力場、濃度場、電磁場以及微觀組織模擬等6個方面，理論部分詳細介紹了每一種物理場對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型與求解方法，實例部分則針對可能的成形缺陷以及對應(yīng)的工藝優(yōu)化舉例進行了詳細說明，較好地覆蓋了目前鑄造數(shù)值模擬技術(shù)各個方面。本教材由華中科技大學(xué)周建新、殷亞軍、計效園、沈旭、李文共同編寫完成。其中：周建新為主編，負責(zé)第1章、第2章的編寫以及全書的統(tǒng)稿；殷亞軍為副主編，負責(zé)第3章、第5章、第7章、第9章的編寫；計效園為副主編，負責(zé)第4章、第6章、第8章、第10章的編寫；沈旭負責(zé)第11章、第12章的編寫，李文負責(zé)第13章的編寫。本書可作為高等院校材料加工工程專業(yè)的研究生教材，也可作為材料加工工程液態(tài)成形等相關(guān)方向的科研工作者、企業(yè)工程管理者、工藝優(yōu)化設(shè)計人員以及關(guān)注數(shù)字化、信息化、智能化技術(shù)的人員的參考書。鑒于編者水平有限，書中不足之處還請讀者批評指正。周建新2022年11月于華中科技大學(xué)

第1章緒論(1)

學(xué)習(xí)指導(dǎo)(1)

第1節(jié)研究目的與研究內(nèi)容(1)

1. 研究目的(1)

2. 研究內(nèi)容(2)

第2節(jié)數(shù)值分析方法(2)

1. 有限差分法（FDM）(2)

2. 有限元法（FEM）(3)

3. 有限體積法（FVM）(3)

4. 直接差分法（DFDM）(3)

5. 邊界元法（BEM）(4)

第3節(jié)CAE軟件組成(4)

1. 前處理模塊(4)

2. 計算分析模塊(5)

3. 后處理模塊(5)

本章小結(jié)(6)

本章習(xí)題(6)

第2章數(shù)值模擬方法基礎(chǔ)(7)

學(xué)習(xí)指導(dǎo)(7)

第1節(jié)有限差分法基礎(chǔ)(7)

第2節(jié)差分原理及逼近誤差(8)

1. 差分原理(8)

2. 逼近誤差(9)

第3節(jié)差分方程、截斷誤差和相容性(11)

第4節(jié)收斂性與穩(wěn)定性(15)

1. 收斂性(15)

2. 差分格式的依賴區(qū)間與影響區(qū)域(17)

第5節(jié)Lax等價定理(18)

第6節(jié)有限元法概述(19)

第7節(jié)變分原理(20)

第8節(jié)里茲法(20)

第9節(jié)有限元求解基本過程(21)

1. 確定位移插值函數(shù)(21)

2. 建立應(yīng)變應(yīng)力矩陣(23)

3. 建立單元剛度方程(24)

4. 建立并求解整體剛度方程(24)

本章小結(jié)(24)

本章習(xí)題(25)

第3章溫度場數(shù)學(xué)模型與數(shù)值求解(26)

學(xué)習(xí)指導(dǎo)(26)

第1節(jié)傳熱的基本方式(26)

1. 熱傳導(dǎo)(26)

2. 熱對流(27)

3. 熱輻射(27)

第2節(jié)溫度場數(shù)學(xué)模型(27)

1. 傅里葉定律(27)

2. 熱傳導(dǎo)微分方程(28)

第3節(jié)基于有限差分法的離散(29)

1. 二維場合的離散格式(29)

2. 三維場合的離散格式(30)

第4節(jié)初始條件與邊界條件(31)

1. 初始條件(31)

2. 邊界條件(32)

第5節(jié)潛熱處理(34)

1. 定義(34)

2. 考慮析出潛熱的熱能守恒式(34)

3. 固相率和溫度的關(guān)系(35)

4. 潛熱的實際處理方法(36)

第6節(jié)溫度場數(shù)值模擬流程圖(40)

本章小結(jié)(40)

本章習(xí)題(41)

第4章溫度場模擬實例(42)

學(xué)習(xí)指導(dǎo)(42)

第1節(jié)概述(42)

第2節(jié)砂型鑄鋼件應(yīng)用實例(42)

1. 殼體鑄件凝固過程模擬(42)

2. 索箍鑄件的工藝優(yōu)化(43)

3. 大型下機架鑄鋼件工藝優(yōu)化(44)

4. 半齒圈工藝改進(45)

5. 大型牌坊鑄鋼件凝固過程模擬(45)

6. 普通碳鋼閥體凝固過程模擬(46)

7. 不銹鋼閥體工藝改進(46)

8. 型體鑄鋼件工藝改進(48)

9. 某鑄鋼件工藝優(yōu)化(49)

10. 軋輥凝固過程模擬(49)

第3節(jié)熔模鑄鋼件應(yīng)用實例(51)

1. 熔模鑄件A凝固過程模擬(51)

2. 熔模鑄件B（錘頭）的工藝優(yōu)化(52)

3. 熔模鑄件C凝固過程模擬(52)

4. 熔模鑄件D的工藝優(yōu)化(52)

5. 熔模鑄件E凝固過程模擬(54)

6. 熔模鑄件F凝固過程模擬(54)

7. 熔模鑄件G凝固過程模擬(55)

8. 熔模鑄件H凝固過程模擬(56)

9. 熔模鑄件I凝固過程模擬(57)

第4節(jié)球鐵件應(yīng)用實例(57)

1. 汽車后橋殼工藝改進(57)

2. 排氣管凝固過程模擬(58)

3. 主軸箱工藝優(yōu)化(58)

4. 某大型球鐵件凝固過程模擬(62)

5. 某汽車球鐵件工藝優(yōu)化(63)

6. 某微型球鐵件工藝優(yōu)化(68)

7. 聯(lián)軸器工藝優(yōu)化(68)

第5節(jié)灰鐵件應(yīng)用實例(69)

1. 制動盤工藝優(yōu)化(69)

2. DISA灰鐵件凝固過程模擬(69)

3. 保溫冒凝固過程模擬(70)

4. 汽車灰鑄鐵凝固過程模擬(70)

5. 滑閥凝固過程模擬(71)

第6節(jié)銅合金鑄件應(yīng)用實例(72)

1. 螺旋槳葉片凝固過程模擬(72)

2. 內(nèi)殼體凝固過程模擬(72)

3. 葉輪凝固過程模擬(73)

4. 泵體凝固過程模擬(74)

5. 精密鑄銅件凝固過程模擬(75)

第7節(jié)鋁合金重力鑄件應(yīng)用實例(76)

1. 鋁合金輪轂鑄件A凝固過程工藝分析(76)

2. 鋁合金輪轂鑄件B凝固過程工藝分析(77)

3. 鋁合金鑄件C凝固過程工藝優(yōu)化(77)

4. 鋁合金鑄件D凝固過程工藝優(yōu)化(77)

5. 鋁合金鑄件E凝固過程工藝分析(79)

第8節(jié)鋁合金低壓鑄件應(yīng)用實例(80)

1. 鋁合金低壓輪轂鑄件A凝固過程工藝分析(80)

2. 鋁合金低壓連接器鑄件B凝固過程工藝分析(81)

3. 鋁合金低壓鑄件C凝固過程工藝分析(81)

4. 鋁合金低壓箱體鑄件D凝固過程工藝分析(82)

5. 鋁合金低壓輪轂鑄件E凝固過程工藝分析(82)

第9節(jié)壓鑄件應(yīng)用實例(83)

1. 鋁合金壓鑄件A凝固過程模擬(83)

2. 鋁合金壓鑄件B凝固過程模擬(84)

3. 鋅合金壓鑄件C凝固過程模擬(84)

本章小結(jié)(85)

本章習(xí)題(85)

第5章流動場數(shù)學(xué)模型與數(shù)值求解(86)

學(xué)習(xí)指導(dǎo)(86)

第1節(jié)流體的基本概念(86)

1. 恒定流動和非恒定流動(86)

2. 層流和紊流(87)

3. 黏性流與牛頓流體(87)

第2節(jié)流動分析的主要方法(87)

1. SIMPLE方法(87)

2. MAC及SMAC方法(87)

3. SOLAVOF方法(88)

4. SOLAMAC方法(88)

5. FAN方法(88)

6. Finite Volume方法(89)

7. 格子氣模型(89)

第3節(jié)流動場數(shù)學(xué)模型(89)

1. 從Eular方程到NavierStokes方程(89)

2. 分離時間變量(91)

3. 方程的矢量形式(91)

4. 連續(xù)性方程(92)

第4節(jié)流動場數(shù)學(xué)模型的離散(92)

1. 離散格式的選擇(92)

2. 動量守恒方程(NavierStokes方程)的離散(92)

3. 連續(xù)性方程的離散(93)

第5節(jié)SOLAVOF方法(93)

1. 體積函數(shù)的求值(93)

2. SOLAVOF計算方法(94)

第6節(jié)流動與傳熱耦合計算(95)

第7節(jié)流動場計算分析的流程(97)

本章小結(jié)(98)

本章習(xí)題(98)

第6章流動場模擬實例(99)

學(xué)習(xí)指導(dǎo)(99)

第1節(jié)概述(99)

第2節(jié)鑄鋼件應(yīng)用實例(99)

1. 前壓圈鑄鋼件充型過程模擬(99)

2. 熔模閥體鑄件充型過程模擬(100)

3. 砂型閥體鑄件充型過程模擬(100)

第3節(jié)球鐵件應(yīng)用實例(102)

1. 球鐵排氣管鑄件充型過程模擬(102)

2. 球鐵透平缸體充型過程模擬(103)

3. 球鐵鋼錠模鑄件充型過程模擬(104)

4. 球鐵DISA鑄件充型過程模擬(105)

第4節(jié)灰鑄鐵件應(yīng)用實例(106)

1. 柴油機機體充型過程模擬(106)

2. 灰鐵箱體蓋充型過程模擬(108)

3. 柴油機缸體充型過程模擬(108)

第5節(jié)銅合金鑄件應(yīng)用實例(109)

1. 內(nèi)殼體銅合金鑄件充型過程模擬(109)

2. 銅合金泵體充型過程模擬(110)

3. 銅合金傾轉(zhuǎn)鑄件充型過程模擬(111)

第6節(jié)鋁合金重力鑄件應(yīng)用實例(112)

1. 某鋁合金砂型鑄件充型過程模擬(112)

2. 鋁合金定子鑄件充型過程模擬(112)

3. 鋁合金傾轉(zhuǎn)鑄件充型過程模擬(113)

第7節(jié)低壓鑄件應(yīng)用實例(114)

1. 上箱體低壓鑄件充型過程模擬(114)

2. 前罩低壓鑄件充型過程模擬(115)

3. 箱體低壓鑄件充型過程模擬(116)

第8節(jié)壓鑄件應(yīng)用實例(116)

1. 鋁合金壓鑄件后蓋充型過程模擬(116)

2. 鋁合金壓鑄件艙體充型過程模擬(116)

3. 鋁合金壓鑄件硬盤殼充型過程模擬(118)

4. 某鋅合金壓鑄件充型過程模擬(119)

5. 鋅合金壓鑄件烘手罩充型過程模擬(119)

6. 鋁合金壓鑄件蓋體充型過程模擬(120)

7. 某鋁合金壓鑄件充型過程模擬(120)

8. 鋁合金壓鑄件變速箱充型過程模擬(121)

本章小結(jié)(123)

本章習(xí)題(123)

第7章應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型與數(shù)值求解(124)

學(xué)習(xí)指導(dǎo)(124)

第1節(jié)引言(124)

第2節(jié)應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型(125)

第3節(jié)熱力耦合數(shù)學(xué)模型(125)

第4節(jié)熱應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型離散(126)

1. 離散化過程(126)

2. 單元平衡方程的組裝及約束處理(127)

3. 本構(gòu)方程的離散(129)

4. 熱載荷的離散(132)

第5節(jié)應(yīng)力場計算分析流程(133)

本章小結(jié)(134)

本章習(xí)題(134)

第8章應(yīng)力場模擬實例(135)

學(xué)習(xí)指導(dǎo)(135)

第1節(jié)概述(135)

第2節(jié)鑄造凝固應(yīng)力場模擬應(yīng)用實例(135)

1. 應(yīng)力框試件應(yīng)力場模擬(135)

2. 減速箱箱體鑄件應(yīng)力場模擬(138)

3. 槽板鑄件應(yīng)力場模擬(139)

4. 鋁合金機殼試件應(yīng)力場模擬(140)

第3節(jié)固定端上擺熱處理應(yīng)力場模擬實例(142)

1. 模擬參數(shù)的確定(142)

2. 溫度場模擬結(jié)果與分析(143)

3. 應(yīng)力場模擬結(jié)果與分析(144)

4. 變形量模擬結(jié)果與分析(145)

第4節(jié)固定端上擺補焊應(yīng)力場模擬實例(146)

1. 模擬參數(shù)的確定(146)

2. 溫度場模擬分析與討論(147)

3. 應(yīng)力場模擬分析與討論(148)

第5節(jié)彎梁鋁合金鑄件熱處理時效應(yīng)力模擬實例(150)

1. 彎梁鑄件幾何模型及劃分網(wǎng)格(150)

2. 合金材料參數(shù)及工藝條件(151)

3. 應(yīng)力變形模擬結(jié)果分析與討論(152)

4. 時效處理模擬結(jié)果分析與討論(155)

本章小結(jié)(156)

本章習(xí)題(156)

第9章濃度場數(shù)學(xué)模型與數(shù)值求解(157)

學(xué)習(xí)指導(dǎo)(157)

第1節(jié)概述(157)

第2節(jié)宏觀偏析缺陷預(yù)測理論模型(158)

第3節(jié)溶質(zhì)擴散理論基礎(chǔ)(160)

1. 物質(zhì)間的傳質(zhì)方式(160)

2. 凝固尺度(160)

3. 宏觀偏析機理(161)

第4節(jié)鑄造濃度場特性及數(shù)值求解過程(162)

1. 鑄造濃度場的特性(162)

2. 數(shù)值求解過程(162)

第5節(jié)鑄造濃度場求解流程圖(165)

本章小結(jié)(165)

本章習(xí)題(166)

第10章濃度場模擬實例(167)

學(xué)習(xí)指導(dǎo)(167)

第1節(jié)概述(167)

第2節(jié)自然對流下濃度場模擬實例(167)

1. 二維FeC合金算例研究(167)

2. 三維鑄鋼件模擬研究(173)

第3節(jié)等軸晶移動濃度場模擬實例(182)

1. 二維FeC合金算例研究(182)

2. 三維鑄鋼件模擬研究(183)

本章小結(jié)(185)

本章習(xí)題(185)

第11章電磁場數(shù)學(xué)模型與數(shù)值求解(186)

學(xué)習(xí)指導(dǎo)(186)

第1節(jié)概述(186)

1. 感應(yīng)電爐熔煉過程與簡化的物理模型(186)

2. 金屬凝固過程與簡化的物理模型(187)

3. 基本假設(shè)(188)

第2節(jié)電磁場數(shù)學(xué)模型(188)

1. 電磁場控制方程數(shù)學(xué)建模(188)

2. 復(fù)矢量磁位和復(fù)標量電位描述求解方程組(190)

3. 邊界條件(191)

第3節(jié)電磁條件下多物理場數(shù)學(xué)模型(193)

1. 假設(shè)條件(193)

2. 傳熱與流動耦合數(shù)學(xué)模型(194)

3. 流動與傳質(zhì)耦合數(shù)學(xué)模型(195)

第4節(jié)電磁條件下多物理場數(shù)學(xué)模型離散(196)

1. 混合交錯網(wǎng)格模型建立(196)

2. 渦流區(qū)Vm內(nèi)(199)

3. 非渦流區(qū)Vo內(nèi)(200)

4. 求解域外邊界上(200)

5. 渦流區(qū)外邊界上(200)

6. 電磁收斂條件(203)

第5節(jié)電磁條件下多物理場模擬計算流程圖(203)

本章小結(jié)(205)

本章習(xí)題(205)

第12章電磁場模擬實例(206)

學(xué)習(xí)指導(dǎo)(206)

第1節(jié)感應(yīng)電爐熔煉過程電磁場數(shù)值模擬算例(206)

1. 引言(206)

2. 模型網(wǎng)格與計算參數(shù)(207)

3. 電磁場模擬結(jié)果與分析(208)

4. 電磁傳熱耦合行為模擬結(jié)果與分析(213)

5. 傳熱與流動行為耦合模擬結(jié)果與分析(217)

第2節(jié)鑄鋼錠凝固過程電磁場數(shù)值模擬算例(219)

1. 引言(219)

2. 模型網(wǎng)格與計算參數(shù)(219)

3. 電磁場模擬結(jié)果與分析(221)

4. 傳熱行為數(shù)值模擬結(jié)果與分析(225)

5. 流動行為數(shù)值模擬結(jié)果與分析(226)

6. 傳質(zhì)行為數(shù)值模擬結(jié)果與分析(230)

本章小結(jié)(235)

本章習(xí)題(235)

第13章金屬材料成形微觀組織模擬(236)

學(xué)習(xí)指導(dǎo)(236)

第1節(jié)概述(236)

第2節(jié)微觀組織模擬方法(237)

1. 合金凝固組織模擬數(shù)理基礎(chǔ)(237)

2. 組織模擬的數(shù)值方法(239)

第3節(jié)液態(tài)成形凝固組織模擬實例(242)

1. 元胞自動機方法枝晶組織模擬實例(242)

2. 元胞自動機方法晶粒結(jié)構(gòu)模擬實例(244)

3. 相場法二元及多元合金組織模擬實例(246)

4. 相場法兩相及多相組織模擬實例(248)

本章小結(jié)(250)

本章習(xí)題(251)

參考文獻(252)

你還可能感興趣

我要評論