金屬塑性成形的有限元模擬技術及應用

定　價：￥40.00

作　者：	謝水生、李雷
出版社：	科學出版社
叢編項：
標　簽：	金屬學與金屬工藝

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ISBN：	9787030213600	出版時間：	2008-03-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數(shù)：	290	字數(shù)：

內容簡介

　　《金屬塑性成形的有限元模擬技術及應用》分15章，分別介紹了：有限單元法的發(fā)展、在塑性成形中的應用及常用商業(yè)軟件；有限元法的數(shù)學理論基礎；有限元的一般實施步驟；常用平面和空間單元的構造方法；等參單元的構造方法；常用板單元的構造方法；高性能的非協(xié)調單元；小變形彈塑性有限元法；剛塑性有限元法；粘塑性有限元法；彈塑性有限變形的有限元法；塑性加工過程的傳熱問題；數(shù)值模擬塑性成形的應用實例；微塑性成形中尺度效應的數(shù)值模擬；無網格法在塑性成形模擬中的應用。《金屬塑性成形的有限元模擬技術及應用》可作為金屬塑性成形專業(yè)的本科和研究生專業(yè)課教材，也可供從事材料加工工程及相關專業(yè)的科研工作者、技術人員，以及相關工程技術人員及研究人員參考。

作者簡介

　　謝水生，1944年生，江西贛州人?，F(xiàn)任北京有色金屬研究總院教授、博士生導師，有色金屬材料制備加工國家重點實驗室總工程師。1986年于清華大學獲得工學博士學位?，F(xiàn)兼任中國有色金屬學會理事、合金加工學術委員會主任，北京市機械工程學會理事、壓力加工分會主任，中國機械工程學會塑性工程分會理事、半固態(tài)加工學術委員會副主任，中國核學會核材料專業(yè)學會常務理事，國際半固態(tài)科學委員會委員，《稀有金屬》、《塑性工程學報》、《鍛壓技術》、《有色金屬再生與應用》期刊編委，南昌大學、燕山大學、江西理工大學、河南理工大學兼職教授。長期從事有色金屬材料制備加工技術研究，主持國家“863”高技術研究課題7項、國家自然科學基金項目8項、國家科技攻關課題8N和國際合作項目多項，獲部級一等獎1項、二等獎3項，三、四等獎多項，國家專利14項；在國內外刊物上發(fā)表論文160余篇，出版《金屬塑性成形理論》、《金屬塑性成形工步的有限元數(shù)值模擬》、《半固態(tài)金屬加工技術及其應用》、《金屬塑性成形的試驗方法》、《鋁合金材料的應用與技術開發(fā)》、《鋁加工問答50017I》、《金屬半固態(tài)加工技術》、《鎂合金制備及加工技術》等，組織《鋁加工技術實用手冊》的編寫工作，參加《有色金屬手冊》、《中國材料百科全書》和《材料科學與工程手冊》的編寫工作。李雷，1975年4月生，山西原平人。2003年于中國科學技術大學獲工學博士學位，現(xiàn)于海亮集團從事企業(yè)博士后研究。副教授、碩士生導師，河南理工大學青年骨干教師，國際計算力學學會會員。發(fā)表論文30余篇，其中SCI、EI收錄15篇。作為主要參與者，完成國家自然科學基金研究項目4項，國家“863”高技術課題2項；目前主持國家科技支撐計劃項目子課題1項。主要研究方向為金屬塑性加工技術、銅合金加工技術以及金屬成形數(shù)值模擬技術。

圖書目錄

第1章概論
1.1 有限單元法發(fā)展歷史簡介
1.2 有限單元法在塑性成形中的應用
1.3 商業(yè)有限元軟件簡介
1.4 本書中采用的一些約定彈性力學變分原理
第2章彈性力學變分原理
2.1.1 幾何方程
2.1.2 平衡方程
2.1.3 本構方程
2.1.4 邊界條件
2.2 變分法知識基礎、Galerkin法和Ritz法簡介
2.2.1 預備知識
2.2.2 古典變分問題舉例
2.2.3 泛函變分與微分方程的關系
2.2.4 Galerkin法以及微分方程轉化為泛函變分原理的問題
2.2.5 Ritz法求泛函變分問題的近似解
2.3 彈性力學變分原理
2.3.1 有關彈性力學變分原理的一些基本概念
2.3.2 虛位移原理
2.3.3 最小勢能原理
2.3.4 虛應力原理
2.3.5 最小余能原理
2.3.6 廣義變分原理
第3章彈性力學問題有限元方法的基本原理
3.1 位移元模型
3.2 單元位移模式和試探函數(shù)
3.4 單元勢能表達與單元剛度矩陣
3.5 單元等效節(jié)點載荷
3.6 整體剛度矩陣集成
3.7 位移邊界條件的引入
3.8 整體結構方程的求解
3.9 有限元解收斂性的討論
第4章平面和空間單元的構造方法
4.1 構造形狀函數(shù)的基本原則
4.2 平面三角形單元
4.2.1 面積坐標
4.2.2 三角形單元形函數(shù)構造
4.2.3 三角形單元的剛度矩陣
4.2.4 等效節(jié)點載荷
4.3 矩形單元
4.3.1 形函數(shù)構造
4.3.2 單元剛度矩陣
4.4 軸對稱問題
4.4.1 單元位移函數(shù)
4.4.2 單元應力場和應變場
4.4.3 單元剛度陣
4.4.4 等效節(jié)點載荷
4.5 空間4節(jié)點四面體單元
4.5.1 單元位移函數(shù)
4.5.2 單元應變場與應力場的表達
4.5.3 單元剛度矩陣
4.6 空間8節(jié)點長方體單元
第5章等參單元
5.1 坐標系的映射
5.2 應變矩陣B的建立
5.3 單元剛度矩陣Ke和等效節(jié)點載荷
5.4 平面8節(jié)點等參元
5.5 三維空間等參元
5.6 數(shù)值積分方法
5.7 數(shù)值積分階次的選擇
第6章板單元設計
6.1 薄板基本理論
6.1.1 基本假設
6.1.2 應變和應力
6.1.3 薄板橫截面上的內力和應力
6.1.4 邊界條件和單元剛度陣
6.2 四節(jié)點矩形薄板單元
6.3 三角形薄板單元
6.4 中厚板單元
6.4.1 中厚板基本理論
6.4.2 單元剛度陣
6.4.3 單元與性能分析
第7章非協(xié)調單元
7.1 Wilson非協(xié)調元
7.2 分片檢驗條件
7.3 非協(xié)調分析的穩(wěn)定性條件
7.4 能量相容性分析和構造非協(xié)調元的一般公式
7.5 單元形函數(shù)的構造
7.6 數(shù)值算例
7.6.1 分片檢驗
7.6.2 懸臂梁的彎曲
7.6.3 單元不可壓縮性能考察
第8章彈塑性有限元法
8.1 材料屈服準則
8.1.1 Tresca屈服準則（最大切應力條件）
8.1.2 Mises屈服準則（能量條件）
8.2 彈塑性有限元法的本構關系
8.2.1 彈性階段
8.2.2 彈塑性階段
8.3 變剛度法
8.3.1 定加載法
8.3.2 變加載法
8.3.3 位移法
8.4 初載荷法
8.4.1 初應力法
8.4.2 初應變法
8.5 殘余應力和殘余應變的計算
8.6 極限載荷的確定
第9章剛塑性有限元法
9.1 引言
9.2 剛塑性增量理論的廣義變分原理
9.2.1 基本方程
9.2.2 不完全的廣義變分原理
9.3 Lagrange乘子法
9.3.1 離散化
9.3.2 線性化
9.4 材料可壓縮性法
9.4.1 理論基礎
9.4.2 系數(shù)g的取值
9.4.3 求解方程的建立
9.5 罰函數(shù)法
9.5.1 求解方程的建立
9.5.2 應力的求取
9.6 剛塑性有限元法計算中的幾個問題
9.6.1 初始速度場
9.6.2 收斂判據(jù)
9.6.3 縮減系數(shù)β值的選取
9.6.4 奇異點的處理
9.6.5 摩擦條件
9.6.6 剛塑性交界面問題
9.6.7 卸載問題
9.6.8 比較拉格朗日乘子法和罰函數(shù)法的收斂性
第10章粘塑性有限元法
10.1 一維本構關系
10.2 彈粘塑性的本構關系
10.3 剛粘塑性的本構關系
10.4 彈粘塑性有限元法
第11章彈塑性有限變形的有限元法基本方程
11.1 概述
11.2 彈塑性有限變形的Lagrange描述法
11.2.1 虛功方程和基本方程
11.2.2 Lagrange描述的剛度方程
11.2.3 增量形式的剛度方程
11.2.4 彈塑性材料的本構關系
11.2.5 外載荷的形式
11.3 彈塑性有限變形的Euler描述法
11.3.1 虛功方程和基本公式
11.3.2 彈塑性有限變形Euler描述法的有限元方程
11.3.3 本構關系
11.3.4 單元剛度矩陣及其展開式
第12章塑性加工過程中的傳熱問題
12.1 概述
12.2 熱傳導問題的基本方程
12.3 熱傳導中的變分應用
12.4 軸對稱問題的變分
12.5 三維熱傳導問題的單元分析及求解方程
12.6 軸對稱問題的求解方程及其展開式
第13章有限元數(shù)值模擬應用實例
13.1 軋制變形過程的數(shù)值模擬實例
13.1.1 平軋變形過程的模擬
13.1.2 三輥行星軋制管坯變形模擬仿真
13.2 擠壓成形過程的數(shù)值模擬實例
13.2.1 靜液擠壓變形過程的模擬
13.2.2 正擠壓過程的數(shù)值模擬
13.2.3 不同型線凹模擠壓過程的數(shù)值模擬
13.2.4 型材擠壓的變形模擬
13.3 拉拔變形過程的數(shù)值模擬實例
13.4 自由鍛變形過程的數(shù)值模擬實例
13.4.1 鐓粗變形過程的數(shù)值模擬
13.4.2 局部鐓粗變形過程的數(shù)值模擬
13.4.3 拔長工步的變形模擬
13.5 模鍛變形的數(shù)值模擬實例
13.5.1 開式模鍛的變形模擬
13.5.2 閉式模鍛的變形模擬
13.5.3 火車車輪成形過程的數(shù)值模擬
13.5.4 葉片精鍛成形的三維有限元分析
13.6 板料成形過程的數(shù)值模擬實例
13.6.1 板料彎曲變形過程的數(shù)值模擬
13.6.2 板料拉延變形過程的數(shù)值模擬
13.6.3 管材彎曲的數(shù)值模擬
13.6.4 管材脹形的數(shù)值模擬
13.7 連續(xù)擠壓過程的數(shù)值模擬實例
13.8 鎂合金輪轂半固態(tài)觸變成形過程的數(shù)值模擬
13.9 變形過程熱場的數(shù)值模擬實例
13.9.1 擠壓過程熱效應的模擬計算
13.9.2 鎂合金連續(xù)鑄軋過程溫度場的數(shù)值模擬
13.9.3 銅扁線連續(xù)擠壓過程溫度場的數(shù)值模擬
第14章有限元在金屬微塑性成形中的應用
14.1 金屬微加工過程中的尺度效應
14.2 反映尺度效應的連續(xù)介質物理模型
14.3 應變梯度偶應力理論簡介
14.4 應變梯度偶應力理論的有限元實施
14.5 應變梯度非協(xié)調元構造
14.6 數(shù)值算例
14.6.1 具有尺度效應的線彈性薄梁彎曲問題
14.6.2 小孔應力集中問題中的尺度效應
14.7 超薄板料微彎曲成形過程中尺度效應的數(shù)值研究
14.8 討論
第15章無網格法及其在塑性成形模擬中的應用
15.1 無網格法簡介
15.2 無網格法基本原理與分類
15.2.1 微分方程的離散方案
15.2.2 近似函數(shù)的構造
15.3 無網格法實施過程
15.4 無網格法在塑性成形模擬中的應用實例
15.5 討論與展望
參考文獻