鋼熱加工數(shù)值模擬手冊(cè)

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前言
第1章鋼熱加工過程建模的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
11熱加工過程的偏微分方程及其求解
111導(dǎo)熱和擴(kuò)散偏微分方程
112求解偏微分方程的方法
12有限差分法
121有限差分法原理簡(jiǎn)介
122一維傳熱和擴(kuò)散偏微分方程的有限差分求解
123小結(jié)
13有限單元法
131簡(jiǎn)介
132伽遼金法二維瞬態(tài)溫度場(chǎng)有限元分析
133三維瞬態(tài)導(dǎo)熱的有限元分析
14相變量的計(jì)算
141相變與溫度的耦合作用
142擴(kuò)散型相變
143馬氏體相變
144應(yīng)力狀態(tài)對(duì)相變動(dòng)力學(xué)的影響
15固體材料的本構(gòu)方程
151彈性本構(gòu)方程
152彈塑性本構(gòu)方程
153黏塑性本構(gòu)方程
16熱加工中的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)
161簡(jiǎn)介
162流體微分控制方程
163控制方程的通用形式
164簡(jiǎn)化后的熱加工過程特定流體力學(xué)方程
165控制方程的求解
參考文獻(xiàn)
第2章建模方法和基本原則
21數(shù)學(xué)建模
22控制方程
23邊界條件和初始條件
24控制方程的數(shù)值解
25有限單元法
26有限體積法
27蒙特卡羅法
28相場(chǎng)法
29結(jié)束語(yǔ)
第3章鋼的熱/溫加工模型
31微觀組織概述
32流動(dòng)曲線建?！獑蔚来?br />321熱加工行為
322熱加工本構(gòu)模型
323動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的開始
324包含動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的高級(jí)本構(gòu)模型
33靜態(tài)再結(jié)晶
331Tnr方法
332靜態(tài)再結(jié)晶建模
333應(yīng)變誘發(fā)析出模型
334結(jié)合動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的先進(jìn)本構(gòu)模型
34晶粒長(zhǎng)大
35相變和最終的力學(xué)性能
36溫加工
37多道次條件的應(yīng)力應(yīng)變和組織建模
38先進(jìn)模擬和建模技術(shù)
381CA元胞自動(dòng)機(jī)模擬
382MCP模擬
383相場(chǎng)模擬
384耦合模擬
385常見問題
參考文獻(xiàn)
第4章鑄造模擬
41引言
411冶金過程的數(shù)值模擬總則
412鑄造工藝模擬的原因及潛力
413解析模型和數(shù)值方法
42凝固機(jī)制
421均勻形核
422非均勻形核
423晶體長(zhǎng)大
424枝晶長(zhǎng)大
425鑄錠的組織和缺陷
426連鑄件的組織和缺陷
427充型與冒口
43工業(yè)鑄造鋼錠和鋼坯
431連鑄
432模鑄
44鑄造模擬的展望
441充型計(jì)算
442邊界條件
443無量綱分析
444應(yīng)力分布預(yù)測(cè)
445組織模擬
參考文獻(xiàn)
第5章工業(yè)熱處理作業(yè)模擬
51引言
511熱處理作業(yè)數(shù)學(xué)模型的必要性
512工業(yè)過程模擬和優(yōu)化：挑戰(zhàn)和方法
513本章結(jié)構(gòu)
52工業(yè)案例研究：棒材連續(xù)退火的工藝模型
521連續(xù)退火作業(yè)的背景
522棒束退火的工藝模型
523工藝設(shè)計(jì)：棒束與棒的考慮
524基于模型調(diào)度提高生產(chǎn)率
53工業(yè)案例研究：冷軋鋼卷箱式爐退火的集成模型
531箱式爐退火的背景
532箱式爐退火控制的傳熱模型
533傳熱模型的限制：集成模型的必要性
534箱式退火集成模型：公式和優(yōu)勢(shì)
54工業(yè)案例研究：滲碳作業(yè)的成本模型
541成本模型背景
542模型公式
543滲碳作業(yè)的最優(yōu)化
55過程模型的在線運(yùn)用
551過程模型作為軟傳感器
552以模型為基礎(chǔ)的過程控制解
553基于數(shù)據(jù)的過程模型
554顯微組織介觀模型
56總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第6章淬火模擬
61引言
62淬火過程中的相變
63淬火模擬技術(shù)現(xiàn)狀
64傳熱建模
641簡(jiǎn)介
642淬火過程中的傳熱控制方程
643傳熱問題的有限單元公式
65相變建模
651簡(jiǎn)介
652臨界溫度的確定
653擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)模型
654等溫轉(zhuǎn)變模型
655非等溫轉(zhuǎn)變模型
656馬氏體相變模型
657動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定
658等溫轉(zhuǎn)變圖中等溫動(dòng)力學(xué)參數(shù)的提取
659連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖中等溫動(dòng)力學(xué)參數(shù)的提取
6510應(yīng)力和塑性對(duì)相變的影響
66力學(xué)相互作用建模
661簡(jiǎn)介
662本構(gòu)模型
663混合相整體力學(xué)性能預(yù)測(cè)
664相變引起的塑性記憶損失
665力學(xué)行為控制方程
666淬火的熱彈塑性公式
667熱彈塑性問題的有限元求解
668相變誘導(dǎo)塑性(TRIP)的模擬
67FEA軟件實(shí)現(xiàn)指南
671ABAQUS中的實(shí)現(xiàn)
672MSCMARC中的實(shí)現(xiàn)
68總結(jié)與建議
術(shù)語(yǔ)
參考文獻(xiàn)
第7章感應(yīng)硬化過程模擬
71引言
72感應(yīng)熱處理概述
721感應(yīng)熱處理的發(fā)展
722渦旋電流的產(chǎn)生
723感應(yīng)加熱裝置
724工件的能量吸收
725感應(yīng)系統(tǒng)中的電磁效應(yīng)
726溫度分布
727感應(yīng)線圈參數(shù)變化
728感應(yīng)加熱中的電動(dòng)力
729淬火和冷卻
73熱處理線圈的建模
731感應(yīng)線圈的要求
732圓柱形線圈
733其他“標(biāo)準(zhǔn)”熱處理線圈
734特殊熱處理線圈
74感應(yīng)硬化系統(tǒng)模擬
741感應(yīng)系統(tǒng)的物理過程
742電磁場(chǎng)
743材料的電磁性質(zhì)
744感應(yīng)硬化系統(tǒng)中的熱力學(xué)過程
745淬火過程的換熱
746物理建模
75數(shù)值方法
751概述
752微分模型
753有限差分法
754有限單元法
755積分方法
756數(shù)值方法比較
76關(guān)于數(shù)值優(yōu)化
761感應(yīng)加熱的優(yōu)化問題
762數(shù)值優(yōu)化
763熱處理工藝設(shè)計(jì)
764車軸硬化優(yōu)化設(shè)計(jì)
77結(jié)論
參考文獻(xiàn)
第8章激光表面硬化模擬
81激光材料加工進(jìn)展
82激光光學(xué)和光束特性
821單透鏡聚焦
822焦距
823焦數(shù)
824焦點(diǎn)處的光束直徑
825焦深
826激光束表征
83激光吸收率
831溫度的影響
832吸收測(cè)量技術(shù)
84激光表面硬化
841激光加熱和冷卻
842激光硬化過程中的冶金學(xué)
843鋼的奧氏體化
844硬化深度的數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)
845計(jì)算溫度循環(huán)的方法
846熱流模型
847材料激光硬化和熔化的熱分析
85激光表面硬化后的殘余應(yīng)力
851背景
852熱應(yīng)力和相變應(yīng)力的測(cè)定
853計(jì)算殘余應(yīng)力的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型
854用數(shù)值模擬方法確定應(yīng)力
855評(píng)估殘余應(yīng)力分布的簡(jiǎn)單方法
856預(yù)測(cè)硬化軌跡和優(yōu)化工藝
857模型應(yīng)用
858經(jīng)激光表面重熔處理的微觀組織分析
參考文獻(xiàn)
第9章表面硬化數(shù)值模擬
91引言
92滲碳表面硬化技術(shù)
93滲氮和碳氮共滲表面硬化技術(shù)
94表面硬化模擬的多場(chǎng)耦合
941模塊1）碳和氮同時(shí)擴(kuò)散和析出
942模塊2）傳熱
943模塊3）相變
944模塊4）應(yīng)力應(yīng)變分布
95殘余應(yīng)力和工件性能的關(guān)系
96文獻(xiàn)典型實(shí)例
961不同角度楔形板的滲碳工藝
962純鐵脈沖離子滲氮過程中氮化層的生長(zhǎng)及氮在Fe2～3N、Fe4N和Fe中的分布
963鐵素體馬氏體雙相不銹鋼高溫氣體滲氮過程中馬氏體層的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)
964滲碳鋼中多相相變的有限元研究
參考文獻(xiàn)
第10章熱處理和化學(xué)熱處理計(jì)算機(jī)模擬的工業(yè)應(yīng)用
101階梯軸的加熱CAE
1011三維溫度場(chǎng)計(jì)算機(jī)模擬的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
1012優(yōu)化加熱工藝的CAD技術(shù)
102復(fù)雜形狀零件淬火工藝CAE/CAPP
103曲軸滲氮畸變控制CAE
104氣體滲碳CAE/CAPP/CAM
1041齒輪滲碳工藝CAE
1042智能型密封箱式爐生產(chǎn)線CAM
105基于計(jì)算機(jī)模擬的動(dòng)態(tài)可控滲氮技術(shù)
106熱處理設(shè)備的智能CAD
107大型鋼模塊淬火冷卻虛擬生產(chǎn)
1071P20塑料模具鋼淬火工藝模擬與設(shè)計(jì)
1072靜止水淬火
1073小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第11章鋼熱加工過程建模的展望
111熱加工過程建模與計(jì)算機(jī)模擬存在的問題
1111工程技術(shù)方面的問題
1112基礎(chǔ)理論方面的問題
112熱加工過程建模與計(jì)算機(jī)模擬的發(fā)展趨勢(shì)
1121材料加工成形的建模與模擬的發(fā)展趨勢(shì)
1122熱處理與表面改性的建模與模擬的發(fā)展趨勢(shì)
1123高集成度的產(chǎn)品CAE技術(shù)
參考文獻(xiàn)