鋼熱加工數(shù)值模擬手冊

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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有限差分法原理簡介
122一維傳熱和擴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簡介
132伽遼金法二維瞬態(tài)溫度場有限元分析
133三維瞬態(tài)導(dǎo)熱的有限元分析
14相變量的計算
141相變與溫度的耦合作用
142擴散型相變
143馬氏體相變
144應(yīng)力狀態(tài)對相變動力學(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熱加工中的計算流體動力學(xué)基礎(chǔ)
161簡介
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
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相場法
29結(jié)束語
第3章鋼的熱/溫加工模型
31微觀組織概述
32流動曲線建?！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動態(tài)再結(jié)晶的開始
324包含動態(tài)再結(jié)晶的高級本構(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)合動態(tài)再結(jié)晶的先進本構(gòu)模型
34晶粒長大
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先進模擬和建模技術(shù)
381CA元胞自動機模擬
382MCP模擬
383相場模擬
384耦合模擬
385常見問題
參考文獻
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凝固機制
421均勻形核
422非均勻形核
423晶體長大
424枝晶長大
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
445組織模擬
參考文獻
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：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
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
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簡介
652臨界溫度的確定
653擴散型轉(zhuǎn)變動力學(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動力學(xué)參數(shù)的測定
658等溫轉(zhuǎn)變圖中等溫動力學(xué)參數(shù)的提取
659連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖中等溫動力學(xué)參數(shù)的提取
6510應(yīng)力和塑性對相變的影響
66力學(xué)相互作用建模
661簡介
662本構(gòu)模型
663混合相整體力學(xué)性能預(yù)測
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軟件實現(xiàn)指南
671ABAQUS中的實現(xiàn)
672MSCMARC中的實現(xiàn)
68總結(jié)與建議
術(shù)語
參考文獻
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“標準”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
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
764車軸硬化優(yōu)化設(shè)計
77結(jié)論
參考文獻
第8章激光表面硬化模擬
81激光材料加工進展
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
845計算溫度循環(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)力的測定
853計算殘余應(yīng)力的簡單數(shù)學(xué)模型
854用數(shù)值模擬方法確定應(yīng)力
855評估殘余應(yīng)力分布的簡單方法
856預(yù)測硬化軌跡和優(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
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耦合
941模塊1）碳和氮同時擴散和析出
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文獻典型實例
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動力學(xué)
964滲碳鋼中多相相變的有限元研究
參考文獻
第10章熱處理和化學(xué)熱處理計算機模擬的工業(yè)應(yīng)用
101階梯軸的加熱CAE
1011三維溫度場計算機模擬的實驗驗證
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基于計算機模擬的動態(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
1072靜止水淬火
1073小結(jié)
參考文獻
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算機模擬存在的問題
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算機模擬的發(fā)展趨勢
1121材料加工成形的建模與模擬的發(fā)展趨勢
1122熱處理與表面改性的建模與模擬的發(fā)展趨勢
1123高集成度的產(chǎn)品CAE技術(shù)
參考文獻