熱處理工藝數(shù)值模擬技術(shù)

第1章 概述 11.1　引言 11.2　虛擬熱處理的基本概念 21.3　淬火工藝模擬技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 31.3.1　國(guó)外淬火工藝模擬研究現(xiàn)狀 31.3.2　國(guó)內(nèi)淬火工藝模擬研究現(xiàn)狀 31.3.3　國(guó)內(nèi)外的熱處理軟件包 41.3.4　熱處理過(guò)程的優(yōu)化 61.4　淬火過(guò)程數(shù)值模擬的難點(diǎn)及存在的問(wèn)題 7第2章　淬火工藝溫度場(chǎng)模擬技術(shù) 92.1　引言 92.2　淬火過(guò)程導(dǎo)熱偏微分方程 102.2.1　溫度場(chǎng)控制方程 102.2.2　初始條件 102.2.3　邊界條件 112.3　瞬態(tài)溫度場(chǎng)的變分 122.3.1　平面瞬態(tài)溫度場(chǎng)的變分 122.3.2　軸對(duì)稱(chēng)瞬態(tài)溫度場(chǎng)的變分 182.4　瞬態(tài)溫度場(chǎng)的求解 192.4.1　差分方法 192.4.2　系數(shù)矩陣的存儲(chǔ)方法 202.4.3　溫度場(chǎng)數(shù)值振蕩問(wèn)題 212.5　熱物性參數(shù)的選擇 282.6　溫度場(chǎng)計(jì)算流程框圖 282.7　溫度場(chǎng)有限元模擬程序驗(yàn)證 302.7.1　變熱導(dǎo)率定常內(nèi)熱的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)問(wèn)題 302.7.2　無(wú)內(nèi)熱二維瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問(wèn)題 31本章小結(jié) 33第3章　淬火工藝相變過(guò)程模擬技術(shù) 343.1　引言 343.2　TTT 曲線(xiàn) 353.3　相變過(guò)程的數(shù)學(xué)模型 353.3.1　擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變 353.3.2　非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變 363.3.3　馬氏體相變溫度的計(jì)算 363.3.4　貝氏體相變溫度的計(jì)算 373.3.5　相變潛熱的計(jì)算與處理 373.4　Scheil疊加法則 373.5　杠桿定律 393.6　淬火過(guò)程的相變塑性 403.7　淬火力學(xué)性能計(jì)算 413.8　組織場(chǎng)模擬流程框圖 413.9　P20端淬工藝模擬與實(shí)驗(yàn)研究 433.9.1　端淬工藝模擬 433.9.2　端淬實(shí)驗(yàn)研究 443.9.3　相變潛熱對(duì)溫度場(chǎng)和組織場(chǎng)的影響 52本章小結(jié) 53第4章　淬火過(guò)程冷卻曲線(xiàn)的采集及介質(zhì)傳熱系數(shù)的計(jì)算 554.1　引言 554.2　計(jì)算模型及計(jì)算方法 564.2.1　計(jì)算模型的建立 564.2.2　傳熱系數(shù)優(yōu)化區(qū)間的確定 564.2.3　傳熱系數(shù)*值的確定 584.2.4　黃金分割法迭代次數(shù)的分析 604.3　傳熱系數(shù)的求解 614.4　實(shí)驗(yàn)裝置 654.4.1　實(shí)驗(yàn)工裝 654.4.2　熱電偶 664.4.3　熱電偶調(diào)理板 684.4.4　數(shù)據(jù)采集卡 684.5　冷卻曲線(xiàn)的采集及傳熱系數(shù)計(jì)算 71本章小結(jié) 76第5章　淬火過(guò)程應(yīng)力/應(yīng)變場(chǎng)的模擬技術(shù) 785.1　引言 785.2　淬火過(guò)程力學(xué)基本方程 795.3　熱彈塑性本構(gòu)關(guān)系 805.3.1　彈性區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 805.3.2　塑性區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 825.3.3　過(guò)渡區(qū)的彈塑性比例系數(shù)的計(jì)算 845.4　應(yīng)力/應(yīng)變場(chǎng)有限元基本理論與技術(shù) 865.4.1　單元和形函數(shù) 865.4.2　單元應(yīng)變速率矩陣 875.4.3　等效應(yīng)變速率矩陣 895.4.4　邊界條件 895.5　熱彈塑性問(wèn)題求解 895.5.1　變分方程及剛度矩陣 895.5.2　增量變剛陣方法 905.5.3　迭代收斂準(zhǔn)則 925.6　預(yù)應(yīng)力淬火過(guò)程的應(yīng)力、應(yīng)變計(jì)算 925.7　應(yīng)力、應(yīng)變計(jì)算流程圖 945.8　應(yīng)力/應(yīng)變計(jì)算程序檢驗(yàn) 95本章小結(jié) 98第6章　淬火過(guò)程溫度、相變和應(yīng)力的耦合分析 1006.1　引言 1006.2　耦合分析程序流程框圖 1026.3　耦合分析有限元模型 1036.4　溫度、相變及應(yīng)力應(yīng)變耦合分析 1046.4.1　溫度場(chǎng)的模擬 1046.4.2　組織場(chǎng)的模擬 1066.4.3　應(yīng)力/應(yīng)變場(chǎng)模擬 1086.5　彈塑性區(qū)域的演變 1156.6　淬火零件的變形 117本章小結(jié) 119第7章　滲碳工藝有限元模擬關(guān)鍵技術(shù)研究 1217.1　引言 1217.2　滲碳工藝有限元模擬 1237.2.1　基本條件 1237.2.2　瞬態(tài)濃度場(chǎng)的變分 1237.2.3　有限差分法 1307.2.4　濃度場(chǎng)的數(shù)值振蕩問(wèn)題 1317.3　有限元模擬程序的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 1327.3.1　圓柱體的實(shí)驗(yàn)與模擬 1327.3.2　齒輪的實(shí)驗(yàn)與模擬 133第8章　基于MC方法的組織模擬關(guān)鍵技術(shù)研究 1398.1　晶粒長(zhǎng)大MC Potts模型模擬關(guān)鍵技術(shù) 1398.1.1　傳統(tǒng)晶粒長(zhǎng)大模型關(guān)鍵技術(shù) 1398.1.2　對(duì)傳統(tǒng)晶粒長(zhǎng)大Exxon MC Potts模型的改進(jìn) 1418.1.3　新模型模擬計(jì)算機(jī)算法流程 1498.2　再結(jié)晶MC Potts新模型模擬關(guān)鍵技術(shù) 1508.2.1　傳統(tǒng)再結(jié)晶模型關(guān)鍵技術(shù) 1508.2.2　再結(jié)晶新模型模擬流程 151本章小結(jié) 152第9章　氣體淬火過(guò)程工藝參數(shù)的優(yōu)化 1539.1　引言 1539.2　曲面響應(yīng)模型 1539.3　回歸模型的方差分析 1549.4　逐步回歸分析 1569.5　氣體淬火工藝及工藝參數(shù)評(píng)估 1579.5.1　氣體淬火技術(shù) 1579.5.2　有限元模型 1589.5.3　目標(biāo)函數(shù)的建立 1589.5.4　工藝參數(shù)評(píng)估 1599.6　階段性傳熱系數(shù)模型 1619.6.1　設(shè)計(jì)變量的確定 1619.6.2　Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 1629.6.3　響應(yīng)曲面的擬合 1649.6.4　優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的建立 1669.6.5　工藝參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果 1669.7　區(qū)域性傳熱系數(shù)模型 1709.7.1　設(shè)計(jì)變量的確定 1709.7.2　中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 1719.7.3　響應(yīng)曲面的擬合 1739.7.4　優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的建立 1759.7.5　工藝參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果 176本章小結(jié) 179參考文獻(xiàn) 182