材料成形过程模拟

图书标准信息

• 作者 周华民
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2022-07
• 版次 1
• ISBN 9787302596073
• 定价 178.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 纯质纸
• 页数 1088页
• 字数 678千字

【内容简介】

本书简要介绍了有限单元法、有限差分法、边界元法等数值模拟基本方法，在此基础上，论述了主要材料成形工艺的模拟方法和系统，包括板料成形、体积成形、铸造成形、焊接成形、注射成形等。全书内容既涵盖比较成熟的理论和方法，又反映当前的新进展。

【作者简介】

周华民，华中科技大学教授，长江学者特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者，科技部中青年科技创新领军人才，中国青年科技奖入选者。现任华中科技大学材料科学与工程学院院长，国务院学位委员会学科评议组成员，中国兵工学会精密成形工程专委会主任，中国模具协会数字化智能化技术部主任，Polymer-Plastics Technology and Engineering（美国）、Journal of Mechanical Engineering Science（英国）等SCI期刊编委。主要从事材料成形工艺、模拟、智能装备的研究，发表论著200余篇，其中SCI收录100余篇，做学术会议邀请报告30多次，授权发明专利30余项，先后获国家科技进步二等奖2项、国家自然科学二等奖1项。

【目录】

第1章成形模拟的基本方法00

1.1有限单元法00

1.1.1基础理论00

1.1.2单元和插值函数的构造0

1.2有限差分法 0

1.2.1基本原理0

1.2.2逼近误差0

1.2.3差分方程、截断误差和相容性0

1.2.4收敛性与稳定性0

1.2.5拉克斯等价定理0

1.3边界元法0

1.3.1数学基础0

1.3.2位势问题0

1.3.3线弹性静力学问题0

1.3.4时间相关问题0

1.4有限体积法0

1.4.1基本原理0

1.4.2扩散问题0

1.4.3对流扩散问题0

1.4.4瞬态问题0

参考文献0

第2章板料成形模拟方法0

2.1引言0

2.2板壳单元0

2.2.1薄膜单元0

2.2.2薄壳单元0

2.2.3中厚壳单元0

2.2.4等效弯曲单元0

2.3本构方程0

2.3.1J2流动理论0

2.3.2J2随动强化理论0

2.3.3各向异性理论0

2.4各向异性屈服函数0

2.4.1Hill正交各向异性函数0

2.4.2Barlat_Lian屈服函数0

2.4.3Barlat六参量正交各向异性屈服函数0

2.5工艺条件约束处理0

2.5.1罚函数法0

2.5.2防御节点法0

2.5.3摩擦力的计算

2.5.4板料冲压成形界面滑动约束处理

 

2.6接触搜索判断

2.6.1工具形状的定义

2.6.2接触判断

2.7板料成形有限元方法

2.7.1非线性方程组迭代解法

2.7.2板料成形全量拉格朗日有限元方法

2.7.3板料成形修正拉格朗日有限元方法

2.7.4板料成形虚功率增量型有限元方法

2.7.5板料成形数值模拟算例

2.8板料成形显式有限元方法

2.8.1动力分析的虚功(率)方程

2.8.2动力显式积分算法有限元方程

2.8.3显式时间积分的中心差分算法

2.8.4临界时间步长的确定

2.9板料成形有限元逆算法

2.9.1有限元逆算法基本理论

2.9.2初始场猜测

2.9.3逆算法算例

参考文献

第3章锻造成形模拟方法

3.1刚塑性有限元法

3.1.1概述

3.1.2刚塑性变分原理

3.1.3刚塑性有限元列式

3.1.4刚黏塑性有限元法

3.1.5计算实例

3.2弹塑性有限元法

3.2.1小变形弹塑性有限元法

3.2.2有限应变弹塑性有限元分析

3.2.3有限元方程

3.2.4计算实例

3.3无网格法

3.3.1概述

3.3.2无网格法基本原理

3.3.3有限元与无网格耦合方法

3.3.4计算实例

3.4塑性变形微纳尺度模拟

3.4.1概述

3.4.2分子动力学基本理论与关键技术

3.4.3单晶铜纳米压痕过程中棱柱位错环的形成机制

3.4.4纳米孪晶铜塑性变形过程中棱柱位错环与共格孪晶界面的反应

机制

参考文献

第4章铸造成形模拟方法

4.1温度场模拟

4.1.1传热的基本方式概述

4.1.2数学模型

4.1.3基于有限差分的离散

4.1.4初始条件与边界条件

4.1.5潜热的处理

4.1.6计算实例

4.2充型过程模拟

4.2.1概述

4.2.2数学模型

4.2.3离散方法

4.2.4SOLAVOF方法

4.2.5计算稳定性处理

4.2.6流动与传热的耦合

4.2.7计算实例

4.3应力场模拟

4.3.1概述

4.3.2数学模型

4.3.3离散方法

4.3.4计算实例

4.4冒口自动工艺优化

4.4.1冒口自动工艺优化算法

4.4.2冒口自动工艺优化方法实例

参考文献

第5章焊接成形模拟方法

5.1概述

5.2焊接熔池行为仿真

5.2.1焊接熔池行为数学模型

5.2.2计算方法

5.2.3计算实例

5.3焊接金属蒸气行为仿真

5.3.1焊接蒸气行为数学模型

5.3.2计算方法

5.3.3计算实例

5.4焊接结构应力与变形仿真

5.4.1焊接过程的温度应力变形问题有限元求解框架

5.4.2焊接结构变形仿真

5.4.3计算实例

5.5小结 

参考文献

第6章塑料注射成形模拟方法 

6.1充模保压过程模拟

6.1.1材料模型与控制方程

6.1.2模型简化方法

6.1.3压力场的计算

6.1.4流动前沿的确定

6.1.5方程求解

6.1.6计算实例

6.2冷却过程模拟

6.2.1稳态传热分析模型

6.2.2稳态传热的边界元求解方法

6.2.3瞬态传热分析

6.2.4计算实例

6.3残余应力与翘曲变形模拟

6.3.1残余应力模拟

6.3.2翘曲变形模拟

6.3.3计算实例

6.4微结构与形态演化过程模拟

6.4.1材料类型

6.4.2结晶过程模拟

6.4.3共混聚合物的相形态演化演变模拟

6.4.4取向演化模拟

6.4.5数值实现

6.4.6结构与性能的关系建模

6.4.7多尺度建模与模拟

参考文献

第7章常用材料成形模拟软件简介

7.1板料成形模拟软件

7.1.1FASTAMP软件

7.1.2DYNAFORM软件

7.1.3AUTOFORM软件

7.2锻造成形模拟软件

7.2.1概述

7.2.2DEFORM软件

7.2.3MSC.Marc/AutoForge软件

7.3铸造成形模拟软件

7.3.1华铸CAE

7.3.2ProCAST

7.3.3MAGMA SOFT

7.4焊接成形模拟软件

7.4.1InteWeld

7.4.2Simufact.welding

7.4.3SYSWELD

7.5注射成形模拟软件

7.5.1HsCAE

7.5.2Moldflow

7.5.3Moldex 3D 

参考文献