了得網工業技術_鑄造過程的計算機模擬

內容簡介

本書主要介紹了鑄造過程的計算機模擬技術。全書共分5章，主要內容包括緒論，凝固模擬前後處理技術，鑄造工藝CAE的計算機模擬，鑄造工藝CAD，凝固過程微觀組織模擬。
本書可作為鑄造領域科研人員在科研及鑄造生產中的技術參考資料，也可作為材料加工工程專業研究生及本科生的教學參考書。

第1章緒論
1.1 凝固的重要性
1.2 數值計算方法與計算格式
1.3 材料凝固數值模擬繫統
1.4 材料凝固模擬研究的發展現狀及趨勢
1.4.1 計算機凝固模擬技術的發展現狀
1.4.2 鑄件凝固過程模擬發展趨勢
1.4.3 鑄造充型凝固過程數值模擬研究進展
1.4.4 溫度場數值模擬及收縮缺陷預測
1.4.5 微觀組織模擬
1.5 凝固模擬計算機應用的現狀
1.5.1計算機凝固模擬應用的現狀
1.5.2 計算機凝固模擬取得的成就
1.5.3 凝固模擬軟件未能快速普及的原因第1章緒論
1.1 凝固的重要性
1.2 數值計算方法與計算格式
1.3 材料凝固數值模擬繫統
1.4 材料凝固模擬研究的發展現狀及趨勢
1.4.1 計算機凝固模擬技術的發展現狀
1.4.2 鑄件凝固過程模擬發展趨勢
1.4.3 鑄造充型凝固過程數值模擬研究進展
1.4.4 溫度場數值模擬及收縮缺陷預測
1.4.5 微觀組織模擬
1.5 凝固模擬計算機應用的現狀
1.5.1計算機凝固模擬應用的現狀
1.5.2 計算機凝固模擬取得的成就
1.5.3 凝固模擬軟件未能快速普及的原因
1.6 凝固模擬的進一步研究和發展
參考文獻
第2章凝固模擬前後處理技術
2.1 網格剖分
2.1.1 基於STL的網格剖分原理
2.1.2 射線穿透法與切片法的比較
2.1.3 均勻網格剖分程序開發
2.1.4 有限差分非均勻網格剖分
2.1.5 非均勻網格剖分的其他方法
2.1.6 非均勻網格剖分與均勻網格剖分的比較
2.1.7 特殊情況的處理
2.2 網格和計算結果文件顯示
2.2.1 OpenGL概述
2.2.2 STL模型的變換與顯示
2.2.3 STL對接
2.2.4 凝固進程動態顯示
2.2.5 後處理顯示問題
參考文獻
第3章鑄造工藝CAE的計算機模擬
3.1 鑄件充型過程模擬
3.1.1 充型過程數值模擬的數學模型
3.1.2 紊流模型
3.1.3 金屬液充型過程數值模擬方法
3.2 SOLA—VOF法模擬充型過程
3.2.1 數學模型
3.2.2 計算模型的離散化
3.2.3 速度場和壓力場的計算
3.2.4 其他問題的處理
3.3流場模擬實驗驗證
3.3.1模擬軟件驗證
3.3.2標準實驗的模擬(水力模擬實驗)
3.4 充型過程流場算法的改進
3.4.1 針對界面模糊現像的改進
3.4.2 流體踫壁時體積函數的分配
3.4.3 提高計算效率的方法
3.4.4 模擬實際鑄件的充型過程
3.5 鑄件凝固過程中的缺陷預測
3.5.1 鑄件凝固傳熱數值模型
3.5.2 潛熱處理
3.5.3 重力鑄造下縮孔縮松的預測
3.5.4 低壓鑄造下縮孔縮松的預測
3.5.5 上曲軸箱體鑄件溫度場計算及縮孔縮松模擬
3.6 鑄件凝固過程數值模擬實例
3.6.1 支座鑄件溫度場計算及縮孔縮松模擬
3.6.2 端蓋的模擬計算分析
參考文獻
第4章鑄造工藝CAD
4.1 鑄造工藝CAD的內涵
4.2 冒口CAD繫統
4.2.1 冒口的設計原則
4.2.2 設計冒口的幾種常用方法
4.2.3 冒口設計分析
4.2.4 冒口CAD繫統的開發
4.3 澆注繫統CAD繫統.
4.3.1 澆注繫統設計的基本原則
4.3.2 澆注繫統各類型及其特點
4.3.3 阻流截面的計算
4.3.4 確定澆注繫尺寸
4.3.5 鑄鋁澆注繫統設計
4.4 鑄造工藝CAD設計實例
4.4.1 冒口設計
4.4.2 澆注繫統的設計
4.4.3 設計驗證
參考文獻
第5章凝固過程微觀組織模擬
5.1 微觀組織形成的理論基礎
5.1.1 形核
5.1.2 生長
5.2 微觀組織的數值模擬方法
5.2.1 決定論方法
5.2.2 隨機論方法
5.2.3 相場法
5.3 相場模型
5.3.1 自由能函數法
5.3.2 熵函數法
5.3.3 合金相場模型
5.3.4 相場模型參數的取值
5.3.5 相場模型的初始條件和邊界條件
5.4 相場模型中的各向異性
5.4.1 界面各向異性對平衡形狀的影響
5.4.2 引入各向異性的相場模型
5.4.3 相場方程中各向異性項的離散
5.4.4 各向異性對枝晶形貌的影響
5.5 相場模型中的噪聲
5.5.1 擾動的概率分布
5.5.2 噪聲的引入方法
5.5.3 噪聲對枝晶形貌的影響
5.6 凝固過程中柱狀晶與等軸晶的轉變
5.6.1 形核模型
5.6.2 生長模型
5.6.3 網格剖分和溫度的確定
5.6.4 邊界條件和初始條件
5.6.5 程序的編制
參考文獻

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第2章凝固模擬前後處理技術
鑄造凝固過程數值模擬的主要內容包括前處理、模擬分析計算和後處理三部分。
前處理的任務是為數值模擬準備一個初始的環境及對像。前處理模塊是材料凝固過程數值模擬繫統的重要組成部分，是對材料凝固過程進行準確模擬、分析的前提和基礎，其性能的好壞直接影響到整個繫統的實用性及計算的準確性。前處理模塊已成為影響整個數值模擬繫統商品化及實用化的關鍵環節，對前處理模塊的研究具有重大意義。前處理主要是把需要的模擬實體進行三維實體造型、網格剖分和網格顯示。
後處理技術也稱科學計算可視化技術，它是隨著計算機圖形學的發展而發展的。計算機圖形學及圖形終端技術的發展，為數值向圖形映射的處理提供了技術支持，在數值模擬技術中已廣泛使用這種處理技術。
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