钢热加工数值模拟手册

钢热加工数值模拟手册
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作者:
出版社: 机械工业出版社
2016-06
版次: 1
ISBN: 9787111531777
定价: 159.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 505页
分类: 工程技术
  • 本书全面系统地介绍了钢热加工工艺过程的数学建模和计算机模拟技术,主要内容包括:钢的热加工过程建模的数学基础、 建模方法和基本原则、钢的热/温加工模型、铸造模拟、工业热处理作业模拟、淬火模拟、感应硬化过程模拟、激光表面硬化模拟、表面硬化数值模拟、 热处理和化学热处理计算机模拟的工业应用、 钢热加工过程建模的展望。本书由世界各国热加工领域具有丰富经验的学者和专家共同撰写。本书聚焦于热加工工艺过程的模拟原理、实现方法和工程应用,包含了大量工业应用案例。 译丛序译者序前言第1章钢热加工过程建模的数学基础11热加工过程的偏微分方程及其求解111导热和扩散偏微分方程112求解偏微分方程的方法12有限差分法121有限差分法原理简介122一维传热和扩散偏微分方程的有限差分求解123小结13有限单元法131简介132伽辽金法二维瞬态温度场有限元分析133三维瞬态导热的有限元分析14相变量的计算141相变与温度的耦合作用142扩散型相变143马氏体相变144应力状态对相变动力学的影响15固体材料的本构方程151弹性本构方程152弹塑性本构方程153黏塑性本构方程16热加工中的计算流体动力学基础161简介162流体微分控制方程163控制方程的通用形式164简化后的热加工过程特定流体力学方程165控制方程的求解参考文献第2章建模方法和基本原则21数学建模22控制方程23边界条件和初始条件24控制方程的数值解25有限单元法26有限体积法27蒙特卡罗法28相场法29结束语第3章钢的热/温加工模型31微观组织概述32流动曲线建模——单道次321热加工行为322热加工本构模型323动态再结晶的开始324包含动态再结晶的高级本构模型33静态再结晶331Tnr方法332静态再结晶建模333应变诱发析出模型334结合动态再结晶的先进本构模型34晶粒长大35相变和最终的力学性能36温加工37多道次条件的应力应变和组织建模38先进模拟和建模技术381CA元胞自动机模拟382MCP模拟383相场模拟384耦合模拟385常见问题参考文献第4章铸造模拟41引言411冶金过程的数值模拟总则412铸造工艺模拟的原因及潜力413解析模型和数值方法42凝固机制421均匀形核422非均匀形核423晶体长大424枝晶长大425铸锭的组织和缺陷426连铸件的组织和缺陷427充型与冒口43工业铸造钢锭和钢坯431连铸432模铸44铸造模拟的展望441充型计算442边界条件443无量纲分析444应力分布预测445组织模拟参考文献第5章工业热处理作业模拟51引言511热处理作业数学模型的必要性512工业过程模拟和优化:挑战和方法513本章结构52工业案例研究:棒材连续退火的工艺模型521连续退火作业的背景522棒束退火的工艺模型523工艺设计:棒束与棒的考虑524基于模型调度提高生产率53工业案例研究:冷轧钢卷箱式炉退火的集成模型531箱式炉退火的背景532箱式炉退火控制的传热模型533传热模型的限制:集成模型的必要性534箱式退火集成模型:公式和优势54工业案例研究:渗碳作业的成本模型541成本模型背景542模型公式543渗碳作业的最优化55过程模型的在线运用551过程模型作为软传感器552以模型为基础的过程控制解553基于数据的过程模型554显微组织介观模型56总结参考文献第6章淬火模拟61引言62淬火过程中的相变63淬火模拟技术现状64传热建模641简介642淬火过程中的传热控制方程643传热问题的有限单元公式65相变建模651简介652临界温度的确定653扩散型转变动力学模型654等温转变模型655非等温转变模型656马氏体相变模型657动力学参数的测定658等温转变图中等温动力学参数的提取659连续冷却转变图中等温动力学参数的提取6510应力和塑性对相变的影响66力学相互作用建模661简介662本构模型663混合相整体力学性能预测664相变引起的塑性记忆损失665力学行为控制方程666淬火的热弹塑性公式667热弹塑性问题的有限元求解668相变诱导塑性(TRIP)的模拟67FEA软件实现指南671ABAQUS中的实现672MSCMARC中的实现68总结与建议术语参考文献第7章感应硬化过程模拟71引言72感应热处理概述721感应热处理的发展722涡旋电流的产生723感应加热装置724工件的能量吸收725感应系统中的电磁效应726温度分布727感应线圈参数变化728感应加热中的电动力729淬火和冷却73热处理线圈的建模731感应线圈的要求732圆柱形线圈733其他“标准”热处理线圈734特殊热处理线圈74感应硬化系统模拟741感应系统的物理过程742电磁场743材料的电磁性质744感应硬化系统中的热力学过程745淬火过程的换热746物理建模75数值方法751概述752微分模型753有限差分法754有限单元法755积分方法756数值方法比较76关于数值优化761感应加热的优化问题762数值优化763热处理工艺设计764车轴硬化优化设计77结论参考文献第8章激光表面硬化模拟81激光材料加工进展82激光光学和光束特性821单透镜聚焦822焦距823焦数824焦点处的光束直径825焦深826激光束表征83激光吸收率831温度的影响832吸收测量技术84激光表面硬化841激光加热和冷却842激光硬化过程中的冶金学843钢的奥氏体化844硬化深度的数学预测845计算温度循环的方法846热流模型847材料激光硬化和熔化的热分析85激光表面硬化后的残余应力851背景852热应力和相变应力的测定853计算残余应力的简单数学模型854用数值模拟方法确定应力855评估残余应力分布的简单方法856预测硬化轨迹和优化工艺857模型应用858经激光表面重熔处理的微观组织分析参考文献第9章表面硬化数值模拟91引言92渗碳表面硬化技术93渗氮和碳氮共渗表面硬化技术94表面硬化模拟的多场耦合941模块1)碳和氮同时扩散和析出942模块2)传热943模块3)相变944模块4)应力应变分布95残余应力和工件性能的关系96文献典型实例961不同角度楔形板的渗碳工艺962纯铁脉冲离子渗氮过程中氮化层的生长及氮在Fe2~3N、Fe4N和Fe中的分布963铁素体马氏体双相不锈钢高温气体渗氮过程中马氏体层的生长动力学964渗碳钢中多相相变的有限元研究参考文献第10章热处理和化学热处理计算机模拟的工业应用101阶梯轴的加热CAE1011三维温度场计算机模拟的实验验证1012优化加热工艺的CAD技术102复杂形状零件淬火工艺CAE/CAPP103曲轴渗氮畸变控制CAE104气体渗碳CAE/CAPP/CAM1041齿轮渗碳工艺CAE1042智能型密封箱式炉生产线CAM105基于计算机模拟的动态可控渗氮技术106热处理设备的智能CAD107大型钢模块淬火冷却虚拟生产1071P20塑料模具钢淬火工艺模拟与设计1072静止水淬火1073小结参考文献第11章钢热加工过程建模的展望111热加工过程建模与计算机模拟存在的问题1111工程技术方面的问题1112基础理论方面的问题112热加工过程建模与计算机模拟的发展趋势1121材料加工成形的建模与模拟的发展趋势1122热处理与表面改性的建模与模拟的发展趋势1123高集成度的产品CAE技术参考文献
  • 内容简介:
    本书全面系统地介绍了钢热加工工艺过程的数学建模和计算机模拟技术,主要内容包括:钢的热加工过程建模的数学基础、 建模方法和基本原则、钢的热/温加工模型、铸造模拟、工业热处理作业模拟、淬火模拟、感应硬化过程模拟、激光表面硬化模拟、表面硬化数值模拟、 热处理和化学热处理计算机模拟的工业应用、 钢热加工过程建模的展望。本书由世界各国热加工领域具有丰富经验的学者和专家共同撰写。本书聚焦于热加工工艺过程的模拟原理、实现方法和工程应用,包含了大量工业应用案例。
  • 目录:
    译丛序译者序前言第1章钢热加工过程建模的数学基础11热加工过程的偏微分方程及其求解111导热和扩散偏微分方程112求解偏微分方程的方法12有限差分法121有限差分法原理简介122一维传热和扩散偏微分方程的有限差分求解123小结13有限单元法131简介132伽辽金法二维瞬态温度场有限元分析133三维瞬态导热的有限元分析14相变量的计算141相变与温度的耦合作用142扩散型相变143马氏体相变144应力状态对相变动力学的影响15固体材料的本构方程151弹性本构方程152弹塑性本构方程153黏塑性本构方程16热加工中的计算流体动力学基础161简介162流体微分控制方程163控制方程的通用形式164简化后的热加工过程特定流体力学方程165控制方程的求解参考文献第2章建模方法和基本原则21数学建模22控制方程23边界条件和初始条件24控制方程的数值解25有限单元法26有限体积法27蒙特卡罗法28相场法29结束语第3章钢的热/温加工模型31微观组织概述32流动曲线建模——单道次321热加工行为322热加工本构模型323动态再结晶的开始324包含动态再结晶的高级本构模型33静态再结晶331Tnr方法332静态再结晶建模333应变诱发析出模型334结合动态再结晶的先进本构模型34晶粒长大35相变和最终的力学性能36温加工37多道次条件的应力应变和组织建模38先进模拟和建模技术381CA元胞自动机模拟382MCP模拟383相场模拟384耦合模拟385常见问题参考文献第4章铸造模拟41引言411冶金过程的数值模拟总则412铸造工艺模拟的原因及潜力413解析模型和数值方法42凝固机制421均匀形核422非均匀形核423晶体长大424枝晶长大425铸锭的组织和缺陷426连铸件的组织和缺陷427充型与冒口43工业铸造钢锭和钢坯431连铸432模铸44铸造模拟的展望441充型计算442边界条件443无量纲分析444应力分布预测445组织模拟参考文献第5章工业热处理作业模拟51引言511热处理作业数学模型的必要性512工业过程模拟和优化:挑战和方法513本章结构52工业案例研究:棒材连续退火的工艺模型521连续退火作业的背景522棒束退火的工艺模型523工艺设计:棒束与棒的考虑524基于模型调度提高生产率53工业案例研究:冷轧钢卷箱式炉退火的集成模型531箱式炉退火的背景532箱式炉退火控制的传热模型533传热模型的限制:集成模型的必要性534箱式退火集成模型:公式和优势54工业案例研究:渗碳作业的成本模型541成本模型背景542模型公式543渗碳作业的最优化55过程模型的在线运用551过程模型作为软传感器552以模型为基础的过程控制解553基于数据的过程模型554显微组织介观模型56总结参考文献第6章淬火模拟61引言62淬火过程中的相变63淬火模拟技术现状64传热建模641简介642淬火过程中的传热控制方程643传热问题的有限单元公式65相变建模651简介652临界温度的确定653扩散型转变动力学模型654等温转变模型655非等温转变模型656马氏体相变模型657动力学参数的测定658等温转变图中等温动力学参数的提取659连续冷却转变图中等温动力学参数的提取6510应力和塑性对相变的影响66力学相互作用建模661简介662本构模型663混合相整体力学性能预测664相变引起的塑性记忆损失665力学行为控制方程666淬火的热弹塑性公式667热弹塑性问题的有限元求解668相变诱导塑性(TRIP)的模拟67FEA软件实现指南671ABAQUS中的实现672MSCMARC中的实现68总结与建议术语参考文献第7章感应硬化过程模拟71引言72感应热处理概述721感应热处理的发展722涡旋电流的产生723感应加热装置724工件的能量吸收725感应系统中的电磁效应726温度分布727感应线圈参数变化728感应加热中的电动力729淬火和冷却73热处理线圈的建模731感应线圈的要求732圆柱形线圈733其他“标准”热处理线圈734特殊热处理线圈74感应硬化系统模拟741感应系统的物理过程742电磁场743材料的电磁性质744感应硬化系统中的热力学过程745淬火过程的换热746物理建模75数值方法751概述752微分模型753有限差分法754有限单元法755积分方法756数值方法比较76关于数值优化761感应加热的优化问题762数值优化763热处理工艺设计764车轴硬化优化设计77结论参考文献第8章激光表面硬化模拟81激光材料加工进展82激光光学和光束特性821单透镜聚焦822焦距823焦数824焦点处的光束直径825焦深826激光束表征83激光吸收率831温度的影响832吸收测量技术84激光表面硬化841激光加热和冷却842激光硬化过程中的冶金学843钢的奥氏体化844硬化深度的数学预测845计算温度循环的方法846热流模型847材料激光硬化和熔化的热分析85激光表面硬化后的残余应力851背景852热应力和相变应力的测定853计算残余应力的简单数学模型854用数值模拟方法确定应力855评估残余应力分布的简单方法856预测硬化轨迹和优化工艺857模型应用858经激光表面重熔处理的微观组织分析参考文献第9章表面硬化数值模拟91引言92渗碳表面硬化技术93渗氮和碳氮共渗表面硬化技术94表面硬化模拟的多场耦合941模块1)碳和氮同时扩散和析出942模块2)传热943模块3)相变944模块4)应力应变分布95残余应力和工件性能的关系96文献典型实例961不同角度楔形板的渗碳工艺962纯铁脉冲离子渗氮过程中氮化层的生长及氮在Fe2~3N、Fe4N和Fe中的分布963铁素体马氏体双相不锈钢高温气体渗氮过程中马氏体层的生长动力学964渗碳钢中多相相变的有限元研究参考文献第10章热处理和化学热处理计算机模拟的工业应用101阶梯轴的加热CAE1011三维温度场计算机模拟的实验验证1012优化加热工艺的CAD技术102复杂形状零件淬火工艺CAE/CAPP103曲轴渗氮畸变控制CAE104气体渗碳CAE/CAPP/CAM1041齿轮渗碳工艺CAE1042智能型密封箱式炉生产线CAM105基于计算机模拟的动态可控渗氮技术106热处理设备的智能CAD107大型钢模块淬火冷却虚拟生产1071P20塑料模具钢淬火工艺模拟与设计1072静止水淬火1073小结参考文献第11章钢热加工过程建模的展望111热加工过程建模与计算机模拟存在的问题1111工程技术方面的问题1112基础理论方面的问题112热加工过程建模与计算机模拟的发展趋势1121材料加工成形的建模与模拟的发展趋势1122热处理与表面改性的建模与模拟的发展趋势1123高集成度的产品CAE技术参考文献
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