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第1章 绪论 1

1.1 材料成形数值模拟的基本概念 1

1.2 材料成形数值模拟的工程意义及应用现状 1

1.2.1 工程意义 1

1.2.2 应用现状 2

1.3 材料成形数值模拟的发展趋势 6

复习思考题 8

第2章 有限元与有限差分法基础 9

2.1 有限元法基础 9

2.1.1 基本概念与技术优势 9

2.1.2 有限元方程的建立与应用 11

2.1.3 有限元解的收敛性与误差控制 23

2.1.4 非线性问题的有限元法 25

2.2 有限差分法基础 27

2.2.1 有限差分法的特点 27

2.2.2 有限差分数学知识 28

2.2.3 利用有限差分法求解应用问题的一般步骤 34

2.3 边界元法简介 35

2.4 应用数值方法模拟材料成形的若干注意事项 36

2.4.1 简化模型 36

2.4.2 选择单元 37

2.4.3 划分网格 39

2.4.4 建立初始条件和边界条件 40

2.4.5 定义材料参数 40

复习思考题 41

第3章 金属铸造成形中的数值模拟 42

3.1 概述 42

3.2 铸造成形数值模拟技术基础 42

3.2.1 铸件凝固过程的数值模拟 42

3.2.2 铸液充型过程的数值模拟 48

3.2.3 铸件凝固收缩缺陷的数值模拟 55

3.2.4 铸造应力场的数值模拟 60

3.3 金属铸造成形数值模拟主流专业软件简介 65

3.3.1 MAGMAsoft 65

3.3.2 ProCAST 66

3.3.3 FLOW-3D 67

3.3.4 JSCAST 68

3.3.5 AnyCasting 69

3.3.6 华铸CAE 69

3.4 应用案例 70

3.4.1 防喷器壳体铸件凝固模拟分析 70

3.4.2 防喷器活塞的工艺结构设计 77

3.4.3 变速箱上盖铝合金压铸件的流动与凝固分析 80

3.4.4 其他案例 81

复习思考题 86

第4章 金属冲压成形中的数值模拟 88

4.1 概述 88

4.1.1 板料冲压成形的基本方法 88

4.1.2 数值模拟在冲压工艺设计与模具设计中的应用 89

4.2 弹塑性有限元法 96

4.2.1 小变形弹塑性有限元法 97

4.2.2 大变形弹塑性有限元法 102

4.2.3 弹塑性有限元法应用中的若干技术问题 108

4.3 金属冲压成形数值模拟主流专业软件简介 115

4.3.1 DynaForm 116

4.3.2 AutoForm 118

4.3.3 PAM-STAMP 2G 118

4.3.4 FastForm 119

4.3.5 FASTAMP 119

4.3.6 KMAS 120

4.4 应用案例 120

4.4.1 DynaForm工作界面 120

4.4.2 利用DynaForm模拟冲压成形过程的一般步骤 120

4.4.3 S轨制件的冲压成形 123

4.4.4 摩托车后挡泥板的冲压成形 132

4.4.5 建筑扣件的弯曲成形 135

复习思考题 138

第5章 金属锻压成形中的数值模拟 140

5.1 概述 140

5.2 刚（黏）塑性有限元法 142

5.2.1 刚（黏）塑性材料的边值问题 142

5.2.2 刚（黏）塑性材料的变分原理 143

5.2.3 刚（黏）塑性材料边值问题的有限元格式 145

5.2.4 刚（黏）塑性有限元法应用中的若干技术问题 150

5.3 热力耦合分析 156

5.3.1 传热模型 156

5.3.2 瞬态温度场的有限元法 158

5.3.3 变形与传热的耦合分析 160

5.4 金属锻压成形数值模拟主流专业软件简介 160

5.4.1 Deform 160

5.4.2 MSC.SuperForge 161

5.4.3 Qform 163

5.4.4 FORGE 2D/3D 164

5.4.5 MSC.Marc/AutoForge 165

5.4.6 CASFORM 165

5.5 应用案例 166

5.5.1 Deform工作界面 166

5.5.2 叶片模锻 169

5.5.3 其他应用案例 182

复习思考题 185

第6章 金属焊接成形中的数值模拟 187

6.1 概述 187

6.2 焊接热过程的数值模拟 188

6.2.1 熔池传热数学模型 188

6.2.2 初边值条件 192

6.2.3 计算方法 193

6.2.4 焊接热过程数值模拟的若干问题 194

6.3 焊接应力与变形的数值模拟 201

6.3.1 焊接热弹塑性有限元基本方程 202

6.3.2 焊接热弹塑性问题的求解 204

6.4 电阻点焊数值模拟 206

6.4.1 基本方程 206

6.4.2 求解电阻点焊基本方程的边界条件 208

6.4.3 计算求解 208

6.5 金属焊接成形数值模拟主流专业软件简介 209

6.6 应用案例 210

6.6.1 堆焊热过程的数值模拟 210

6.6.2 数值模拟与物理实验的比较 215

6.6.3 焊装变形预测 216

复习思考题 219

第7章 塑料注射成形中的数值模拟 221

7.1 概述 221

7.2 注射成形数值模拟技术基础 222

7.2.1 注射成形流动模拟 222

7.2.2 注射成形保压模拟 232

7.2.3 注射成形冷却模拟 235

7.2.4 注射成形应力与翘曲模拟 243

7.3 塑料注射成形数值模拟主流专业软件简介 250

7.3.1 Moldflow 250

7.3.2 C-Mold 252

7.3.3 CadMould 252

7.3.4 HsCAE 253

7.3.5 Z-MOLD 253

7.3.6 Moldex 253

7.4 应用案例 254

7.4.1 MPI操作界面 254

7.4.2 MPI应用流程 261

7.4.3 塑料堵盖的注射成形 261

7.4.4 电器底座的成形外观质量改进 273

7.4.5 汽车空调除霜口的注射浇口定位 275

7.4.6 汽车内饰覆盖件的成形材料选择 277

复习思考题 278

参考文献 280