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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 MAGMAsoft65

3.3.2 ProCAST66

3.3.3 FLOW-3D67

3.3.4 JSCAST68

3.3.5 AnyCasting69

3.3.6 华铸CAE69

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 DynaForm116

4.3.2 AutoForm118

4.3.3 PAM-STAMP 2G118

4.3.4 FastForm119

4.3.5 FASTAMP119

4.3.6 KMAS120

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 Deform160

5.4.2 MSC.SuperForge161

5.4.3 Qform163

5.4.4 FORGE 2D/3D164

5.4.5 MSC.Marc/AutoForge165

5.4.6 CASFORM165

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 Moldflow250

7.3.2 C-Mold252

7.3.3 CadMould252

7.3.4 HsCAE253

7.3.5 Z-MOLD253

7.3.6 Moldex253

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