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電腦在金屬材料工程中的應用(普通高等教育一流本科專業建設成果教材)

  • 作者：編者:李輝平|責編:李玉暉
  • 出版社：化學工業
  • ISBN：9787122415219
  • 出版日期：2022/09/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：208
人民幣：RMB 39 元      售價：元
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內容大鋼
    《電腦在金屬材料工程中的應用》系統地介紹電腦在金屬材料工程中應用的基本理論、基本方法和相關應用。本書主要內容包括金屬材料工程中導熱微分方程的建立、數值模型的建立、基於有限差分方法的導熱方程求解、基於有限元方法的導熱微分方程求解、組織轉變的求解、晶粒長大模型及數值模擬、奧氏體化相變動力學及數值模擬、彈性力學原理及數值模擬等。本書結合理論知識，側重於電腦應用的實際操作，基於Excel軟體完成零件特定位置溫度曲線的計算及組織轉變的判定、滲碳工藝過程中零件相應位置的濃度場、彈性力學問題相應位置的應力、應變和變形等，訓練學生利用電腦解決實際問題的能力，培養和引導學生的創新意識。工程數據的電腦處理方法可掃描本書附錄中的二維碼學習。
    《電腦在金屬材料工程中的應用》可作為金屬材料工程、材料科學與工程等專業本科生及研究生的專業基礎課程教材，也可供從事材料科學與工程研究的工程技術人員參考。
作者介紹
編者:李輝平|責編:李玉暉
目錄
第1章  概述
  1.1  材料科學與工程的基本要素
  1.2  電腦的分類
  1.3  電腦模擬在金屬材料熱處理方面的應用
    1.3.1  虛擬熱處理的基本概念
    1.3.2  虛擬熱處理技術的國外研究現狀
    1.3.3  虛擬熱處理技術的國內研究現狀
    1.3.4  虛擬熱處理軟體包
    1.3.5  淬火過程數值模擬的難點及存在的問題
第2章  傳熱學的基本原理及傳熱學模型建立
  2.1  傳熱學基本原理
    2.1.1  溫度場
    2.1.2  熱量傳遞的三種方式
    2.1.3  熱量傳遞的基本定律
    2.1.4  雙層玻璃的功效
  2.2  熱傳導方程的建立
    2.2.1  直角坐標系下的熱傳導方程
    2.2.2  柱坐標系下的熱傳導方程
    2.2.3  球坐標系下的熱傳導方程
  2.3  熱傳導問題的邊界條件
  2.4  熱傳導問題的初始條件
  2.5  溫度場計算模型的建立
    2.5.1  軸對稱零件溫度場計算模型
    2.5.2  長方體溫度場計算的二維模型
    2.5.3  長方體溫度場計算的三維模型
第3章  溫度場計算的有限差分法
  3.1  有限差分法的基本原理
  3.2  有限差分的定義
    3.2.1  差分
    3.2.2  差商
  3.3  基於Taylor展開式構建差分方程
  3.4  基於能量平衡法建立差分方程
  3.5  邊界節點有限差分方程的建立
    3.5.1  二維熱傳導邊界節點有限差分方程
    3.5.2  三維熱傳導邊界節點有限差分方程
  3.6  一維非穩態溫度場的有限差分法
    3.6.1  顯式差分格式
    3.6.2  隱式差分格式
    3.6.3  六點隱式差分格式
  3.7  二維非穩態溫度場的有限差分法
  3.8  三維非穩態溫度場的有限差分法
  3.9  有限差分方程的電腦解法
    3.9.1  直接法
    3.9.2  間接法
  3.10  有限差分法求解偏微分方程
第4章  溫度場計算的有限元法
  4.1  有限元法的基本思想
  4.2  變分原理
  4.3  熱傳導問題的變分
    4.3.1  類邊界條件二維穩態熱傳導問題的變分

    4.3.2  第三類邊界條件二維穩態熱傳導問題的變分
    4.3.3  具有內熱源和第三類邊界條件的二維穩態熱傳導問題的變分
    4.3.4  具有內熱源和第三類邊界條件的軸對稱穩態熱傳導問題的變分
    4.3.5  第三類邊界條件二維瞬態熱傳導問題的變分
  4.4  求解區域溫度場的離散
  4.5  有限元法的單元分析
    4.5.1  單元類型
    4.5.2  單元溫度的離散
    4.5.3  三角形單元的變分計算
    4.5.4  總體剛度矩陣的合成
  4.6  二維非穩態熱傳導的有限單元法
    4.6.1  三角形單元變分
    4.6.2  時間域的離散
  4.7  總體剛度矩陣的合成
  4.8  二維穩態熱傳導有限元分析實例
  4.9  二維非線性熱傳導問題的有限元方法
第5章  淬火過程組織轉變的數值模擬
  5.1  相變曲線
    5.1.1  連續冷卻轉變曲線
    5.1.2  等溫轉變曲線
  5.2  相變過程的數學模型
    5.2.1  擴散型轉變
    5.2.2  非擴散型轉變
    5.2.3  馬氏體相變溫度的計算
    5.2.4  貝氏體相變溫度的計算
    5.2.5  相變潛熱的計算與處理
  5.3  Scheil疊加法則
  5.4  杠桿定律
  5.5  淬火過程的相變塑性
  5.6  淬火力學性能計算
  5.7  組織場模擬流程框圖
  5.8  端淬工藝模擬與實驗
    5.8.1  端淬工藝模擬
    5.8.2  端淬實驗
    5.8.3  相變潛熱對溫度場和組織場的影響
第6章  再結晶及晶粒長大過程數值模擬
  6.1  晶粒形核和長大
    6.1.1  金屬凝固過程
    6.1.2  再結晶退火
    6.1.3  金屬熱塑性變形過程
  6.2  模擬方法
    6.2.1  蒙特卡羅法
    6.2.2  元胞自動機法
    6.2.3  相場法
  6.3  基於MC法的晶粒長大過程模擬
    6.3.1  MCIsing模型
    6.3.2  MCPotts模型
    6.3.3  傳統MCPotts晶粒長大模型
    6.3.4  改進的ExxonMCPotts晶粒長大模型
  6.4  基於MC法的靜態再結晶模擬

    6.4.1  靜態再結晶基本模型
    6.4.2  再結晶模擬方法
  6.5  基於CA法的動態再結晶模擬
第7章  快速加熱奧氏體化過程的數值模擬
  7.1  疊加法則
  7.2  相變機制
  7.3  奧氏體化相變激活能
    7.3.1  等溫分析法
    7.3.2  等時分析法
    7.3.3  Doyle方法
    7.3.4  Murray-White方法
  7.4  鋼的奧氏體化相變動力學參數求解
    7.4.1  實驗方案
    7.4.2  膨脹曲線的分析
    7.4.3  相變激活能的計算
    7.4.4  相變動力學參數n與k0的計算
    7.4.5  奧氏體化動力學公式的驗證
  7.5  奧氏體化數值模擬實例
  7.6  奧氏體體積分數計運算元程序
第8章  應力/應變場有限元模擬
  8.1  彈性力學原理
    8.1.1  應力分析
    8.1.2  應變分析
    8.1.3  幾何方程
    8.1.4  物理方程
    8.1.5  平衡方程和運動方程
    8.1.6  平面應力問題
    8.1.7  平面應變問題
  8.2  彈性力學有限元法
    8.2.1  區域離散
    8.2.2  應變矩陣
    8.2.3  有限元方程的建立
    8.2.4  單元節點的等效載荷
    8.2.5  總體合成
    8.2.6  求解方法
  8.3  彈性力學有限元法實例
  8.4  熱彈塑性本構關係
    8.4.1  彈性區的應力應變關係
    8.4.2  塑性區的應力/應變關係
    8.4.3  過渡區的彈塑性比例係數的計算
  8.5  熱彈塑性問題有限元求解技術
    8.5.1  平衡方程及剛度矩陣
    8.5.2  增量變剛陣方法
    8.5.3  迭代收斂準則
  8.6  應力/應變計算流程框圖
  8.7  模擬實例及驗證
    8.7.1  算例一：1080鋼水冷淬火
    8.7.2  算例二：板的熱應力問題
第9章  基於有限元方法的滲碳工藝數值模擬
  9.1  滲碳工藝的數學模型

    9.1.1  碳濃度場的基本方程
    9.1.2  初始條件
    9.1.3  邊界條件
  9.2  平面瞬態濃度場的有限元法
  9.3  軸對稱瞬態濃度場的有限元法
  9.4  有限差分法
  9.5  有限元模擬程序的實驗驗證
    9.5.1  圓柱體的實驗與模擬
    9.5.2  齒輪的實驗與模擬
附錄  工程數據的電腦處理
參考文獻

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