熱處理工藝數(shù)值模擬技術(shù)

第1章 概述 11.1　引言 11.2　虛擬熱處理的基本概念 21.3　淬火工藝模擬技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 31.3.1　國外淬火工藝模擬研究現(xiàn)狀 31.3.2　國內(nèi)淬火工藝模擬研究現(xiàn)狀 31.3.3　國內(nèi)外的熱處理軟件包 41.3.4　熱處理過程的優(yōu)化 61.4　淬火過程數(shù)值模擬的難點及存在的問題 7第2章　淬火工藝溫度場模擬技術(shù) 92.1　引言 92.2　淬火過程導(dǎo)熱偏微分方程 102.2.1　溫度場控制方程 102.2.2　初始條件 102.2.3　邊界條件 112.3　瞬態(tài)溫度場的變分 122.3.1　平面瞬態(tài)溫度場的變分 122.3.2　軸對稱瞬態(tài)溫度場的變分 182.4　瞬態(tài)溫度場的求解 192.4.1　差分方法 192.4.2　系數(shù)矩陣的存儲方法 202.4.3　溫度場數(shù)值振蕩問題 212.5　熱物性參數(shù)的選擇 282.6　溫度場計算流程框圖 282.7　溫度場有限元模擬程序驗證 302.7.1　變熱導(dǎo)率定常內(nèi)熱的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)問題 302.7.2　無內(nèi)熱二維瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問題 31本章小結(jié) 33第3章　淬火工藝相變過程模擬技術(shù) 343.1　引言 343.2　TTT 曲線 353.3　相變過程的數(shù)學(xué)模型 353.3.1　擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變 353.3.2　非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變 363.3.3　馬氏體相變溫度的計算 363.3.4　貝氏體相變溫度的計算 373.3.5　相變潛熱的計算與處理 373.4　Scheil疊加法則 373.5　杠桿定律 393.6　淬火過程的相變塑性 403.7　淬火力學(xué)性能計算 413.8　組織場模擬流程框圖 413.9　P20端淬工藝模擬與實驗研究 433.9.1　端淬工藝模擬 433.9.2　端淬實驗研究 443.9.3　相變潛熱對溫度場和組織場的影響 52本章小結(jié) 53第4章　淬火過程冷卻曲線的采集及介質(zhì)傳熱系數(shù)的計算 554.1　引言 554.2　計算模型及計算方法 564.2.1　計算模型的建立 564.2.2　傳熱系數(shù)優(yōu)化區(qū)間的確定 564.2.3　傳熱系數(shù)*值的確定 584.2.4　黃金分割法迭代次數(shù)的分析 604.3　傳熱系數(shù)的求解 614.4　實驗裝置 654.4.1　實驗工裝 654.4.2　熱電偶 664.4.3　熱電偶調(diào)理板 684.4.4　數(shù)據(jù)采集卡 684.5　冷卻曲線的采集及傳熱系數(shù)計算 71本章小結(jié) 76第5章　淬火過程應(yīng)力/應(yīng)變場的模擬技術(shù) 785.1　引言 785.2　淬火過程力學(xué)基本方程 795.3　熱彈塑性本構(gòu)關(guān)系 805.3.1　彈性區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 805.3.2　塑性區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 825.3.3　過渡區(qū)的彈塑性比例系數(shù)的計算 845.4　應(yīng)力/應(yīng)變場有限元基本理論與技術(shù) 865.4.1　單元和形函數(shù) 865.4.2　單元應(yīng)變速率矩陣 875.4.3　等效應(yīng)變速率矩陣 895.4.4　邊界條件 895.5　熱彈塑性問題求解 895.5.1　變分方程及剛度矩陣 895.5.2　增量變剛陣方法 905.5.3　迭代收斂準(zhǔn)則 925.6　預(yù)應(yīng)力淬火過程的應(yīng)力、應(yīng)變計算 925.7　應(yīng)力、應(yīng)變計算流程圖 945.8　應(yīng)力/應(yīng)變計算程序檢驗 95本章小結(jié) 98第6章　淬火過程溫度、相變和應(yīng)力的耦合分析 1006.1　引言 1006.2　耦合分析程序流程框圖 1026.3　耦合分析有限元模型 1036.4　溫度、相變及應(yīng)力應(yīng)變耦合分析 1046.4.1　溫度場的模擬 1046.4.2　組織場的模擬 1066.4.3　應(yīng)力/應(yīng)變場模擬 1086.5　彈塑性區(qū)域的演變 1156.6　淬火零件的變形 117本章小結(jié) 119第7章　滲碳工藝有限元模擬關(guān)鍵技術(shù)研究 1217.1　引言 1217.2　滲碳工藝有限元模擬 1237.2.1　基本條件 1237.2.2　瞬態(tài)濃度場的變分 1237.2.3　有限差分法 1307.2.4　濃度場的數(shù)值振蕩問題 1317.3　有限元模擬程序的實驗驗證 1327.3.1　圓柱體的實驗與模擬 1327.3.2　齒輪的實驗與模擬 133第8章　基于MC方法的組織模擬關(guān)鍵技術(shù)研究 1398.1　晶粒長大MC Potts模型模擬關(guān)鍵技術(shù) 1398.1.1　傳統(tǒng)晶粒長大模型關(guān)鍵技術(shù) 1398.1.2　對傳統(tǒng)晶粒長大Exxon MC Potts模型的改進(jìn) 1418.1.3　新模型模擬計算機(jī)算法流程 1498.2　再結(jié)晶MC Potts新模型模擬關(guān)鍵技術(shù) 1508.2.1　傳統(tǒng)再結(jié)晶模型關(guān)鍵技術(shù) 1508.2.2　再結(jié)晶新模型模擬流程 151本章小結(jié) 152第9章　氣體淬火過程工藝參數(shù)的優(yōu)化 1539.1　引言 1539.2　曲面響應(yīng)模型 1539.3　回歸模型的方差分析 1549.4　逐步回歸分析 1569.5　氣體淬火工藝及工藝參數(shù)評估 1579.5.1　氣體淬火技術(shù) 1579.5.2　有限元模型 1589.5.3　目標(biāo)函數(shù)的建立 1589.5.4　工藝參數(shù)評估 1599.6　階段性傳熱系數(shù)模型 1619.6.1　設(shè)計變量的確定 1619.6.2　Box-Behnken實驗設(shè)計 1629.6.3　響應(yīng)曲面的擬合 1649.6.4　優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的建立 1669.6.5　工藝參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果 1669.7　區(qū)域性傳熱系數(shù)模型 1709.7.1　設(shè)計變量的確定 1709.7.2　中心復(fù)合實驗設(shè)計 1719.7.3　響應(yīng)曲面的擬合 1739.7.4　優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的建立 1759.7.5　工藝參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果 176本章小結(jié) 179參考文獻(xiàn) 182