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第1章 并行工程环境下铸造工艺CAD系统 1

1.1 铸造工艺数据库的设计和实现 1

1.1.1 工程数据库系统概述 2

1.1.2 铸造工艺数据库设计 3

1.2 基于Solid Edge平台的球铁铸造工艺设计 7

1.2.1 铸造工艺参数设计 8

1.2.2 冒口系统设计 10

1.2.3 浇注系统设计 17

1.2.4 集成铸造工艺CAD/CAE系统应用 24

1.3 CAD/CAE/CAM技术在铸造模具上的应用 27

1.4 铸造工程中并行工程的应用 28

1.5 小结 31

参考文献 31

第2章 数值模拟的前后处理技术 32

2.1 产品数据交换标准 32

2.2 STL文件三维有限差分网格自动剖分 34

2.2.1 STL文件格式 34

2.2.2 网格剖分原理 35

2.2.3 网格剖分程序设计 36

2.2.4 网格剖分实例 39

2.3 STL模型的变换与显示技术 39

2.3.1 数据文件的读取 40

2.3.2 数据文件的显示 41

2.3.3 数据文件的变换 44

2.4 凝固过程动态显示技术 47

2.4.1 固相率文件的获得 48

2.4.2 凝固过程及温度场动态显示 49

2.4.3 连续存储文件的实现 50

2.4.4 连续读取文件的实现 51

2.4.5 后处理显示问题 52

2.4.6 后处理程序与CAE系统的接口 54

2.5 小结 55

参考文献 55

第3章 铸造充型过程数值模拟 56

3.1 铸件充型计算的流体力学基础 56

3.1.1 流体力学基本概念和定律 56

3.1.2 流体力学的基本计算公式 58

3.2 充型过程数值模拟的常用方法 60

3.2.1 充型过程数值模拟特点 60

3.2.2 充型过程数值模拟方法 62

3.3 充型过程数值模拟的SOLA-VOF方法 64

3.3.1 SOLA-VOF数学模型 65

3.3.2 连续性方程和N-S方程的离散 65

3.3.3 用SOLA方法求解速度场和压力场 68

3.3.4 用VOF方法处理自由表面 69

3.3.5 耦合充型过程温度场的计算 70

3.3.6 其他问题的处理 71

3.4 充型过程数值模拟实验研究与应用 73

3.5 小结 76

参考文献 76

第4章 凝固过程温度场数值模拟及缩孔缩松预测 78

4.1 凝固过程数值模拟传热学基础 78

4.1.1 传热的基本方式 78

4.1.2 热传导偏微分方程式 80

4.1.3 初始条件和边界条件 81

4.1.4 潜热处理 82

4.2 传热方程的有限差分解法 84

4.2.1 热传导解析常用数值计算方法 85

4.2.2 有限差分方程的建立 86

4.2.3 差分方程的稳定性 87

4.3 提高显式计算的效率 88

4.3.1 非均匀空间步长 88

4.3.2 非均匀时间步长 89

4.3.3 计算应用实例 91

4.4 铸钢件缩孔缩松预测 91

4.4.1 缩孔的分类及产生机理 91

4.4.2 铸钢件缩孔缩松三维定量模拟法 94

4.5 球墨铸铁件缩孔缩松预测 96

4.5.1 球墨铸铁的凝固特点 97

4.5.2 动态膨胀收缩叠加法 98

4.6 小结 100

参考文献 100

第5章 铸件微观组织和机械性能数值模拟 102

5.1 微观组织数值模拟方法 102

5.1.1 决定论法 103

5.1.2 随机论方法 103

5.1.3 相场方法 103

5.1.4 相场模型发展状况 104

5.2 液态金属结晶的基本原理及影响因素 104

5.2.1 液态金属结晶的驱动力 105

5.2.2 液态金属的形核理论 105

5.2.3 固/液相界面结构 106

5.2.4 晶体的生长方式 108

5.2.5 固/液相界面前方局部热流和成分变化对合金结晶的影响 110

5.2.6 固/液相界面的形貌稳定性 114

5.2.7 凝固过程中液态金属的流动 114

5.2.8 铸件结晶组织的形成及影响因素 115

5.3 微观组织模拟的数学物理模型 117

5.3.1 形核模型 117

5.3.2 树枝状晶体的生长方向 119

5.3.3 铸件凝固过程中传输现象的宏/微观统一模型 121

5.3.4 液态金属的流动模型 124

5.3.5 树枝状晶体生长的速度模型 125

5.3.6 二次树枝状晶体臂的粗化机理 127

5.3.7 二次树枝状晶体臂间距与机械性能的关系 128

5.4 铝合金铸件随机论与决定论方法 128

5.4.1 形核模型 129

5.4.2 树枝状晶体生长的动力学模型 129

5.4.3 试验研究 130

5.5 相场模拟方法 131

5.5.1 纯物质的相场模型 132

5.5.2 树枝状晶体生长的三维相场模型 134

5.5.3 多晶粒的相场模型 136

5.6 铝合金试块微观组织模拟研究 139

5.6.1 形核模型分析 139

5.6.2 试块的微观组织和机械性能 140

5.7 小结 146

参考文献 146

第6章 网络化凝固过程数值模拟 148

6.1 全新的服务提供者ASP 148

6.1.1 ASP的概念 148

6.1.2 ASP的发展概况 149

6.1.3 ASP需要解决的问题 150

6.2 网络化凝固模拟分析系统设计 151

6.2.1 文件管理模块及前处理模块 151

6.2.2 核心计算模块 153

6.2.3 后处理模块 155

6.2.4 网络安全和系统管理模块 156

6.3 基于网络的凝固过程仿真系统网站的建立 156

6.3.1 系统方案选择 157

6.3.2 网络化凝固模拟网站 159

6.4 小结 164

参考文献 165

第7章 T型试件温度场计算 166

7.1 软件工程 166

7.2 T型试件温度场数值模拟上机实验 169

7.3 凝固过程温度场数值模拟参考程序 170

7.4 小结 187

参考文献 187