熱處理工藝數(shù)值模擬技術

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 92.1　引言 92.2　淬火過程導熱偏微分方程 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　變熱導率定常內(nèi)熱的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導問題 302.7.2　無內(nèi)熱二維瞬態(tài)熱傳導問題 31本章小結(jié) 33第3章　淬火工藝相變過程模擬技術 343.1　引言 343.2　TTT 曲線 353.3　相變過程的數(shù)學模型 353.3.1　擴散型轉(zhuǎn)變 353.3.2　非擴散型轉(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　淬火過程應力/應變場的模擬技術 785.1　引言 785.2　淬火過程力學基本方程 795.3　熱彈塑性本構(gòu)關系 805.3.1　彈性區(qū)的應力應變關系 805.3.2　塑性區(qū)的應力應變關系 825.3.3　過渡區(qū)的彈塑性比例系數(shù)的計算 845.4　應力/應變場有限元基本理論與技術 865.4.1　單元和形函數(shù) 865.4.2　單元應變速率矩陣 875.4.3　等效應變速率矩陣 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　迭代收斂準則 925.6　預應力淬火過程的應力、應變計算 925.7　應力、應變計算流程圖 945.8　應力/應變計算程序檢驗 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、相變及應力應變耦合分析 1046.4.1　溫度場的模擬 1046.4.2　組織場的模擬 1066.4.3　應力/應變場模擬 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鍵技術研究 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方法的組織模擬關鍵技術研究 1398.1　晶粒長大MC Potts模型模擬關鍵技術 1398.1.1　傳統(tǒng)晶粒長大模型關鍵技術 1398.1.2　對傳統(tǒng)晶粒長大Exxon MC Potts模型的改進 1418.1.3　新模型模擬計算機算法流程 1498.2　再結(jié)晶MC Potts新模型模擬關鍵技術 1508.2.1　傳統(tǒng)再結(jié)晶模型關鍵技術 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 1579.5.2　有限元模型 1589.5.3　目標函數(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　設計變量的確定 1619.6.2　Box-Behnken實驗設計 1629.6.3　響應曲面的擬合 1649.6.4　優(yōu)化目標函數(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　設計變量的確定 1709.7.2　中心復合實驗設計 1719.7.3　響應曲面的擬合 1739.7.4　優(yōu)化目標函數(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 182