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铸造充型凝固过程数值模拟系统及应用

本书系统地阐述了铸造充型凝固过程数值模拟的理论与方法、软件系统及典型应用案例。本书分上下两篇:上篇铸造充型凝固过程数值模拟理论与方法,主要介绍了数值模拟离散方法、充型凝固过程数学模型与数值求解及缺陷预测方法、数值模拟前后处理技术等;下篇铸造充型凝固过程数值模拟软件及应用,主要包括华铸CAE系统的控制平台、前处理、计算分析、后处理等功能模块以及典型应用案例。本书是对我国铸造行业从数字化走向智能化的思考与探索,以期为我国铸造行业由大变强奠定好数字化优化设计基础,并为我国铸造行业走向智能化提供工艺优化设计理论方法指导、国产铸造CAE软件系统支持以及典型应用案例借鉴。

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前折页
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版权
前言
上篇 铸造充型凝固过程数值模拟理论与方法
 第1章 铸造数值模拟技术概述
  1.1 铸造数值模拟技术简介
  1.2 铸造数值模拟技术发展现状
   1.2.1 已实用化的铸造数值模拟技术
   1.2.2 正在发展中的铸造数值模拟技术
  1.3 铸造数值模拟技术工程化发展趋势
   1.3.1 高精度缺陷定量化预测技术
   1.3.2 热物性参数反求技术
   1.3.3 智能化铸造工艺设计与优化技术
   1.3.4 铸造全流程模拟与数字化管理融合
 第2章 铸造数值模拟方法基础
  2.1 有限差分法
   2.1.1 原理介绍
   2.1.2 离散方法
  2.2 有限元法
   2.2.1 原理介绍
   2.2.2 离散方法
  2.3 有限体积法
  2.4 其他数值模拟方法
 第3章 铸造充型过程流动场数学模型与数值求解
  3.1 流体基本概念
  3.2 充型过程流动场数学模型
  3.3 充型过程流动方程求解方法
  3.4 充型过程流动前沿追踪方法
  3.5 充型过程流动场数学模型离散
   3.5.1 流动方程的离散
   3.5.2 体积函数(VOF)的离散
   3.5.3 SOLA-VOF方法
  3.6 充型过程流动场数值模拟流程设计
 第4章 铸造充型过程相关缺陷预测方法
  4.1 铸造充型过程卷气预测方法
   4.1.1 卷气缺陷预测数学模型
   4.1.2 压铸件气体定量预测算例
  4.2 铸造充型过程夹渣预测方法
   4.2.1 无质量粒子流体运动数值模拟方法
   4.2.2 无质量粒子数值模拟算例
   4.2.3 有质量粒子流体运动数值模拟方法
   4.2.4 有质量粒子数值模拟算例
  4.3 铸造充型过程合金氧化预测方法
   4.3.1 合金氧化数学模型
   4.3.2 合金氧化数值模拟算例
  4.4 铸造充型过程冷隔与浇不足预测方法
   4.4.1 流动与温度耦合数学模型
   4.4.2 流动与温度耦合数值求解
   4.4.3 流动与温度耦合数值模拟算例
  4.5 铸造充型过程型壁冲击力预测方法
   4.5.1 型壁冲击力数学模型
   4.5.2 型壁冲击力数值模拟算例
 第5章 铸造凝固过程温度场数学模型与数值求解
  5.1 传热基本概念
   5.1.1 热传导
   5.1.2 热对流
   5.1.3 热辐射
  5.2 凝固过程温度场数学模型
   5.2.1 傅里叶定律
   5.2.2 凝固过程温度场数学模型
  5.3 凝固过程温度场数学模型离散
   5.3.1 二维场合的离散格式
   5.3.2 三维场合的离散格式
   5.3.3 初始条件与边界条件
  5.4 凝固过程潜热处理方法
   5.4.1 潜热定义
   5.4.2 等价比热容法
   5.4.3 热焓法
   5.4.4 温度回升法
   5.4.5 改进等价比热容法
   5.4.6 灰铸铁凝固过程相变潜热处理方法
  5.5 凝固过程发热材料处理方法
  5.6 凝固过程温度场数值模拟流程设计
 第6章 铸造凝固过程缩孔缺陷预测方法
  6.1 缩孔预测方法简介
  6.2 重力铸造凝固过程动态压力缩孔预测方法
   6.2.1 孤立液相区边界判据
   6.2.2 保守力场内缩孔分布规律
   6.2.3 缩孔的生长演变过程
   6.2.4 重力铸造动态压力缩孔预测模型
  6.3 立式离心铸造凝固过程动态压力缩孔预测方法
   6.3.1 立式离心铸造熔融金属液的受力分析
   6.3.2 立式离心铸造缩孔分布规律
   6.3.3 立式离心铸造动态压力缩孔预测模型
  6.4 动态压力缩孔预测方法的重力铸造实验验证
   6.4.1 重力铸造U形铸件实验设计
   6.4.2 重力铸造U形铸件实验实施
   6.4.3 重力铸造U形铸件模拟与实验结果
   6.4.4 重力铸造U形铸件模拟与实验结果分析
  6.5 动态压力缩孔预测方法的立式离心铸造实验验证
   6.5.1 离心铸造U形铸件实验设计
   6.5.2 离心铸造U形铸件实验实施
   6.5.3 离心铸造U形铸件实验与模拟结果
   6.5.4 离心铸造U形铸件改进方案模拟与实验结果分析
  6.6 动态压力缩孔预测方法的应用
   6.6.1 重力铸造箱盖铸件应用案例
   6.6.2 立式离心铸造柱栓铸件应用案例
 第7章 铸造凝固过程其他相关数值模拟及缺陷预测
  7.1 铸造凝固过程应力场数值模拟方法
   7.1.1 弹塑性力学基本理论
   7.1.2 凝固过程应力场数学模型
   7.1.3 凝固过程应力场离散求解
   7.1.4 凝固过程应力场算例
  7.2 铸造凝固过程浓度场数值模拟方法
   7.2.1 凝固过程成分偏析
   7.2.2 凝固过程浓度场数学模型及离散
   7.2.3 凝固过程浓度场算例
  7.3 铸造凝固过程微观组织数值模拟方法
   7.3.1 凝固过程微观组织模拟基本方法
   7.3.2 凝固过程微观组织模拟数学模型
   7.3.3 凝固过程微观组织算例
 第8章 铸造数值模拟前处理网格划分方法
  8.1 结构化网格划分方法
   8.1.1 均匀网格划分方法
   8.1.2 非均匀网格划分方法
  8.2 基于四面体的非结构化网格划分方法
   8.2.1 四面体网格数据结构
   8.2.2 四面体网格划分原理与方法
   8.2.3 四面体网格划分实例
  8.3 基于八叉树的非结构化网格划分方法
   8.3.1 八叉树网格数据结构
   8.3.2 八叉树网格划分方法
   8.3.3 八叉树网格划分实例
 第9章 铸造数值模拟后处理数据可视化方法
  9.1 基于GDI的后处理数据可视化方法
   9.1.1 GDI绘图原理
   9.1.2 GDI绘图实例
  9.2 基于OpenGL的后处理数据可视化方法
   9.2.1 OpenGL绘图原理
   9.2.2 OpenGL显示实例
  9.3 基于3D技术的后处理数据可视化方法
   9.3.1 3D显示技术概述
   9.3.2 红蓝3D显示技术
   9.3.3 偏振3D显示技术
   9.3.4 裸眼3D显示技术
 第10章 铸造数值模拟其他相关技术
  10.1 铸造数值模拟工艺自动优化技术
   10.1.1 优化方法简介
   10.1.2 铸造工艺自动优化方法算例
  10.2 热物性参数反求技术
   10.2.1 基于GA-BP模型的材料热物性参数反求流程
   10.2.2 热物性参数反求方法应用实例
  10.3 铸造数值模拟高效并行计算技术
   10.3.1 铸造数值模拟CPU并行计算技术
   10.3.2 铸造数值模拟GPU并行计算技术
下篇 铸造充型凝固过程数值模拟软件及应用
 第11章 华铸CAE系统概述
  11.1 系统简介
  11.2 系统主要特点
   11.2.1 控制平台主要特点
   11.2.2 前处理模块主要特点
   11.2.3 计算分析模块主要特点
   11.2.4 后处理模块主要特点
  11.3 系统安装
   11.3.1 安装说明
   11.3.2 安装环境
   11.3.3 安装过程
   11.3.4 其他问题
   11.3.5 网络版安装
 第12章 华铸CAE系统控制平台模块
  12.1 控制平台模块简介
  12.2 工程操作
   12.2.1 新建工程
   12.2.2 打开旧工程
   12.2.3 工程库维护
  12.3 模块运行
  12.4 系统设置
  12.5 辅助功能
  12.6 综合监控
 第13章 三维造型应注意的问题
  13.1 CAD系统的选择
  13.2 华铸CAE系统对三维造型工作的要求
  13.3“优先级别”功能的应用
  13.4 砂箱的输入与合适吃砂量的确定
  13.5 特种铸造三维造型的注意事项
  13.6“任意绝热(对称)”计算技术的应用
  13.7 STL输出规则
  13.8 铸件/铸型三维装配模型STL实例
  13.9 STL预览/装配/造型
   13.9.1 主窗口菜单
   13.9.2 工具栏
 第14章 华铸CAE系统前处理模块
  14.1 前处理模块简介
  14.2 任务规划
   14.2.1 新建任务
   14.2.2 STL选择(STL赋材质属性)
   14.2.3 优先级别选择
   14.2.4 网格参数
   14.2.5 其他参数
  14.3 网格剖分
  14.4 结果显示
  14.5 辅助功能
   14.5.1 剖分结果旋转
   14.5.2 剖分结果检查
   14.5.3 华铸相机
   14.5.4 查询/清除
  14.6 疑问解答
 第15章 华铸CAE系统计算分析模块
  15.1 计算分析模块简介
  15.2 新计算任务规划
   15.2.1 纯凝固传热计算
   15.2.2 纯充型流动计算
   15.2.3 充型与传热耦合计算
   15.2.4 基于耦合的凝固计算
  15.3 旧任务打开及多任务规划
   15.3.1 单任务打开
   15.3.2 多任务计算
  15.4 计算控制
  15.5 显示控制
  15.6 参数设置
  15.7 数据库管理
   15.7.1 物性参数库
   15.7.2 计算参数库
   15.7.3 计算任务库
   15.7.4 涂料数据库
   15.7.5 过滤网数据库
  15.8 辅助功能
   15.8.1 计算任务查询/删除
   15.8.2 计算信息查询
  15.9 系统应用相关问题的处理
  15.10 低压铸造计算
   15.10.1 低压浇注参数设置
   15.10.2 冷却介质参数库
   15.10.3 冷却工艺参数设置
   15.10.4 低压铸造多循环/冷却控制
  15.11 高压铸造计算
   15.11.1 高压浇注参数设置
   15.11.2 高压铸造多循环/冷却控制
  15.12 重力金属型铸造计算
  15.13 重力复杂浇注工艺参数设置
  15.14 横(斜)浇立冷工艺参数设置
  15.15 热物性参数逆向工程
  15.16 与其他系统接口
 第16章 华铸CAE系统后处理模块
  16.1 后处理模块简介
  16.2 后处理相关术语与基本概念
  16.3 主菜单
   16.3.1 文件功能
   16.3.2 数值画面
   16.3.3 视图调整
   16.3.4 色彩选择
   16.3.5 动画集成
   16.3.6 磁盘清理
   16.3.7 栏目选项
   16.3.8 外部功能与在线帮助
  16.4 后处理浮动菜单
  16.5 后处理工具条
  16.6 后处理工程栏
  16.7 状态条
  16.8 后处理键盘功能
  16.9 后处理鼠标功能
   16.9.1 数值鼠标功能
   16.9.2 拖动旋转、缩放、平移功能
   16.9.3 直接剖切功能
   16.9.4 等值剥离显示功能
   16.9.5 色标选择功能
   16.9.6 色标映射区间调整
   16.9.7 铸件与材质名称编辑功能
   16.9.8 区域统计列表功能
   16.9.9 鼠标滚轮功能
  16.10 后处理无模式框
   16.10.1 总控按钮
   16.10.2 图形类型选择
   16.10.3 数据文件树结构
   16.10.4 图形参数标签页
 第17章 铸造缺陷判断与工艺优化
  17.1 缩孔、缩松
   17.1.1 缩孔、缩松计算时注意的问题
   17.1.2 缩孔、缩松缺陷的分析步骤
   17.1.3 对铸铁件缺陷预测的思考
   17.1.4 工艺优化实例
  17.2 卷气、夹渣
  17.3 浇不足、冷隔
 第18章 华铸CAE系统其他辅助模块
  18.1 自动报告生成模块
  18.2 自动结果整理模块
  18.3 资源管理模块
   18.3.1 菜单栏
   18.3.2 工具栏
   18.3.3 搜索工具栏
   18.3.4 树视图区
 第19章 华铸CAD / CAE一体化模块
  19.1 华铸CAD/CAE一体化模块简介
  19.2 任务规划
   19.2.1 路径配置
   19.2.2 新建工程
   19.2.3 材质赋值
   19.2.4 前置处理
   19.2.5 网格剖分
   19.2.6 模拟类型选择
   19.2.7 模拟计算
 第20章 华铸CAE系统应用实例
  20.1 砂型铸钢件应用实例
  20.2 熔模铸钢件应用实例
  20.3 球墨铸铁件应用实例
  20.4 灰铸铁件应用实例
  20.5 铜合金铸件应用实例
  20.6 铝合金铸件应用实例
  20.7 压铸件应用实例
参考文献
后折页
封底

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