金属凝固过程数值模拟及应用

第1章 数值模拟的基本理论和方法

1.1 传热解析

1.1.1 传热的基本形态

1.1.2 傅立叶（Fourier）定律和热传导率

1.1.3 热能守恒与热传导的微分方程

1.1.4 初期条件和边界条件

1.1.5 有限差分法

1.2 流动解析

1.2.1 质量守恒

1.2.2 动量守恒（Nayier-Stokes方程）

1.3 凝固解析

1.3.1 目的

1.3.2 凝固现象的基础

1.3.3 凝固模式

1.4 CAE的基本知识

1.4.1 CAE系统的组成

1.4.2 解析方法

第2章 数值模拟在材料加工中的应用基础

2.1 凝固过程的模拟

2.1.1 概述

2.1.2 缩孔的推断方法

2.1.3 铝合金砂型铸件的分析

2.2 流动过程的模拟

2.2.1 概述

2.2.2 压铸充型过程

2.2.3 充填顺序的改进

2.2.4 浇不足缺陷的克服

2.2.5 冷隔的消除

2.2.6 浇注系统中考虑过滤器的流场

2.3 应力解析初步

2.3.1 基本原理

2.3.2 解析实例

第3章 模拟前的预备工作

3.1 三维CAD基础知识

3.2 解析模型的建立

第4章 模拟软件的使用方法与结果分析

4.1 模拟软件的基本组成与操作

4.2 重力铸造过程的模拟

4.2.1 进入计算功能

4.2.2 结果处理与分析

4.2.3 数据库的管理

4.3 压力铸造过程的模拟

4.3.1 预测半固态铸铁合金用压铸模的受热过程

4.3.2 金属液的温度和充填模式变化

4.3.3 压室内的计算

4.4 背压计算

4.4.1 铸模材料透气性的背压设定

4.4.2 铸模缝隙之间的背压设定

4.4.3 实例求解

4.5 倾斜铸造

4.5.1 基本CAD模型

4.5.2 主要倾斜工艺参数

4.5.3 充型过程

4.6 连续铸造

4.6.1 圆形坯料的连铸模拟

4.6.2 方形坯料的连铸模拟

4.6.3 两种坯型的应力对比

4.6.4 完整连铸模拟（铸钢）的结果显示

第5章 大型合金钢锭铸造应力的解析

5.1 几何模型与物性参数

5.2 应力的计算结果

5.3 减低应力和工作效率的兼顾

5.3.1 均匀吹风冷却

5.3.2 增加钢锭模的厚度

5.3.3 锭型的对比

第6章 铝合金半固态压铸成形过程的模拟

6.1 实验工艺

6.1.1 基本过程

6.1.2 压铸模形状

6.1.3 压铸充型过程的测试

6.2 模拟/实验结果

6.2.1 改变若干主要参数进行的模拟比较

6.2.2 模具设计的优化

6.3 在汽车零件研制上的应用

第7章 模拟技术在生产实践中的应用

7.1 大型铸铁件开箱时间的求解

7.1.1 CAD模型

7.1.2 求解的目的

7.1.3 物性值的修正与方向的确立

7.1.4 从冷却过程的求解寻求对策

7.2 热处理工艺的温度控制

7.2.1 解析的目的

7.2.2 解析模型及解析结果

7.3 铸铁半固态过程的流动、凝固缺陷预测

7.3.1 解析模型

7.3.2 不同固相率的充型计算结果

7.3.3 不同铸型条件下凝固缺陷的预测

参考文献

《金属凝固过程数值模拟及应用》系统地介绍了计算机技术及网络技术在材料科学模拟研究中的应用。书中阐明了近年来在铸造模拟领域作者以及国内外的最新成果，详细介绍了：从简单形状零件的三维造型到实际模拟操作以及对模拟结果分析的全过程；现行模拟软件的使用方法与结果分析；大型合金钢锭铸造应力的解析；铝合金半固态压铸成形过程的模拟和模拟技术在生产实践中的应用。
帮助读者把流动、凝固过程数值模拟的方法应用于与铸造相关的科研和生产实际中，提高解决生产实际问题的能力。《金属凝固过程数值模拟及应用》可作为高等学校金属材料成形相关专业本科生和研究生的使用教材，也可供金属加工、铸造企业的技术工作者阅读参考。