编著还有：张士宏、肖寒、李毅波

前言

第1章 绪论 1

1.1 有限元法的特点与发展过程 1

1.2 有限元法在塑性加工领域的应用 1

1.3 有限元法的基本问题 2

1.4 有限元法的发展趋势 4

1.5 msc.marc有限元软件的特点 6

第2章 有限元法的基本理论 7

2.1 有限元法概述 7

2.1.1 有限元法的基本思想 7

2.1.2 有限元法分析计算的思路和做法 7

2.1.3 有限元分析的基本方法 8

2.1.4 学习有限元法所需的理论基础 11

2.2 塑性有限元法分类 11

2.2.1 弹塑性有限元法 11

2.2.2 刚塑性有限元法 13

2.3 非线性方程组的数值解法 15

第3章 msc.marc在材料加工过程中的一些常用技术 18

3.1 变形的描述 18

3.1.1 定义 18

.3.1.2 eulerian坐标和lagrangian坐标 18

3.1.3 eulerian网格和lagrangian网格 19

3.1.4 lagrangian网格畸变的处理方式 22

3.2 局部自适应网格细划分 22

3.2.1 自适应网格细划分准则 22

3.2.2 局部自适应网格细划分的数量 24

3.2.3 局部网格自适应实例分析 25

3.3 网格重划分 27

3.3.1 网格重划分器 27

3.3.2 网格重划分准则 28

3.3.3 网格重划分数量 28

3.3.4 网格重划分实例分析 28

3.4 预状态分析 31

3.4.1 预状态分析的基本功能 31

3.4.2 预状态分析应用实例 31

3.5 重启动分析 36

3.5.1 重启动分析的基本步骤 37

3.5.2 重启动分析实例 37

3.6 热－结构耦合分析 39

3.6.1 热－结构耦合分析的基本概念 39

3.6.2 热－结构耦合分析的基本过程 41

3.7 小结 42

第4章 异型结构件增量弯曲成形有限元模拟 43

4.1 引言 43

4.2 增量弯曲成形原理 43

4.3 异型结构件有限元模型的建立 44

4.3.1 几何模型 44

4.3.2 单元网格划分 45

4.3.3 定义材料特性 55

4.3.4 定义接触条件 57

4.3.5 定义边界条件 62

4.3.6 定义载荷工况 63

4.3.7 定义作业参数并提交运行 66

4.4 单筋条结构件变形模拟结果分析 70

4.4.1 单筋条结构件回弹分析 70

4.4.2 应变分布 75

4.5 单筋结构件失稳模拟结果分析 77

4.5.1 i形单筋结构件失稳分析 77

4.5.2 t形单筋结构件失稳分析 80

4.5.3 j形单筋结构件失稳分析 80

4.6 单筋结构件翘曲模拟结果分析 82

4.6.1 i形单筋结构件翘曲分析 82

4.6.2 t形单筋结构件翘曲分析 84

4.6.3 j形单筋结构件翘曲分析 86

4.7 有限元模拟对工程的指导作用 86

4.7.1 特征直线方程的建立 87

4.7.2 自适应增量成形工艺知识库总体结构 89

4.7.3 自适应增量成形工艺知识库参数获取方法 90

4.7.4 应用与验证 91

4.8 小结 91

第5章 整体壁板滚弯成形有限元模拟 93

5.1 引言 93

5.2 滚弯成形原理 93

5.3 滚弯成形有限元模型的建立 94

5.3.1 几何模型 94

5.3.2 单元网格划分 94

5.3.3 定义材料特性 105

5.3.4 定义接触条件 107

5.3.5 定义边界条件 111

5.3.6 定义载荷工况 114

5.3.7 定义作业参数并提交运行 115

5.4 整体壁板滚弯成形模拟结果分析 116

5.4.1 壁板应力分析 116

5.4.2 壁板应变分析 126

5.4.3 三辊作用力分析 133

5.4.4 回弹分析 134

5.5 小结 136

第6章 镁合金型材绕弯成形有限元模拟 137

6.1 引言 137

6.2 绕弯成形原理 137

6.3 材料性能曲线测定 139

6.3.1 材料性能测定 139

6.3.2 材料的物理属性 140

6.4 绕弯成形有限元模型的建立 142

6.4.1 几何模型 142

6.4.2 单元网格划分 146

6.4.3 初始条件 150

6.4.4 边界条件 151

6.4.5 模具加载条件 153

6.4.6 材料的物理属性 157

6.4.7 定义工况 163

6.4.8 定义作业参数 165

6.4.9 求解 167

6.5 镁合金型材绕弯成形模拟结果分析 167

6.5.1 回弹分析 167

6.5.2 温度对成形的影响 176

6.5.3 成形质量分析 179

6.5.4 创建动画 184

6.6 小结 186

第7章 金属轧制成形的有限元模拟 188

7.1 材料的变形抗力 188

7.1.1 冷轧变形抗力模型 188

7.1.2 热轧变形抗力模型 189

7.1.3 marc中对变形抗力模型的处理方式 190

7.2 轧制力能参数的计算 191

7.2.1 轧制力的计算及影响因素 191

7.2.2 marc计算轧制力的方式 193

7.3 板厚、板形、宽展的计算 194

7.3.1 板厚 194

7.3.2 板形 194

7.3.3 宽展 196

7.3.4 marc计算板厚、板形的方法 198

7.4 轧制过程温度的计算 199

7.4.1 热轧过程的基本传热方程与边界条件 199

7.4.2 热轧过程热-结构耦合分析的边界条件 199

7.4.3 热轧过程热－结构耦合在marc中的实现 200

7.5 轧制成形分析应用实例 200

7.5.1 案例说明 200

7.5.2 模型的简化 202

7.5.3 第一道次轧制仿真 202

7.5.4 第二道次轧制仿真 216

7.5.5 轧制过程的三维热－结构耦合分析 224

7.6 小结 234

第8章 镁合金板材异步轧制数值模拟 235

8.1 引言 235

8.2 板材异步轧制基本原理 235

8.3 板材异步轧制有限元模型的建立 236

8.3.1 几何模型建立 236

8.3.2 单元网格划分 236

8.3.3 材料特性定义 248

8.3.4 接触条件定义 251

8.3.5 初始条件定义 256

8.3.6 载荷工况定义 256

8.3.7 定义作业参数并提交运行 258

8.4 镁合金板材异步轧制模拟结果分析 260

8.4.1 板材异步轧制过程金属流动分析 261

8.4.2 板材异步轧制等效应变场分布 262

8.4.3 板材异步轧制等效应力场分布 263

8.4.4 板材异步轧制温度场分布 264

8.5 不同工艺参数对板材异步轧制过程的影响 264

8.5.1 不同轧辊转速比对异步轧制的影响 264

8.5.2 摩擦因素对板材异步轧制的影响 268

8.5.3 坯料温度对板材异步轧制的影响 273

8.5.4 轧辊温度对板材异步轧制的影响 276

8.5.5 压下率对板材异步轧制的影响 278

8.6 小结 283

第9章 三辊行星轧制成形有限元模拟 284

9.1 引言 284

9.2 三辊行星轧制成形基本原理 284

9.3 旋轧成形有限元模型的建立 285

9.3.1 建立轧辊芯棒小车坯料有限元模型 285

9.3.2 几何参数的定义 293

9.3.3 材料特性的定义 294

9.3.4 连接控制的定义 295

9.3.5 接触体和接触表的定义 296

9.3.6 初始条件的确定 305

9.3.7 边界条件的定义 305

9.3.8 工况的定义 307

9.3.9 定义作业参数并提交运行 309

9.4 旋轧成形变形规律模拟结果分析 311

9.4.1 坯料三角形效应分析 311

9.4.2 坯料受力特征分析 313

9.4.3 运动轨迹分析 314

9.4.4 接触特征规律 316

9.4.5 坯料纵向运动的变形段 317

9.5 旋轧成形温度场模拟结果分析 318

9.5.1 旋轧成形过程的温度场分布 318

9.5.2 坯料上一点的温度变化 319

9.5.3 坯料横切面温度场分布 320

9.5.4 坯料切面圆周温度变化 322

9.5.5 旋轧成形应变速率特点分析 323

9.6 小结 324

第10章 管材液压成形有限元分析实例 325

10.1 引言 325

10.2 管材液压成形原理 325

10.3 管材液压成形有限元模型的建立 326

10.3.1 几何模型 326

10.3.2 单元网格的划分 332

10.3.3 材料特性的定义 336

10.3.4 几何特性的定义 339

10.3.5 接触条件的定义 341

10.3.6 边界条件的定义 345

10.3.7 载荷工况的定义 346

10.3.8 定义作业参数并提交运行 347

10.4 管材液压成形模拟结果分析 351

10.4.1 壁厚分布 352

10.4.2 应变分布 354

10.5 小结 357

第11章 涡轮盘闭模锻造中组织演变的有限元模拟 358

11.1 概述 358

11.2 组织演变的有限元计算 358

11.2.1 组织演变模型 358

11.2.2 用户子程序二次开发 359

11.3 有限元模型的建立 364

11.3.1 几何模型 365

11.3.2 材料模型 377

11.3.3 接触条件 382

11.3.4 初始条件 386

11.3.5 网格重划分 386

11.3.6 定义工况 387

11.3.7 定义作业参数 389

11.3.8 提交作业 392

11.4 结果分析 392

11.4.1 温度场 393

11.4.2 等效应变场 394

11.4.3 流线场 395

11.4.4 组织场 396

11.5 小结 398

第12章 铜盘管退火过程温度场有限元模拟 399

12.1 引言 399

12.2 铜盘管退火工艺过程 399

12.2.1 铜盘管退火工艺概述 399

12.2.2 铜盘管退火过程的传热分析 400

12.2.3 铜盘管退火过程传热学理论 401

12.2.4 铜盘管退火过程关键参数分析 403

12.3 铜盘管退火温度场有限元模型的建立 404

12.3.1 几何模型 404

12.3.2 单元网格划分 405

12.3.3 材料特性定义 422

12.3.4 初始条件的定义 428

12.3.5 边界条件的定义 429

12.3.6 载荷工况的定义 444

12.3.7 定义作业参数并提交运行 445

12.4 铜盘管退火温度场模拟结果分析 446

12.4.1 铜盘管退火温度场云图 446

12.4.2 铜盘管热点与冷点温度演变历史 449

12.4.3 铜盘管径向和轴向温度分布 450

12.4.4 分析与讨论 453

12.5 小结 454

第13章 管道对接焊有限元模拟 455

13.1 引言 455

13.2 热－力耦合有限元法 455

13.2.1 热传导问题的控制方程 455

13.2.2 热传导问题的有限元描述 456

13.2.3 热应力问题的有限元描述 457

13.3 管道焊接模拟前处理 458

13.3.1 网格划分 459

13.3.2 定义几何属性 467

13.3.3 定义材料属性 467

13.3.4 设置焊接路径和填充焊料 469

13.3.5 添加边界条件和初始条件 472

13.3.6 定义工况 478

13.3.7 定义作业参数 480

13.4 后处理结果分析 482

13.4.1 焊接温度场分析 482

13.4.2 管道焊接残余应力 486

13.4.3 管道焊后变形分析 489

13.5 小结 490

参考文献 491