集成计算材料工程 模块化仿真平台的概念和应用PDF电子书下载

第Ⅰ部分 概念 1

第1章 引言 1

1.1 动机 1

1.2 什么是ICME 2

1.2.1 “一元系统”：I，C，M，E 3

1.2.2 “二元系统”：ME，IM，IE，IC，CE和CM 4

1.2.3 “三元系统”：CME，ICM，IME，ICE 6

1.2.4 “四元系统”：ICME 7

1.3 ICME的发展历程 8

1.4 当前实现ICME的努力 9

1.5 向模块标准化的ICME平台前进 11

1.6 本书内容 12

参考文献 13

第2章 平台的基本特征 16

2.1 概述 16

2.2 开放体系结构 21

2.3 模块化 22

2.3.1 单一模块 22

2.3.2 尺度的桥接 24

2.3.3 接口模块/服务 25

2.3.4 数据模块 26

2.4 标准化 27

2.5 基于网络的平台操作 28

2.6 平台概念的好处 29

2.6.1 对软件提供者的好处 29

2.6.2 对工业用户的好处 30

2.6.3 对科研、教育和知识管理的好处 30

2.7 使用测试算例验证 31

参考文献 32

第3章 先进模型、软件以及未来的改进 33

3.1 引言 33

3.2 现有模型和软件的回顾 34

3.3 在ICME框架内对模型和软件的要求 38

3.3.1 模型质量 38

3.3.2 改进数值和模型精度 39

3.3.3 单个模型的加速与分布式仿真 40

3.3.4 信息集成 43

3.4 单一模型在平台上运行的好处 44

3.4.1 初始条件质量的改进 44

3.4.2 材料数据质量的改进 45

3.4.3 材料局部等效性能的讨论 45

3.5 平台模型的强耦合和弱耦合 45

3.6 小结 46

参考文献 46

第4章 标准化 47

4.1 概述 47

4.2 几何形状和结果数据的标准化 48

4.2.1 扩展文件头 49

4.2.2 几何形状属性 50

4.2.3 场数据 50

4.3 材料数据 52

4.4 应用程序界面 55

4.4.1 USER＿MATERIAL＿TM子程序 57

4.4.2 USER＿MATERIAL＿HT子程序 59

4.4.3 USER＿EXPANSION子程序 60

4.4.4 USER＿PHASE＿CHANGE子程序 60

4.5 标准化的未来方向 62

参考文献 62

第5章 等效性能的预测 63

5.1 引言 63

5.2 具有周期性微观结构材料的均质化 64

5.2.1 一种非均质材料的静平衡问题 64

5.2.2 周期性和两级尺度描述 65

5.2.3 渐近均质化方法 67

5.3 具有随机微观结构材料的均质化 69

5.3.1 RVE的形貌分析和定义 69

5.3.2 RVE位置对等效弹性性能的影响 73

5.3.3 随机均质化 74

5.4 宏观结果的后处理：局部化 76

5.5 均质化模型：专为半晶态热塑性塑料开发的两级辐射均质化 77

5.5.1 非晶和多晶相的力学性能 78

5.6 虚拟材料测试 80

5.7 确定等效性能的工具 81

5.7.1 均质化工具HOMAT和其前处理器Mesh2Homat 81

5.7.2 虚拟测试的编程环境 82

5.8 例子 83

5.8.1 基于验证例子的方法比较 83

5.8.2 一种Fe-C-Mn钢的奥氏体—铁素体相变 84

5.8.3 随机均质化的应用：一个开孔金属泡沫材料的等效热导率 87

5.9 结论 89

参考文献 90

第6章 分布式仿真 93

6.1 动机 93

6.2 AixViPMaP？仿真平台架构 94

6.3 数据集成 97

6.4 基于互联网的仿真平台用户界面 100

参考文献 103

第7章 可视化 104

7.1 动机 104

7.2 标准化的后处理 105

7.3 集成的可视化 107

7.4 数据历程追溯 110

参考文献 112

第Ⅱ部分 应用 114

第8章 管线钢测试算例 114

8.1 引言 114

8.2 材料 115

8.3 工艺 116

8.3.1 工艺链概述 116

8.3.2 再加热 116

8.3.3 热轧 117

8.3.4 冷却和相变 117

8.3.5 U形和O形成型 118

8.3.6 焊接 118

8.4 试验 118

8.4.1 膨胀计试验 118

8.4.2 确定屈服流动曲线和动态DRX动力学的压缩试验 120

8.4.3 拉伸试验 120

8.4.4 焊接试验 120

8.5 实验工艺链 121

8.6 仿真模型和结果 122

8.6.1 再加热 122

8.6.2 热轧 127

8.6.3 冷却和相变 130

8.6.4 U成型和O成型 133

8.6.5 焊接 139

8.7 结论和经验 146

参考文献 146

第9章 齿轮零件测试算例 149

9.1 引言 149

9.2 材料 149

9.3 工艺链 150

9.3.1 概述 150

9.3.2 热轧和锻造 151

9.3.3 FP退火 152

9.3.4 机械加工 152

9.3.5 渗碳 152

9.3.6 激光焊接 152

9.4 试验步骤和结果 153

9.4.1 现象概述 153

9.4.2 动态再结晶和晶粒长大的特征 154

9.4.3 相变特征 154

9.4.4 在工艺链中粒子演化的研究 155

9.4.5 焊接深度的特征 156

9.5 仿真链和结果 157

9.5.1 仿真链概述 157

9.5.2 宏观工艺模拟 160

9.5.3 微观模拟 170

9.6 结论 174

参考文献 174

第10章 工程塑料零件测试算例 176

10.1 引言 176

10.2 材料 177

10.2.1 聚丙烯 177

10.3 工艺链 178

10.4 工艺链各个过程的模拟 179

10.4.1 半晶态热塑料的结晶过程 179

10.4.2 分子取向的形成 182

10.4.3 半晶态热塑料的等效力学性能 184

10.4.4 材料宏观力学行为 185

10.5 实际工艺链的实现 189

10.5.1 SigmaSoft软件 189

10.5.2 SphaeroSim软件 189

10.5.3 HOMAT软件 190

10.5.4 有限元Abaqus软件 190

10.5.5 仿真链 190

10.6 试验方法 192

10.7 结果 193

10.7.1 宏观过程模拟 194

10.7.2 微观结构模拟 194

10.7.3 等效力学性能 197

10.7.4 宏观零件的行为 203

10.8 结论 205

参考文献 206

第11章 织物增强金属活塞杆测试算例 208

11.1 引言 208

11.2 试验流程 209

11.2.1 编织工艺 210

11.2.2 熔模铸造工艺 211

11.3 仿真链 211

11.3.1 概述 211

11.3.2 编织工艺的仿真 212

11.3.3 编织结构的仿真 215

11.3.4 渗透工艺的仿真 217

11.3.5 固化微观结构的仿真 217

11.3.6 等效各向异性材料性质 219

11.3.7 零件的等效性质 224

11.4 结论 224

参考文献 225

第12章 不锈钢轴承套测试算例 227

12.1 引言 227

12.2 材料 228

12.2.1 概述 228

12.2.2 热物理性能 228

12.3 工艺过程 229

12.3.1 工艺链概述 229

12.3.2 铸造工艺 229

12.3.3 热处理工艺 230

12.3.4 机加工过程 230

12.3.5 应用过程 230

12.4 现象 231

12.4.1 对建模对象的概述 231

12.4.2 对各个现象的描述 231

12.5 仿真链 235

12.5.1 仿真工具 235

12.5.2 仿真流程 235

12.6 结果 236

12.6.1 宏观过程模拟 236

12.6.2 微观结构模拟 240

12.7 结论 243

参考文献 244

第13章 未来的ICME 245

13.1 必须面对的问题 245

13.2 经验和教训 248

13.3 未来方向 253

13.3.1 教育和培训 253

13.3.2 国际化、专业化和商业化 254

13.3.3 平台发展 255

13.4 结束语 257

参考文献 257