热处理工艺数值模拟技术PDF电子书下载

第1章概述 1

1.1引言 1

1.2虚拟热处理的基本概念 2

1.3淬火工艺模拟技术的国内外研究现状 3

1.3.1国外淬火工艺模拟研究现状 3

1.3.2国内淬火工艺模拟研究现状 3

1.3.3国内外的热处理软件包 4

1.3.4热处理过程的优化 6

1.4淬火过程数值模拟的难点及存在的问题 7

第2章淬火工艺温度场模拟技术 9

2.1引言 9

2.2淬火过程导热偏微分方程 10

2.2.1温度场控制方程 10

2.2.2初始条件 10

2.2.3边界条件 11

2.3瞬态温度场的变分 12

2.3.1平面瞬态温度场的变分 12

2.3.2轴对称瞬态温度场的变分 18

2.4瞬态温度场的求解 19

2.4.1差分方法 19

2.4.2系数矩阵的存储方法 20

2.4.3温度场数值振荡问题 21

2.5热物性参数的选择 28

2.6温度场计算流程框图 28

2.7温度场有限元模拟程序验证 30

2.7.1变热导率定常内热的一维稳态热传导问题 30

2.7.2无内热二维瞬态热传导问题 31

本章小结 33

第3章淬火工艺相变过程模拟技术 34

3.1引言 34

3.2TTT曲线 35

3.3相变过程的数学模型 35

3.3.1扩散型转变 35

3.3.2非扩散型转变 36

3.3.3马氏体相变温度的计算 36

3.3.4贝氏体相变温度的计算 37

3.3.5相变潜热的计算与处理 37

3.4 Scheil叠加法则 37

3.5杠杆定律 39

3.6淬火过程的相变塑性 40

3.7淬火力学性能计算 41

3.8组织场模拟流程框图 41

3.9 P20端淬工艺模拟与实验研究 43

3.9.1端淬工艺模拟 43

3.9.2端淬实验研究 44

3.9.3相变潜热对温度场和组织场的影响 52

本章小结 53

第4章淬火过程冷却曲线的采集及介质传热系数的计算 55

4.1引言 55

4.2计算模型及计算方法 56

4.2.1计算模型的建立 56

4.2.2传热系数优化区间的确定 56

4.2.3传热系数最佳值的确定 58

4.2.4黄金分割法迭代次数的分析 60

4.3传热系数的求解 61

4.4实验装置 65

4.4.1实验工装 65

4.4.2热电偶 66

4.4.3热电偶调理板 68

4.4.4数据采集卡 68

4.5冷却曲线的采集及传热系数计算 71

本章小结 76

第5章淬火过程应力/应变场的模拟技术 78

5.1引言 78

5.2淬火过程力学基本方程 79

5.3热弹塑性本构关系 80

5.3.1弹性区的应力应变关系 80

5.3.2塑性区的应力应变关系 82

5.3.3过渡区的弹塑性比例系数的计算 84

5.4应力/应变场有限元基本理论与技术 86

5.4.1单元和形函数 86

5.4.2单元应变速率矩阵 87

5.4.3等效应变速率矩阵 89

5.4.4边界条件 89

5.5热弹塑性问题求解 89

5.5.1变分方程及刚度矩阵 89

5.5.2增量变刚阵方法 90

5.5.3迭代收敛准则 92

5.6预应力淬火过程的应力、应变计算 92

5.7应力、应变计算流程图 94

5.8应力/应变计算程序检验 95

本章小结 98

第6章淬火过程温度、相变和应力的耦合分析 100

6.1引言 100

6.2耦合分析程序流程框图 102

6.3耦合分析有限元模型 103

6.4温度、相变及应力应变耦合分析 104

6.4.1温度场的模拟 104

6.4.2组织场的模拟 106

6.4.3应力/应变场模拟 108

6.5弹塑性区域的演变 115

6.6淬火零件的变形 117

本章小结 119

第7章渗碳工艺有限元模拟关键技术研究 121

7.1引言 121

7.2渗碳工艺有限元模拟 123

7.2.1基本条件 123

7.2.2瞬态浓度场的变分 123

7.2.3有限差分法 130

7.2.4浓度场的数值振荡问题 131

7.3有限元模拟程序的实验验证 132

7.3.1圆柱体的实验与模拟 132

7.3.2齿轮的实验与模拟 133

第8章基于MC方法的组织模拟关键技术研究 139

8.1晶粒长大MC Potts模型模拟关键技术 139

8.1.1传统晶粒长大模型关键技术 139

8.1.2对传统晶粒长大Exxon MC Potts模型的改进 141

8.1.3新模型模拟计算机算法流程 149

8.2再结晶MC Potts新模型模拟关键技术 150

8.2.1 传统再结晶模型关键技术 150

8.2.2再结晶新模型模拟流程 151

本章小结 152

第9章气体淬火过程工艺参数的优化 153

9.1引言 153

9.2曲面响应模型 153

9.3回归模型的方差分析 154

9.4逐步回归分析 156

9.5气体淬火工艺及工艺参数评估 157

9.5.1气体淬火技术 157

9.5.2有限元模型 158

9.5.3目标函数的建立 158

9.5.4工艺参数评估 159

9.6阶段性传热系数模型 161

9.6.1设计变量的确定 161

9.6.2 Box-Behnken实验设计 162

9.6.3响应曲面的拟合 164

9.6.4优化目标函数的建立 166

9.6.5工艺参数的优化结果 166

9.7区域性传热系数模型 170

9.7.1设计变量的确定 170

9.7.2中心复合实验设计 171

9.7.3响应曲面的拟合 173

9.7.4优化目标函数的建立 175

9.7.5工艺参数的优化结果 176

本章小结 179

参考文献 182