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
4.5.3J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
4.6.3J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 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