1 绪论 1
1.1 材料成形方法 1
1.2 材料成形数值模拟 2
1.2.1 控制方程的求解 2
1.2.2 数值模拟方法 3
1.2.3 数值模拟软件的构成 4
1.3 材料加工计算机集成制造系统 4
复习思考题 5
2 有限差分法及材料温度场的数值计算 6
2.1 材料热传递概述 6
2.1.1 热传递的基本方式 6
2.1.2 热传递的基本公式 8
2.2 有限差分法原理 10
2.2.1 数学基础 10
2.2.2 区域离散化 11
2.3 建立差分方程 13
2.3.1 内部节点差分方程 13
2.3.2 边界节点差分方程 18
2.3.3 三对角线线性方程组的解法 21
2.4 差分方程的稳定性和收敛性 22
2.4.1 显式差分方程的稳定性条件 23
2.4.2 隐式差分方程的稳定性条件 25
2.5 材料温度场差分方程有关参数的处理方法 26
2.5.1 热物性参数的选择 26
2.5.2 相变潜热的处理 27
2.5.3 空间网格尺寸和时间步长的选择 31
2.6 材料温度场的数值计算方法 32
2.6.1 单质材料一维温度场的计算 32
2.6.2 单质材料二维温度场的计算 33
2.6.3 复合材料二维温度场的计算 37
复习思考题 45
3有限元法的基本原理 46
3.1 概述 46
3.1.1 有限元法的基本概念 46
3.1.2 有限元法的特点 49
3.1.3 弹性力学的基本方程 50
3.2 弹性有限元分析的基本方法 52
3.2.1 离散化与单元特性 52
3.2.2 刚度法（位移法） 55
3.2.3 平面应力和应变问题 63
3.2.4 高阶单元的形函数 79
3.2.5 三维应力和应变问题 92
3.3 有限元刚度法的分析步骤及计算程序 97
3.3.1 刚度法的分析步骤 97
3.3.2 刚度法的计算程序 98
复习思考题 106
4 刚塑性有限元法 107
4.1 材料成形的塑性理论基础 108
4.1.1 应力、应变和应变速率 108
4.1.2 屈服准则 110
4.1.3 列维-密赛斯（Levy-Mises）方程 111
4.1.4 等效应力和等效应变 112
4.2 刚塑性材料的变分原理 112
4.2.1 刚塑性材料的边值问题 113
4.2.2 理想刚塑性材料的变分原理 113
4.2.3 刚塑性材料不完全广义变分原理 114
4.2.4 刚塑性可压缩材料的变分原理 116
4.2.5 塑性边界条件及其泛函 117
4.2.6 刚性区的处理 119
4.3 平面应变问题 120
4.3.1 离散化及相关矩阵 120
4.3.2 刚塑性有限元基本公式 123
4.3.3 刚塑性有限元分析方法 128
复习思考题 131
5 凝固微观组织模拟 132
5.1 概述 132
5.1.1 凝固组织的模拟尺度分类 133
5.1.2 凝固微观组织模拟的方法 133
5.2 确定性模拟方法 136
5.2.1 形核模型 136
5.2.2 生长模型 138
5.3 概率模拟方法 141
5.3.1 蒙特卡罗方法 141
5.3.2 元胞自动机方法 145
5.4 相场法 155
5.4.1 概述 155
5.4.2 相场模型的建立 156
5.4.3 相场模型数值求解方法 160
5.4.4 相场方法的特点及应用 160
复习思考题 163
6 铸造过程计算机模拟和工艺优化 164
6.1 铸造过程计算机模拟概述 164
6.1.1 铸造过程计算机模拟的内容和意义 164
6.1.2 铸造过程计算机模拟的原理 164
6.1.3 铸造过程计算机模拟技术的发展和应用 165
6.1.4 铸造过程计算机模拟软件 166
6.2 铸造过程模拟软件MAGMA 168
6.2.1 软件特点 168
6.2.2 软件模块 168
6.2.3 软件应用 169
6.3 铸造过程计算机模拟和工艺优化实例 170
6.3.1 转轮铸件的结构和参数 170
6.3.2 转轮的铸造工艺性分析和工艺方案确定 171
6.3.3 浇注系统的设计和优化 171
6.3.4 补缩系统的设计和优化 173
复习思考题 176
参考文献 177