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序
目次
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《金屬塑性成形計算機模擬基礎理論及應用》共分7章，介紹了金屬塑性成形概論、塑性成形過程計算機模擬、塑性成形工藝模擬理論及應用、金屬斷裂行為數值模擬及應用、冷成形工藝回彈分析及精度控制、金屬熱加工相變模擬理論及應用、模具磨損數值仿真及應用。書中理論與應用相結合，輔以應用案例，便於讀者掌握。
本書可作為高等院校材料類專業的研究生教材，也可供塑性成形領域的工程技術人員和研究人員參考。
本書可作為高等院校材料類專業的研究生教材，也可供塑性成形領域的工程技術人員和研究人員參考。
名人/編輯推薦
作者有豐富的理論與實踐經驗，書中理論與實踐相結合。
序
塑性成形作為一種重要的金屬材料加工方法，在加工製造行業中應用廣泛。由於金屬塑性成形過程的複雜性，傳統基於經驗的“試錯”設計方法周期長、成本高，產質量量不容易得到保證，已基本被市場淘汰。隨著計算機軟硬件技術及專業理論認識的進一步提高，計算機模擬技術獲得了飛速發展，為金屬塑性成形工藝及模具設計、產質量量控制等帶來了革命性的變革。產品研發人員借助計算機模擬就可以預測材料成形過程中的缺陷，及時修改和優化設計，減少物理試驗次數，降低生產成本，縮短產品開發周期，使產品更早地投入市場，提高企業的核心競爭力。
編著者從2000年以來進行了一些塑性成形工藝計算機模擬的淺顯研究工作，也長期從事金屬塑性成形數值模擬的一線教學工作，並在2011年出版了一本《DEFORM-3D塑性成形CAE應用教程》，應用情況較好，在2020年完成了第2次修訂。不過應用教程更多的是從軟件怎麼使用為出發點進行編寫的，並不能解決很多課堂上下與學生討論到的塑性成形計算機模擬更深層次問題。因此，本書的編寫一方面比較系統地總結金屬塑性成形計算機模擬的基礎理論，另一方面結合自己從事的相關案例，給讀者在金屬塑性成形計算機模擬上提供一個更直觀的應用表示，方便大家能夠具體開展工藝分析，為塑性成形領域的工程技術人員和研究生提供一些參考。本書的編寫過程，是一個理論的學習過程，對編著者也是一種提高。
本書共分7章，第1章介紹了金屬塑性成形概論；第2章介紹了塑性成形過程計算機模擬；第3章介紹了塑性成形工藝模擬理論及應用；第4章介紹了金屬斷裂行為數值模擬及應用；第5章介紹了冷成形工藝回彈分析及精度控制；第6章介紹了金屬熱加工相變模擬理論及應用；第7章介紹了模具磨損數值仿真及應用。
本書由重慶理工大學胡建軍和劉妤，西南大學郭寧，重慶理工大學李暉、周濤編著，教學團隊的研究生參與了部分圖形繪製工作。由於作者水平有限，時間也較倉促，書中難免有紕漏之處，歡迎廣大讀者、同行批評斧正。
編著者
編著者從2000年以來進行了一些塑性成形工藝計算機模擬的淺顯研究工作，也長期從事金屬塑性成形數值模擬的一線教學工作，並在2011年出版了一本《DEFORM-3D塑性成形CAE應用教程》，應用情況較好，在2020年完成了第2次修訂。不過應用教程更多的是從軟件怎麼使用為出發點進行編寫的，並不能解決很多課堂上下與學生討論到的塑性成形計算機模擬更深層次問題。因此，本書的編寫一方面比較系統地總結金屬塑性成形計算機模擬的基礎理論，另一方面結合自己從事的相關案例，給讀者在金屬塑性成形計算機模擬上提供一個更直觀的應用表示，方便大家能夠具體開展工藝分析，為塑性成形領域的工程技術人員和研究生提供一些參考。本書的編寫過程，是一個理論的學習過程，對編著者也是一種提高。
本書共分7章，第1章介紹了金屬塑性成形概論；第2章介紹了塑性成形過程計算機模擬；第3章介紹了塑性成形工藝模擬理論及應用；第4章介紹了金屬斷裂行為數值模擬及應用；第5章介紹了冷成形工藝回彈分析及精度控制；第6章介紹了金屬熱加工相變模擬理論及應用；第7章介紹了模具磨損數值仿真及應用。
本書由重慶理工大學胡建軍和劉妤，西南大學郭寧，重慶理工大學李暉、周濤編著，教學團隊的研究生參與了部分圖形繪製工作。由於作者水平有限，時間也較倉促，書中難免有紕漏之處，歡迎廣大讀者、同行批評斧正。
編著者
目次
第1章金屬塑性成形概論1
1.1金屬塑性成形技術1
1.2金屬塑性成形的方法3
1.3金屬塑性成形理論發展12
1.4金屬塑性成形的物理基礎13
1.4.1金屬的晶體結構和組織13
1.4.2金屬塑性成形性能和基本規律18
1.4.3金屬塑性變形機理22
1.4.4影響塑性和變形抗力的因素26
1.4.5塑性變形對金屬組織和性能的影響28
1.5塑性成形計算機模擬技術30
1.5.1金屬塑性成形CAE30
1.5.2國內外CAE軟件現狀30
1.5.3典型軟件及功能31
第2章塑性成形過程計算機模擬33
2.1塑性成形計算機模擬軟件33
2.1.1塑性成形計算機模擬33
2.1.2塑性成形模擬的特點33
2.1.3塑性成形計算機模擬軟件的模塊結構35
2.2塑性成形模擬基本過程35
2.2.1建立幾何模型35
2.2.2建立計算模型36
2.2.3求解63
2.2.4後處理66
2.3塑性成形工藝模擬結果66
2.3.1工藝預測66
2.3.2成形缺陷69
2.4計算精度的提高及工藝優化71
第3章塑性成形工藝模擬理論及應用75
3.1塑性成形力學基礎75
3.1.1應力、應變和應變率75
3.1.2應力-應變曲線78
3.1.3塑性成形受力分析80
3.1.4屈服準則84
3.1.5本構方程85
3.1.6傳熱分析89
3.1.7模具應力分析90
3.2塑性成形工藝有限元92
3.2.1塑性有限元法92
3.2.2黏塑性有限元93
3.2.3剛黏塑性材料的本構關係93
3.2.4塑性有限元求解過程96
3.3塑性成形工藝模擬應用99
3.3.1塑性成形工藝計算機模擬99
3.3.2檔位齒輪成形工藝計算及優化100
第4章金屬斷裂行為數值模擬及應用105
4.1金屬的斷裂105
4.1.1材料的斷裂105
4.1.2塑性成形金屬的斷裂108
4.1.3斷裂機理112
4.2斷裂分析方法115
4.2.1破裂分析115
4.2.2金屬可成形性的經驗準則116
4.3延性斷裂準則116
4.3.1常見延性斷裂準則116
4.3.2斷裂準則的測定方法118
4.4金屬斷裂行為模擬應用120
4.4.1斷裂數值模擬典型應用120
4.4.2精密衝裁過程計算機模擬121
第5章冷成形工藝回彈分析及精度控制123
5.1回彈123
5.1.1回彈現象123
5.1.2彈塑性材料加卸載123
5.1.3冷成形工藝精度控制124
5.2彈塑性有限元125
5.2.1彈塑性有限元的發展125
5.2.2彈塑性有限元理論基礎126
5.2.3彈塑性有限元法求解127
5.3冷成形工藝回彈分析應用128
5.3.1冷成形工藝回彈分析128
5.3.2冷成形直齒錐齒輪齒形回彈分析及凹模修形130
第6章金屬熱加工相變模擬理論及應用134
6.1計算模型134
6.2溫度計算135
6.3相變計算136
6.3.1相與相圖136
6.3.2過冷奧氏體等溫轉變曲線140
6.3.3過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線141
6.3.4相變模型143
6.3.5鋼的熱處理144
6.3.6體積改變146
6.3.7滲碳模擬148
6.4應變計算151
6.4.1本構方程151
6.4.2等向強化和隨動強化154
6.5金屬熱加工相變模擬應用155
6.5.1金屬熱加工相變計算機模擬155
6.5.2熱加工相變模擬過程設置157
6.5.3大型齒圈熱處理相變模擬157
第7章模具磨損數值仿真及應用161
7.1模具磨損161
7.1.1摩擦磨損過程161
7.1.2磨損的失效機理162
7.2磨損模型164
7.2.1Archard磨損模型164
7.2.2Archard修正模型165
7.2.3Archard回火軟化磨損模型166
7.3模具磨損數值仿真實例166
參考文獻169
1.1金屬塑性成形技術1
1.2金屬塑性成形的方法3
1.3金屬塑性成形理論發展12
1.4金屬塑性成形的物理基礎13
1.4.1金屬的晶體結構和組織13
1.4.2金屬塑性成形性能和基本規律18
1.4.3金屬塑性變形機理22
1.4.4影響塑性和變形抗力的因素26
1.4.5塑性變形對金屬組織和性能的影響28
1.5塑性成形計算機模擬技術30
1.5.1金屬塑性成形CAE30
1.5.2國內外CAE軟件現狀30
1.5.3典型軟件及功能31
第2章塑性成形過程計算機模擬33
2.1塑性成形計算機模擬軟件33
2.1.1塑性成形計算機模擬33
2.1.2塑性成形模擬的特點33
2.1.3塑性成形計算機模擬軟件的模塊結構35
2.2塑性成形模擬基本過程35
2.2.1建立幾何模型35
2.2.2建立計算模型36
2.2.3求解63
2.2.4後處理66
2.3塑性成形工藝模擬結果66
2.3.1工藝預測66
2.3.2成形缺陷69
2.4計算精度的提高及工藝優化71
第3章塑性成形工藝模擬理論及應用75
3.1塑性成形力學基礎75
3.1.1應力、應變和應變率75
3.1.2應力-應變曲線78
3.1.3塑性成形受力分析80
3.1.4屈服準則84
3.1.5本構方程85
3.1.6傳熱分析89
3.1.7模具應力分析90
3.2塑性成形工藝有限元92
3.2.1塑性有限元法92
3.2.2黏塑性有限元93
3.2.3剛黏塑性材料的本構關係93
3.2.4塑性有限元求解過程96
3.3塑性成形工藝模擬應用99
3.3.1塑性成形工藝計算機模擬99
3.3.2檔位齒輪成形工藝計算及優化100
第4章金屬斷裂行為數值模擬及應用105
4.1金屬的斷裂105
4.1.1材料的斷裂105
4.1.2塑性成形金屬的斷裂108
4.1.3斷裂機理112
4.2斷裂分析方法115
4.2.1破裂分析115
4.2.2金屬可成形性的經驗準則116
4.3延性斷裂準則116
4.3.1常見延性斷裂準則116
4.3.2斷裂準則的測定方法118
4.4金屬斷裂行為模擬應用120
4.4.1斷裂數值模擬典型應用120
4.4.2精密衝裁過程計算機模擬121
第5章冷成形工藝回彈分析及精度控制123
5.1回彈123
5.1.1回彈現象123
5.1.2彈塑性材料加卸載123
5.1.3冷成形工藝精度控制124
5.2彈塑性有限元125
5.2.1彈塑性有限元的發展125
5.2.2彈塑性有限元理論基礎126
5.2.3彈塑性有限元法求解127
5.3冷成形工藝回彈分析應用128
5.3.1冷成形工藝回彈分析128
5.3.2冷成形直齒錐齒輪齒形回彈分析及凹模修形130
第6章金屬熱加工相變模擬理論及應用134
6.1計算模型134
6.2溫度計算135
6.3相變計算136
6.3.1相與相圖136
6.3.2過冷奧氏體等溫轉變曲線140
6.3.3過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線141
6.3.4相變模型143
6.3.5鋼的熱處理144
6.3.6體積改變146
6.3.7滲碳模擬148
6.4應變計算151
6.4.1本構方程151
6.4.2等向強化和隨動強化154
6.5金屬熱加工相變模擬應用155
6.5.1金屬熱加工相變計算機模擬155
6.5.2熱加工相變模擬過程設置157
6.5.3大型齒圈熱處理相變模擬157
第7章模具磨損數值仿真及應用161
7.1模具磨損161
7.1.1摩擦磨損過程161
7.1.2磨損的失效機理162
7.2磨損模型164
7.2.1Archard磨損模型164
7.2.2Archard修正模型165
7.2.3Archard回火軟化磨損模型166
7.3模具磨損數值仿真實例166
參考文獻169
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