有限元方法是解決工程問題的強(qiáng)有力的數(shù)值分析方法之一，《塑性成形數(shù)值模擬/普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材》在介紹剛塑性有限元相關(guān)理論及方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)就有限元模擬的關(guān)鍵技術(shù)、變形與傳熱耦合分析、微觀組織結(jié)構(gòu)演變模擬預(yù)測、材料模型建立及簡化方法進(jìn)行了闡述。在此基礎(chǔ)上，使用商用軟件DEFORM作為平臺介紹了剛塑性有限元軟件的應(yīng)用，并給出了一些工程問題的計算實例和相應(yīng)的分析結(jié)果。全書共分10章，第1章介紹了有限元模擬方法的發(fā)展、分類等基本知識；第2～第5章介紹了剛塑性有限元基本理論；第6章介紹了變形與傳熱耦合分析技術(shù)；第7章介紹了有限元模擬的關(guān)鍵技術(shù)；第8～第10章介紹了有限元建模方法、有限元軟件應(yīng)用，每章后配有相應(yīng)的思考題。
前言
第1章 緒論
1.1 概述
1.2 塑性成形工藝模擬及方法
1.2.1 塑性成形工藝的特點(diǎn)
1.2.2 塑性成形研究的目標(biāo)和任務(wù)
1.2.3 塑性成形模擬分析方法
1.3 塑性成形中的有限元法概述
1.3.1 塑性有限元法的分類
1.3.2 有限元法發(fā)展歷程與趨勢
思考題
第2章 數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)
2.1 變分法
2.1.1 泛函和泛函極值
2.1.2 彈性力學(xué)的變分原理
2.1.3 彈性理論的廣義變分原理
2.1.4 里茨（Ritz）法
2.2 加權(quán)余量法
2.2.1 加權(quán)余量法的基本思想
2.2.2 加權(quán)余量法的基本方法
2.3 非線性方程組求解方法
2.3.1 直接迭代法
2.3.2 牛頓拉弗森（Newton Raphson）迭代法
2.3.3 載荷增量法
2.3.4 增量迭代法
思考題
第3章 剛塑性有限元法原理
3.1 概述
3.2 剛塑性材料變形的變分原理
3.2.1 剛塑性變形的邊值問題
3.2.2 剛塑性變形的馬爾可夫（Markov）變分原理
3.2.3 剛塑性變形的廣義變分原理
3.3 塑性邊界條件及泛函
3.3.1 邊界條件
3.3.2 摩擦力計算模型
3.3.3 摩擦功率公式
3.4 剛性區(qū)的處理
思考題
第4章 平面應(yīng)變問題
4.1 概述
4.2 四節(jié)點(diǎn)四邊形單元
4.2.1 四節(jié)點(diǎn)四邊形單元的形函數(shù)
4.2.2 單元應(yīng)變率矩陣
4.3 剛塑性有限元列式
4.3.1 單元剛度方程
4.3.2 體積積分公式
4.3.3 整體剛度方程
4.4 接觸邊界條件的處理
4.4.1 接觸邊界的離散化
4.4.2 摩擦功率的有限元公式
4.4.3 速度約束條件的引入
4.5 剛塑性有限元分析求解步驟
4.5.1 剛塑性有限元分析方法
4.5.2 剛塑性有限元分析步驟
思考題
第5章 軸對稱問題與空間問題
5.1 概述
5.2 形函數(shù)與單元剛度方程
5.2.1 軸對稱單元
5.2.2 四面體單元
5.2.3 八節(jié)點(diǎn)六面體單元
5.2.4 軸對稱單元的有限元公式
5.2.5 六面體單元的有限元公式
5.3 接觸邊界條件的處理
5.3.1 接觸邊界的離散化
5.3.2 摩擦功率的有限元公式
思考題
第6章 變形與傳熱的耦合分析6.1 概述
6.2 塑性成形中傳熱問題的基本理論
6.2.1 含內(nèi)熱源的瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問題
6.2.2 初始條件和邊界條件
6.3 有限元公式與求解
6.3.1 傳熱問題的變分原理
6.3.2 有限元公式
6.3.3 瞬態(tài)傳熱問題的解法
6.4 耦合分析技術(shù)
6.4.1 耦合迭代法
6.4.2 分開迭代法
思考題
第7章 剛塑性有限元法實施中的關(guān)鍵技術(shù)
7.1 初始速度場確定
7.1.1 近似泛函法
7.1.2 直接迭代法
7.2 模具型腔的幾何描述
7.2.1 代數(shù)法
7.2.2 NURBS法
7.3 動態(tài)接觸邊界的自動處理技術(shù)
7.3.1 基于代數(shù)法的自由節(jié)點(diǎn)接觸模具的判斷
7.3.2 基于NURBS的自由節(jié)點(diǎn)接觸模具判斷
7.3.3 增量時間步長Δtm的確定
7.3.4 接觸節(jié)點(diǎn)的位置調(diào)整
7.3.5 邊界接觸節(jié)點(diǎn)的脫模判斷
7.4 有限元網(wǎng)格畸變與網(wǎng)格重分
7.4.1 網(wǎng)格重新劃分的判別準(zhǔn)則
7.4.2 網(wǎng)格重新劃分的技術(shù)方法
7.4.3 新舊網(wǎng)格間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
思考題
第8章 剛塑性有限元建模基礎(chǔ)
8.1 概述
8.2 材料屈服應(yīng)力模型
8.2.1 理想剛塑性材料
8.2.2 剛塑性硬化材料
8.2.3 剛塑性可壓縮材料
8.3 工件與模具接觸界面參數(shù)
8.3.1 模具與工件之間的摩擦
8.3.2 工件與模具之間的熱量傳遞
8.4 再結(jié)晶模型
8.4.1 熱變形中金屬的再結(jié)晶
8.4.2 動態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)模型
8.4.3 靜態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)模型
8.4.4 亞動態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)模型
思考題
第9章 剛（黏）塑性有限元模擬應(yīng)用
9.1 概述
9.2 鍛造成形工藝
9.2.1 大型鍛件自由鍛工藝模擬
9.2.2 模鍛
9.3 擠壓成形工藝
9.3.1 擠壓工藝簡介
9.3.2 半軸套管熱擠壓成形數(shù)值模擬與實驗
9.3.3 汽車半軸花鍵冷擠壓工藝數(shù)值模擬
9.4 軋制成形工藝
9.4.1 軋制成形工藝概述
9.4.2 中空鋼軋制過程數(shù)值模擬
9.5 其他
9.5.1 護(hù)環(huán)熱成形微觀組織模擬
9.5.2 大型核電SG水室封頭熱拉深成形
思考題
第10章 剛塑性有限元模擬軟件DEFORM
10.1 DEFORM 3D軟件簡介
10.1.1 DEFORM的發(fā)展史
10.1.2 DEFORM 3D軟件的特點(diǎn)
10.2 DEFORM 3D軟件的模塊結(jié)構(gòu)
10.2.1 前處理器
10.2.2 模擬處理器
10.2.3 后處理器
10.3 DEFORM 3D軟件功能介紹
10.3.1 操作圖標(biāo)的功能
10.3.2 前處理功能操作
10.3.3 后處理功能操作
10.4 DEFORM 3D軟件應(yīng)用實例
10.4.1 頂凸墊鍛壓成形模擬前處理
10.4.2 進(jìn)行求解計算
10.4.3 后處理
思考題
參考文獻(xiàn)
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