洪慧平編著的《金屬塑性成形數(shù)值模擬(高等學 校教材)(精)》在內容組成上，重點介紹金屬塑性成 形過程總體量、局部量和微觀量的分級模擬； 在模擬方法上，系統(tǒng)介紹有限元模擬的主要方法 (包括彈塑性、剛塑性、黏塑性有限元法)，特別針對 金屬塑性成形過程的特點，介紹材料參數(shù)和重要邊界 條件確定的基本流程，為合理建模提供技術基礎； 在模擬結果可靠性分析上，重點介紹各 類誤差源以及提高模擬精度的有效方法； 在實際應用上，結合大型模擬軟件Marc和 LARSTRAN詳細介紹軋制、鍛造、沖壓、擠壓和拉拔等 典型塑性加工過程的具體模擬萬法，使讀者能學以致 用。
本書為高等學校理工科專業(yè)(包括材料加工、機 械制造、冶金工程等)金屬塑性成形數(shù)值模擬及相關 課程的教材，也可供研究生及工程技術人員使用。
第1章 概論
1.1 金屬塑性成形概述
1.1.1 金屬塑性成形的基本概念
1.1.2 金屬塑性成形的基本分類
1.2 金屬塑性成形數(shù)值模擬的意義
1.3 金屬塑性成形數(shù)值模擬的主要任務
1.3.1 金屬塑性成形數(shù)值模擬的特點
1.3.2 金屬塑性成形數(shù)值模擬的主要任務
1.4 模擬的基本概念
1.4.1 模擬的定義
1.4.2 數(shù)值模擬與物理模擬的區(qū)別與聯(lián)系
1.5 金屬塑性成形問題的主要求解方法
1.5.1 有限元法
1.5.2 邊界元法
1.5.3 有限差分法
1.5.4 初等解析法
1.5.5 滑移線法
1.5.6 上、下界法
1.5.7 視塑性法
1.6 金屬塑性成形數(shù)值模擬的分級
1.6.1 金屬塑性成形的目標量
1.6.2 金屬塑性成形數(shù)學模型的分級
1.6.3 金屬塑性成形數(shù)值模擬的分級
1.7 金屬塑性成形數(shù)值模擬的應用及發(fā)展趨勢
1.7.1 金屬塑性成形數(shù)值模擬的應用
1.7.2 金屬塑性成形數(shù)值模擬的若干發(fā)展趨勢
思考題
第2章 有限元法的基本原理
2.1 有限元法的基本概念
2.2 工程問題有限元分析的流程
2.2.1 問題分類
2.2.2 數(shù)學模型
2.2.3 初步分析
2.2.4 有限元分析
2.2.5 檢查結果
2.2.6 期望修正
2.3 有限元法的計算步驟
2.3.1 有限元法計算的基本步驟
2.3.2 所需CPU時間
2.3.3 簡單算例分析
2.4 單元類型選擇及高斯積分法
2.5 非線性有限元的迭代算法
2.5.1 完全N-R方法
2.5.2 修正N-R方法
2.6 非線性迭代求解的收斂判據(jù)
思考題
第3章 金屬塑性成形非線性有限元分析
3.1 非線性的基本概念
3.1.1 非線性問題
3.1.2 3種非線性來源
3.2 材料非線性分析
3.2.1 彈塑性有限元法
3.2.2 剛塑性有限元法
3.2.3 黏塑性有限元法
3.3 幾何非線性分析
3.3.1 幾何非線性概述
3.3.2 坐標系
3.3.3 完全拉格朗日法與更新拉格朗日法
3.3.4 歐拉列式
3.3.5 任意歐拉-拉格朗日列式
3.4 接觸非線性分析
3.4.1 接觸問題的特點
3.4.2 接觸體的分類
3.4.3 接觸體的運動
3.4.4 接觸的描述方法
3.4.5 施加約束
3.4.6 摩擦模型
3.4.7 耦合接觸分析
3.4.8 接觸分析的網格自適應
3.4.9 接觸問題的若干數(shù)值方法
思考題
第4章 金屬塑性成形有限元模擬的若干關鍵技術
4.1 自動網格優(yōu)化技術
4.1.1 單元密度與單元幾何形態(tài)
4.1.2 自適應網格劃分
4.1.3 網格重劃分技術
4.2 隱式求解法與顯式求解法
4.3 熱力耦合分析方法
4.3.1 熱力耦合概念
4.3.2 熱力耦合求解方法
4.3.3 熱邊界條件
4.4 模擬結果的主要影響因素
4.4.1 有限元模擬的誤差源
4.4.2 提高模擬精度的措施
思考題
第5章 材料參數(shù)及邊界條件的確定方法
5.1 確定材料參數(shù)及邊界條件的基本流程
5.1.1 材料參數(shù)的分類
5.1.2 確定材料參數(shù)和邊界量的基本流程
5.2 流變應力、流變曲線的測定方法
5.2.1 流變應力、流變曲線
5.2.2 流變曲線測定的不確定性
5.2.3 流變曲線的描述
5.2.4 流變曲線的表達式
5.2.5 流變應力的測定方法
5.3 摩擦邊界條件的處理方法
5.3.1 摩擦
5.3.2 摩擦定律
5.3.3 摩擦系數(shù)和摩擦因子的測定方法
5.4 傳熱邊界條件的建立方法
5.4.1 熱傳遞
5.4.2 熱傳遞定律
5.4.3 變形熱與摩擦熱的確定方法
思考題
第6章 金屬塑性成形數(shù)值模擬應用舉例
6.1 概述
6.1.1 Marc有限元軟件簡介
6.1.2 Marc有限元分析的基本步驟
6.2 軋制過程數(shù)值模擬
6.2.1 問題提出
6.2.2 模擬方法
6.3 鍛造過程數(shù)值模擬
6.3.1 問題提出
6.3.2 模擬方法
6.4 沖壓過程數(shù)值模擬
6.4.1 問題提出
6.4.2 模擬方法
6.5 擠壓過程數(shù)值模擬
6.5.1 問題提出
6.5.2 模擬方法
6.6 拉拔過程數(shù)值模擬
6.6.1 問題提出
6.6.2 模擬方法
6.7 超塑性成形數(shù)值模擬
6.7.1 問題提出
6.7.2 模擬方法
思考題
第7章 金屬熱變形組織模擬應用舉例
7.1 概述
7.2 金屬熱變形組織模擬方法
7.2.1 熱變形過程動態(tài)組織模擬原理
7.2.2 熱變形組織模擬(STRUCSIM)計算流程
7.2.3 描述熱變形微觀組織的材料模型
7.3 LARSTRAN／STRUCSIM模擬組織的步驟
7.3.1 LARSTRAN有限元軟件簡介
7.3.2 LARSTRAN／STRUCSIM模擬組織的步驟
7.4 熱壓縮過程組織模擬
7.4.1 問題提出
7.4.2 模擬方法
7.5 板材軋制過程組織模擬
7.5.1 問題提出
7.5.2 模擬方法
7.6 孔型軋制過程組織模擬
7.6.1 問題提出
7.6.2 模擬方法
思考題
附錄
附錄1 有限元分析中常用的單位及換算表
附錄2 Marc中建立材料數(shù)據(jù)庫的方法
附錄3 LARSTRAN中建立材料數(shù)據(jù)庫的方法
參考文獻
索引
1.2 金屬塑性成形數(shù)值模擬的意義
金屬塑性成形作為制造技術的分支，其追求的目標是優(yōu)質、低耗、高效率地生產出用戶所需的產品。隨著國民經濟和科學技術的發(fā)展，人們對提高產品質量、降低成本、提高生產的安全性和可靠性以及環(huán)境保護等，提出了越來越高的要求，這就要求不斷地改進或優(yōu)化金屬塑性成形的生產工藝。
在金屬塑性成形技術的發(fā)展歷程中，人們曾長期依據(jù)經驗或者采用簡單假設的經驗公式或設計規(guī)則來制訂和改進工藝方案及設備的設計方案。例如，為了設計制造一臺大型設備，先制造一臺小型的，根據(jù)觀測和檢測的結果，再制造一臺中型的，然后再制造一臺大型的。在大型設備試生產一段時問后，再進行必要的修改。從工具設計、質量控制、生產線建設直至大型生產基地的決策等，早期多采用這種試湊法(trial and error)。
然而金屬塑性成形往往不是在一個塑性加工步驟中完成，而是由相互影響的多階段組成的�，F(xiàn)代化塑性成形工業(yè)(例如連續(xù)軋制生產線等)是一個由冶金、機械、電氣、自動控制和其他設施組成的高效率、高精度的綜合化學冶金、物理冶金、機械加工等的生產系統(tǒng)，而且工藝和設備不斷革新。人們發(fā)現(xiàn)，單純用試湊法已不能滿足要求。例如，異型斷面軋制孔型和復雜形狀的沖壓模具的設計及反復修改是一個很耗時費力的工作；一種產品的質量控制，從連鑄、連軋到成品生產線的協(xié)調性等都將受到眾多隨機因素的影響，人們很難做出正確的決策；連續(xù)、高速生產過程中，各因素之間的制約關系也很難進行準確檢測和判斷；有時，小型設備并不能反映大型設備的問題，如用窄帶鋼難以模擬寬帶鋼的板型問題，用小鍛件也難以模擬大型鍛件的內部組織變化情況，等等。
尤其是面對當今世界競爭激烈的市場，產品研發(fā)者在開發(fā)新產品或新工藝方面，必須在很短的時間內，有時是在缺乏前人經驗的情況下進行工作。由于產品的更新更加頻繁，材料更難以加工，且越來越多的復雜零件需要精密成形，而允許進行實物試驗的時問被大大縮短，因此必須采用更加先進的科學研究方法，從而有效地提高產品開發(fā)者的工作效率，以適應市場競爭的需要。
隨著計算機軟件和硬件技術的飛速發(fā)展，計算機數(shù)值模擬技術為有效分析和解決上述復雜問題提供了可能性。計算機數(shù)值模擬技術能在試驗、制造、試生產之前，對諸如規(guī)劃、試驗、設計等重大決策性問題提出預報性結論并能夠通過數(shù)值模擬對生產工藝及設備參數(shù)進行優(yōu)化。它可以解決試湊法耗時費力的問題、因素眾多難以決策的問題，并克服不能進行試驗的困難。
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