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第1章 并行工程环境下铸造工艺CAD系统1

1.1 铸造工艺数据库的设计和实现1

1.1.1 工程数据库系统概述2

1.1.2 铸造工艺数据库设计3

1.2 基于Solid Edge平台的球铁铸造工艺设计7

1.2.1 铸造工艺参数设计8

1.2.2 冒口系统设计10

1.2.3 浇注系统设计17

1.2.4 集成铸造工艺CAD/CAE系统应用24

1.3 CAD/CAE/CAM技术在铸造模具上的应用27

1.4 铸造工程中并行工程的应用28

1.5 小结31

参考文献31

第2章 数值模拟的前后处理技术32

2.1 产品数据交换标准32

2.2 STL文件三维有限差分网格自动剖分34

2.2.1 STL文件格式34

2.2.2 网格剖分原理35

2.2.3 网格剖分程序设计36

2.2.4 网格剖分实例39

2.3 STL模型的变换与显示技术39

2.3.1 数据文件的读取40

2.3.2 数据文件的显示41

2.3.3 数据文件的变换44

2.4 凝固过程动态显示技术47

2.4.1 固相率文件的获得48

2.4.2 凝固过程及温度场动态显示49

2.4.3 连续存储文件的实现50

2.4.4 连续读取文件的实现51

2.4.5 后处理显示问题52

2.4.6 后处理程序与CAE系统的接口54

2.5 小结55

参考文献55

第3章 铸造充型过程数值模拟56

3.1 铸件充型计算的流体力学基础56

3.1.1 流体力学基本概念和定律56

3.1.2 流体力学的基本计算公式58

3.2 充型过程数值模拟的常用方法60

3.2.1 充型过程数值模拟特点60

3.2.2 充型过程数值模拟方法62

3.3 充型过程数值模拟的SOLA-VOF方法64

3.3.1 SOLA-VOF数学模型65

3.3.2 连续性方程和N-S方程的离散65

3.3.3 用SOLA方法求解速度场和压力场68

3.3.4 用VOF方法处理自由表面69

3.3.5 耦合充型过程温度场的计算70

3.3.6 其他问题的处理71

3.4 充型过程数值模拟实验研究与应用73

3.5 小结76

参考文献76

第4章 凝固过程温度场数值模拟及缩孔缩松预测78

4.1 凝固过程数值模拟传热学基础78

4.1.1 传热的基本方式78

4.1.2 热传导偏微分方程式80

4.1.3 初始条件和边界条件81

4.1.4 潜热处理82

4.2 传热方程的有限差分解法84

4.2.1 热传导解析常用数值计算方法85

4.2.2 有限差分方程的建立86

4.2.3 差分方程的稳定性87

4.3 提高显式计算的效率88

4.3.1 非均匀空间步长88

4.3.2 非均匀时间步长89

4.3.3 计算应用实例91

4.4 铸钢件缩孔缩松预测91

4.4.1 缩孔的分类及产生机理91

4.4.2 铸钢件缩孔缩松三维定量模拟法94

4.5 球墨铸铁件缩孔缩松预测96

4.5.1 球墨铸铁的凝固特点97

4.5.2 动态膨胀收缩叠加法98

4.6 小结100

参考文献100

第5章 铸件微观组织和机械性能数值模拟102

5.1 微观组织数值模拟方法102

5.1.1 决定论法103

5.1.2 随机论方法103

5.1.3 相场方法103

5.1.4 相场模型发展状况104

5.2 液态金属结晶的基本原理及影响因素104

5.2.1 液态金属结晶的驱动力105

5.2.2 液态金属的形核理论105

5.2.3 固/液相界面结构106

5.2.4 晶体的生长方式108

5.2.5 固/液相界面前方局部热流和成分变化对合金结晶的影响110

5.2.6 固/液相界面的形貌稳定性114

5.2.7 凝固过程中液态金属的流动114

5.2.8 铸件结晶组织的形成及影响因素115

5.3 微观组织模拟的数学物理模型117

5.3.1 形核模型117

5.3.2 树枝状晶体的生长方向119

5.3.3 铸件凝固过程中传输现象的宏/微观统一模型121

5.3.4 液态金属的流动模型124

5.3.5 树枝状晶体生长的速度模型125

5.3.6 二次树枝状晶体臂的粗化机理127

5.3.7 二次树枝状晶体臂间距与机械性能的关系128

5.4 铝合金铸件随机论与决定论方法128

5.4.1 形核模型129

5.4.2 树枝状晶体生长的动力学模型129

5.4.3 试验研究130

5.5 相场模拟方法131

5.5.1 纯物质的相场模型132

5.5.2 树枝状晶体生长的三维相场模型134

5.5.3 多晶粒的相场模型136

5.6 铝合金试块微观组织模拟研究139

5.6.1 形核模型分析139

5.6.2 试块的微观组织和机械性能140

5.7 小结146

参考文献146

第6章 网络化凝固过程数值模拟148

6.1 全新的服务提供者ASP148

6.1.1 ASP的概念148

6.1.2 ASP的发展概况149

6.1.3 ASP需要解决的问题150

6.2 网络化凝固模拟分析系统设计151

6.2.1 文件管理模块及前处理模块151

6.2.2 核心计算模块153

6.2.3 后处理模块155

6.2.4 网络安全和系统管理模块156

6.3 基于网络的凝固过程仿真系统网站的建立156

6.3.1 系统方案选择157

6.3.2 网络化凝固模拟网站159

6.4 小结164

参考文献165

第7章 T型试件温度场计算166

7.1 软件工程166

7.2 T型试件温度场数值模拟上机实验169

7.3 凝固过程温度场数值模拟参考程序170

7.4 小结187

参考文献187