本書為高等教育“十三五”規(guī)劃教材，作者結合常用材料成形方法（鑄造、沖壓、鍛造、焊接和塑料注射）介紹數(shù)值模擬的基本概念、原理、技術、方法和應用，內容主要包括有限元與有限差分法基礎，金屬鑄造、沖壓、鍛壓、焊接和塑料注射成形數(shù)值模擬所涉及的相關理論、數(shù)值方法、實現(xiàn)過程、應用案例等。
本書是為高等院校材料成形與控制工程專業(yè)鑄造、鍛壓、焊接、模具等方向學生編寫的教材，也可供材料學科和機械學科相關專業(yè)的師生以及從事材料加工與工模具設計制造的工程技術人員參考。
第1章緒論1
1.1材料成形數(shù)值模擬的基本概念1
1.2材料成形數(shù)值模擬的工程意義及應用現(xiàn)狀1
1.2.1工程意義1
1.2.2應用現(xiàn)狀2
1.3材料成形數(shù)值模擬的發(fā)展趨勢6
復習思考題8
第2章有限元與有限差分法基礎9
2.1有限元法基礎9
2.1.1基本概念與技術優(yōu)勢9
2.1.2有限元方程的建立與應用11
2.1.3有限元解的收斂性與誤差控制23
2.1.4非線性問題的有限元法25
2.2有限差分法基礎27
2.2.1有限差分法的特點27
2.2.2有限差分數(shù)學知識28
2.2.3利用有限差分法求解應用問題的一般步驟34
2.3邊界元法和有限體積法簡介35
2.3.1邊界元法35
2.3.2有限體積法36
2.4應用數(shù)值方法模擬材料成形的若干注意事項36
2.4.1簡化模型36
2.4.2選擇單元38
2.4.3劃分網(wǎng)格39
2.4.4建立初始條件和邊界條件41
2.4.5定義材料參數(shù)41
復習思考題41
第3章金屬鑄造成形中的數(shù)值模擬43
3.1概述43
3.2技術基礎43
3.2.1鑄件凝固過程的數(shù)值模擬43
3.2.2鑄液充型過程的數(shù)值模擬50
3.2.3鑄件凝固收縮缺陷的數(shù)值模擬56
3.2.4鑄造應力場的數(shù)值模擬61
3.3金屬鑄造成形數(shù)值模擬主流軟件簡介66
3.3.1MAGMAsoft66
3.3.2PROCAST67
3.3.3FLOW-3D Cast68
3.3.4JSCAST 69
3.3.5AnyCasting70
3.3.6華鑄CAE 70
3.4應用案例70
3.4.1防噴器殼體鑄件凝固分析70
3.4.2防噴器活塞的工藝結構設計77
3.4.3變速箱上蓋壓鑄件的流動與凝固分析81
3.4.4其他案例85
復習思考題88
第4章金屬沖壓成形中的數(shù)值模擬89
4.1概述89
4.2技術基礎89
4.2.1小變形彈塑性有限元法90
4.2.2大變形彈塑性有限元法95
4.2.3彈塑性有限元法應用中的若干技術問題102
4.3金屬沖壓成形數(shù)值模擬主流軟件簡介108
4.3.1DynaForm109
4.3.2AutoForm111
4.3.3PAM-STAMP 2G111
4.3.4FTI Forming Suite112
4.3.5FASTAMP-NX112
4.3.6KMAS113
4.4應用案例113
4.4.1DynaForm工作界面113
4.4.2利用DynaForm模擬沖壓成形過程的一般步驟114
4.4.3S軌制件的沖壓成形116
4.4.4摩托車后擋泥板的沖壓成形124
4.4.5建筑扣件的彎曲成形128
復習思考題131
第5章金屬鍛壓成形中的數(shù)值模擬133
5.1概述133
5.2技術基礎135
5.2.1剛（黏）塑性有限元法135
5.2.2熱力耦合分析148
5.3金屬鍛壓成形數(shù)值模擬主流軟件簡介152
5.3.1Deform152
5.3.2Simufact.forming153
5.3.3Qform155
5.3.4Tranvalor FORGE156
5.3.5CASFORM157
5.4應用案例158
5.4.1Deform工作界面158
5.4.2葉片模鍛160
5.4.3其他應用案例174
復習思考題177
第6章金屬焊接成形中的數(shù)值模擬179
6.1概述179
6.2技術基礎180
6.2.1焊接熱過程的數(shù)值模擬180
6.2.2焊接應力與變形的數(shù)值模擬193
6.2.3電阻點焊數(shù)值模擬197
6.3金屬焊接成形數(shù)值模擬主流軟件簡介201
6.3.1SYSWELD201
6.3.2Simufact.Welding202
6.4應用案例202
6.4.1Sumifact.Welding工作界面202
6.4.2前處理操作過程202
6.4.3模擬結果分析207
6.4.4其他案例209
復習思考題214
第7章塑料注射成形中的數(shù)值模擬216
7.1概述216
7.2技術基礎217
7.2.1注射成形流動模擬217
7.2.2注射成形保壓模擬228
7.2.3注射成形冷卻模擬231
7.2.4注射成形應力與翹曲模擬239
7.3塑料注射成形數(shù)值模擬主流軟件簡介246
7.3.1Moldflow246
7.3.2Moldex3D248
7.3.3HsCAE3D249
7.3.4Z-MOLD249
7.3.5其他249
7.4應用案例250
7.4.1MPI操作界面與應用流程250
7.4.2塑料堵蓋的注射成形252
7.4.3電器底座的成形外觀質量改進264
7.4.4汽車空調除霜口的注射澆口定位267
7.4.5汽車內飾覆蓋件的成形材料選擇268
復習思考題269
參考文獻271
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