钛合金成形过程数值模拟

出版者:冶金工业

作者:王狂飞//历长云//崔红保

页数:244

出版时间:2009-8

价格:29.00元

isbn号码:9787502449704

具体描述

《钛合金成形过程数值模拟》共分7章。第1章介绍钛合金研究意义以及凝固过程数值模拟国内外研究最新进展。第2章以立式离心铸造为例，详细介绍了钛合金熔体充型过程数值模拟以及工艺参数对充填过程的影响。第3章详细介绍了凝固过程传热计算数学模型，缩孔、缩松预测数学模型等。第4章介绍了采用宏微观相结合的元胞自动机方法模拟组织形成的过程。第5章重点介绍了单相定向凝固理论基础、微观组织的计算模型、TiAl合金单相凝固过程特点、TiAl合金枝晶凝固特点等内容。第6章详细介绍了两相形核条件下的组织选择图、钛合金包晶相变相场模型构造等。第7章详细介绍了锻造过程组织模拟研究现状、微观组织预测模型等。《钛合金成形过程数值模拟》可供从事金属材料研究的科技人员和大专院校相关专业师生阅读。

作者简介

王狂飞，1965年12月生，工学博士，副教授。中国机械工程学会特种铸造及有色合金专业委员会委员，河南理工大学物理冶金研究所副所长。1989年于哈尔滨工业大学材料科学与工程系获学士学位，1996年于太原理工大学获硕士学位，2007年于哈尔滨工业大学获博士学位。主要从事金属材料凝固过程及其计算机模拟等相关研究工作。

目录信息

1　绪论　1.1　钛合金研究意义　1.2　钛合金定向凝固技术概述　　1.2.1　定向凝固方法及特点　　1.2.2　钛铝基合金定向凝固技术　1.3　钛合金凝固过程数值模拟　　1.3.1　钛合金充型凝固研究现状　　1.3.2　钛合金充型凝固缺陷研究现状　　1.3.3　钛合金微观组织模拟　1.4　本章小结　参考文献2　钛合金熔体充型过程计算机模拟　2.1　概论　2.2　钛合金熔体充型过程数值模拟概况　　2.2.1　实验研究现状　　2.2.2　数值模拟研究现状　2.3　充型过程数值模拟计算方法　2.4　充型过程数学模型　　2.4.1　流动数学模型　　2.4.2　紊流流动数学模型　2.5　充型过程数学模型离散化处理　　2.5.1　动量程-(Navier—Stokes)的离散　　2.5.2　SOLA—VOF计算方法　2.6　初始条件和边界条件的确定　　2.6.1　初始条件　　2.6.2　边界条件　2.7　立式离心力场下熔体质点的受力分析　　2.7.1　基本假设　　2.7.2　立式离心场下熔体质点运动加速度模型　　2.7.3　钛合金立式离心铸造充填过程数值模拟　　2.7.4　钛合金薄壁件充填过程的数值模拟　2.8　实验验证　　2.8.1　实验材料及方案　　2.8.2　钛合金立式离心铸造实验结果及理论分析　2.9　本章小结　参考文献3　钛合金凝固过程缩孔缩松预测　3.1　概论　3.2　凝固过程传热计算数学模型　　3.2.1　传统直接差分法的传热计算原理　　3.2.2　改进的直接差分法传热计算原理　　3.2.3　改值直接差分三维传热计算公式　3.3　凝固过程潜热处理　　3.3.1　温度回升法　　3.3.2　等价比热容法　　3.3.3　热焓法　3.4　初始条件和边界条件的确定　3.5　缩孔、缩松预测的数学模型　　3.5.1　凝固过程缩孔预测模型　　3.5.2　凝固过程缩松预测模型　　3.5.3　孤立区搜索模型　3.6　钛合金凝固过程缩孔缩松的计算机模拟　3.7　本章小结　参考文献4 钛合金宏观凝固组织计算机模拟 4.1 概论 4.2 钛合金凝固过程组织模拟 4.2.1 宏观计算与微观计算相耦合 4.2.2 宏观计算模型 4.2.3 初始条件和边界条件的确定 4.2.4 微观动力学模型 4.2.5 凝固过程中缩孔的形成 4.3 钛合金凝固过程中晶粒组织形成的cA模拟方法 4.3.1 程序流程图 4.3.2 组织模拟举例 4.4 本章小结 参考文献5 钛合金凝固过程单相微观组织模拟 5.1 概论 5.2 定向凝固理论基础 5.3 微观组织的计算模型 5.3.1 热和溶质扩散模型 5.3.2 液态金属形核与长大模型 5.4 TiAl合金单相凝固过程特点 5.4.1 TiAl合金平界面凝固特点 5.4.2 TiAl合金枝晶凝固特点 5.5 TiAl合金单相定向凝固组织演化过程模拟 5.5.1 模拟初始条件 5.5.2 晶核数量对凝固过程组织演化的影响 5.5.3 温度梯度对定向凝固过程组织演化的影响 5.5.4 抽拉速度对凝固过程组织演化的影响 5.5.5 铝含量对凝固过程组织演化的影响 5.6 TiAl合金常规条件下凝固组织模拟 5.6.1 边界条件与初始条件 5.6.2 结果与讨论 5.7 本章小结 参考文献6 钛合金凝固过程多相微观组织模拟 6.1 概论 6.2 两相形核条件下的组织选择图 6.2.1 平面生长 6.2.2 胞晶／枝晶生长 6.2.3 两相形核分析及其组织选择图 6.3 钛合金包晶相变相场模型的构造 6.3.1 Nestler模型 6.3.2 L0模型 6.3.3 具体合金包晶相变相场模型构造 6.4 定向凝固TiAl合金包晶相变微观组织模拟 6.4.1 计算参数的选取及数值求解问题 6.4.2 小直径试样连续形核控制的微观组织 6.5 本章小结 参考文献7 钛合金锻造过程微观组织模拟 7.1 概论 7.2 研究现状 7.2.1 钛合金的微观组织和性能 7.2.2 钛合金锻造技术 7.2.3 微观组织预测模型概述 7.2.4 锻造过程微观组织模拟研究现状 7.3 钛合金锻造微观组织模拟预测实例 7.3.1 有限元模型 7.3.2 微观组织预测模型 7.3.3 塑性变形一传热一微观组织演变耦合方法 7.3.4 工艺方案 7.3.5 工艺参数对微观组织的影响 7.4 本章小结参考文献
· · · · · · (收起)

用户评价

深入研读了这本书的前三章后，我发现作者在内容组织上的逻辑性简直达到了教科书级别的范本。他并没有急于抛出那些晦涩难懂的有限元方程，而是非常巧妙地从宏观的工程背景和实际应用场景入手，逐步引入理论基础，这种由表及里的讲解方式，极大地降低了初学者的学习门槛。特别是对于本构模型的介绍部分，作者没有采用那种堆砌公式的传统写法，而是结合了丰富的工程实例，对比了不同模型在处理非线性材料行为时的优缺点，分析得鞭辟入里，让人能立刻理解“为什么要用这个模型”而不是仅仅停留在“这个模型是什么”。这种强调物理意义和工程背景的叙述风格，对我这种偏向实际应用的研发人员来说，简直是醍醐灌顶，有效避免了陷入纯数学推导而迷失方向的困境。

这本书的排版设计，说实话，在众多技术专著中算是相当清爽养眼的了。很多专业书籍为了塞进足够多的信息，往往将行距压缩到令人发指的地步，阅读起来非常费劲，眼睛酸痛是常有的事。但此书显然在这方面做了大量的优化，留白恰到好处，段落分隔清晰，即便是大段的理论推导，也通过合理的缩进和分节处理，保持了视觉上的呼吸感。更值得称赞的是，公式的编号和引用系统非常严谨，不同章节之间的关联性也通过脚注和交叉引用得到了很好的体现，这极大地提高了资料检索的效率。我发现自己可以很顺畅地在不同章节间跳转查阅相关背景知识，而不需要费力地在厚厚的书页中寻找断点，这种对读者友好度的考量，是很多注重内容而忽略形式的作者所欠缺的。

这本书在对计算方法和算法实现方面的论述，显得尤为老道和深入。它不仅仅停留在对标准有限元方法的介绍上，而是重点剖析了如何针对钛合金这类复杂材料的特性（比如高应变率敏感性和相变行为），对传统算法进行改进和优化。作者在讨论数值稳定性和收敛性时，没有使用过于抽象的数学语言，而是通过对不同时间步长和网格划分策略的敏感性分析，直观地展示了数值误差的来源及控制方法。对于实践者而言，知道“为什么算不动”或“算出来的结果不对劲”比知道“理论上应该怎么算”更为关键。这本书对这些“陷阱”的预警和解决方案的探讨，显示了作者深厚的工程实践积累，这部分内容绝对是市面上其他偏重理论介绍的书籍难以比拟的黄金价值所在。

这本书的装帧设计真是令人眼前一亮，封面采用了深邃的金属质感处理，那种沉稳又不失科技感的色彩搭配，光是放在书架上就很有分量。我特地留意了一下纸张的选择，内页的纸张厚实，印刷清晰度极高，尤其是那些复杂的图表和截面图，线条锐利，即便是放大观察，细节也毫不含糊。要知道，涉及材料科学和工程计算的专业书籍，图文的质量直接影响到阅读体验和理解深度，很多同类书籍在这方面总是差强人意。这本书在这方面的用心程度，体现了出版方对专业读者的尊重。书脊的处理也很扎实，感觉即便是经常翻阅也不会轻易出现松动或者损坏的情况，这对于我这种需要反复查阅资料的工程师来说，无疑是个巨大的加分项。整体来看，从拿到书的那一刻起，我就能感受到它是一本精心打磨的、值得信赖的专业工具书，而不是那种粗制滥造的应付之作。

我特别欣赏作者在章节末尾设置的“工程启示与展望”环节。这不仅仅是简单的总结，更像是作者在与读者进行一场高水平的思维碰撞。他没有把所有的结论都定死，而是提出了当前数值模拟技术在预测极端服役条件下的钛合金行为时，仍然存在的局限性，例如对微观组织演变与宏观力学响应耦合的建模挑战。这种坦诚地指出行业瓶颈的态度，反而更激发了我的研究兴趣和批判性思维。它让我意识到，学习这本书提供的知识体系只是一个起点，后续的研究方向在哪里，作者已经通过这些前瞻性的讨论为我们指明了航向。这本书的价值，远超出了“教会你如何做”的层面，它更像是一张通往行业前沿的路线图。