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作者簡介
目次
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本書分7章介紹無縫鋼管減徑過程的有限元虛擬仿真集成系統的開發及其在產品質量預報與控制中的應用。主要內容包括：建立適用于無縫鋼管張力減徑的有限元仿真模型；確定無縫鋼管與軋輥的接觸判斷準則；建立無縫鋼管減徑過程的傳熱模型及熱力耦合模型，將無縫鋼管減徑連軋過程分解為多個軋制機架的變形區與機架間的傳熱區的組合，采用歐拉法建立單機架連軋模型；將金屬熱變形過程的組織演化模型引入有限元程序，利用有限元計算結果對無縫鋼管軋制過程中的組織演化過程進行模擬等。
本書可作為從事冶金企業自動化的技術人員的參考書，也可供從事軋鋼生產和軋鋼自動化設計的人員使用，還可供大專院校軋鋼和機械類相關專業師生參考。
本書可作為從事冶金企業自動化的技術人員的參考書，也可供從事軋鋼生產和軋鋼自動化設計的人員使用，還可供大專院校軋鋼和機械類相關專業師生參考。
作者簡介
許志強，男，1963年9月生，籍貫黑龍江省。1985年畢業于燕山大學（原東北重型機械學院）冶煉設備及工藝專業，1990年獲工學碩士學位，2003年獲工學博士學位，現為燕山大學機械工程學院教授。 曾先后主持國家自然科學基金項目2項，國家支撐計劃子項目1項，培養碩士研究生多名，獲國家科技進步二等獎1項，部級二等獎3項、三等獎3項，在國內外刊物上發表論文20余篇，2007年被批準為“新世紀百千萬人才工程”國家級人選。
目次
1 緒論
1.1 研究背景及問題的提出
1.1.1 研究背景
1.1.2 問題的提出
1.2 國內外主要研究狀況及綜合評述
1.2.1 鋼管張力減徑原理研究現狀
1.2.2 鋼管張力減徑有限元法研究現狀
1.2.3 熱力耦合分析研究進展
1.2.4 熱變形過程微觀組織預報模型的研究現狀
1.2.5 綜合評述
1.3 研究意義和研究內容
1.3.1 研究意義
1.3.2 主要研究內容
參考文獻
2 虛擬仿真系統開發的基本理論
2.1 剛塑性有限元基本方程
2.1.1 基本假設
2.1.2 剛塑性力學基本方程
2.2 軋制過程中的熱傳導方程及其定解條件
2.2.1 熱傳導方程
2.2.2 初始條件和邊界條件
2.2.3 軋制過程變形和傳熱問題的變分原理
2.3 三維剛塑性有限元求解列式
2.3.1 三維八節點六面體等參元
2.3.2 單元應變速率矩陣
2.3.3 單元剛度方程
2.3.4 線性化處理
2.4 導熱問題的三維有限元求解列式
2.4.1 單元劃分和溫度場的離散
2.4.2 非穩態溫度場的單元變分計算
2.4.3 傳熱問題有限元法的總體合成
2.4.4 非穩態溫度場求解的時間差分格式
2.5 熱力耦合迭代法
參考文獻
3 無縫鋼管虛擬仿真系統開發的技術處理
3.1 剛塑性有限元初始速度場的自動生成
3.2 剛塑性區的處理
3.3 軋輥孔型曲面形狀的幾何描述
3.4 無縫鋼管減徑變形過程的描述
3.5 軋制區邊界條件的動態處理
3.5.1 無縫鋼管節點坐標迭代更新
3.5.2 接觸狀態的判斷及接觸節點位置的修正
3.5.3 接觸節點脫離接觸的判斷
3.5.4 接觸節點速度約束條件的施加
3.6 曲面摩擦條件的處理
3.7 約束邊界條件的處理
3.7.1 直邊界約束條件的處理
3.7.2 斜邊界約束條件的處理
3.8 收斂性研究
3.8.1 減速因子的確定
3.8.2 收斂準則
參考文獻
4 無縫鋼管減徑熱力耦合模型的建立和邊界條件處理
4.1 無縫鋼管減徑熱力耦合模型的建立
4.2 無縫鋼管減徑熱力耦合模型張力系數的確定
4.2.1 平均張力系數的確定
4.2.2 張力系數在連軋機上的分布
4.3 無縫鋼管軋制有限元模型的建立
4.3.1 軋制變形區有限元模型
4.3.2 傳熱區有限元模型
4.4 無縫鋼管張力減徑傳熱邊界的處理
4.4.1 無縫鋼管與軋輥接觸傳熱邊界
4.4.2 空冷及輻射換熱邊界
4.5 接觸摩擦
參考文獻
5 無縫鋼管減徑過程奧氏體組織演變模型
5.1 無縫鋼管減徑過程微觀組織的演變形式
5.1.1 無縫鋼管減徑過程動態再結晶
5.1.2 無縫鋼管減徑過程靜態再結晶和晶粒長大
5.2 無縫鋼管減徑過程中奧氏體再結晶和晶粒長大模型
5.2.1 動態再結晶模型
5.2.2 靜態再結晶模型、亞動態再結晶模型
5.2.3 晶粒長大模型
5.3 無縫鋼管減徑過程中平均晶粒度與殘余等效應變
5.4 奧氏體晶粒演變模型驗證與計算流程
5.4.1 奧氏體晶粒演變模型驗證
5.4.2 奧氏體晶粒演變計算流程
5.5 無縫鋼管減徑過程變形抗力的數學模型
參考文獻
6 無縫鋼管虛擬仿真集成系統的開發
6.1 集成系統的流程和功能
6.2 前處理系統的開發
6.2.1 無縫鋼管網格數據及材料物性參數準備
6.2.2 控制數據的設定
6.2.3 軋制工藝及孔型參數的設定
6.3 后處理系統的開發
參考文獻
7 集成系統驗證與無縫鋼管減徑過程模擬預報
7.1 無縫鋼管減徑過程的模擬結果與實驗結果對比驗證
7.1.1 某鋼廠三輥張力減徑過程模擬結果與實測結果對比
7.1.2 某鋼廠三輥微張力減徑過程模擬結果與實測結果對比
7.1.3 某鋼廠二輥無張力減徑過程模擬結果與實測結果對比
7.2 無縫鋼管減徑過程的模擬結果
7.2.1 無縫鋼管減徑過程的金屬流動模擬結果
7.2.2 無縫鋼管減徑過程的溫度變化模擬結果
7.2.3 無縫鋼管減徑過程的應變模擬結果
7.2.4 無縫鋼管減徑過程的奧氏體再結晶模擬結果
7.2.5 無縫鋼管減徑過程的軋制力模擬結果
7.3 無縫鋼管減徑預報系統在某鋼廠產品優化中的應用
7.4 無縫鋼管表面青線形成機理的模擬研究
參考文獻
彩圖
1.1 研究背景及問題的提出
1.1.1 研究背景
1.1.2 問題的提出
1.2 國內外主要研究狀況及綜合評述
1.2.1 鋼管張力減徑原理研究現狀
1.2.2 鋼管張力減徑有限元法研究現狀
1.2.3 熱力耦合分析研究進展
1.2.4 熱變形過程微觀組織預報模型的研究現狀
1.2.5 綜合評述
1.3 研究意義和研究內容
1.3.1 研究意義
1.3.2 主要研究內容
參考文獻
2 虛擬仿真系統開發的基本理論
2.1 剛塑性有限元基本方程
2.1.1 基本假設
2.1.2 剛塑性力學基本方程
2.2 軋制過程中的熱傳導方程及其定解條件
2.2.1 熱傳導方程
2.2.2 初始條件和邊界條件
2.2.3 軋制過程變形和傳熱問題的變分原理
2.3 三維剛塑性有限元求解列式
2.3.1 三維八節點六面體等參元
2.3.2 單元應變速率矩陣
2.3.3 單元剛度方程
2.3.4 線性化處理
2.4 導熱問題的三維有限元求解列式
2.4.1 單元劃分和溫度場的離散
2.4.2 非穩態溫度場的單元變分計算
2.4.3 傳熱問題有限元法的總體合成
2.4.4 非穩態溫度場求解的時間差分格式
2.5 熱力耦合迭代法
參考文獻
3 無縫鋼管虛擬仿真系統開發的技術處理
3.1 剛塑性有限元初始速度場的自動生成
3.2 剛塑性區的處理
3.3 軋輥孔型曲面形狀的幾何描述
3.4 無縫鋼管減徑變形過程的描述
3.5 軋制區邊界條件的動態處理
3.5.1 無縫鋼管節點坐標迭代更新
3.5.2 接觸狀態的判斷及接觸節點位置的修正
3.5.3 接觸節點脫離接觸的判斷
3.5.4 接觸節點速度約束條件的施加
3.6 曲面摩擦條件的處理
3.7 約束邊界條件的處理
3.7.1 直邊界約束條件的處理
3.7.2 斜邊界約束條件的處理
3.8 收斂性研究
3.8.1 減速因子的確定
3.8.2 收斂準則
參考文獻
4 無縫鋼管減徑熱力耦合模型的建立和邊界條件處理
4.1 無縫鋼管減徑熱力耦合模型的建立
4.2 無縫鋼管減徑熱力耦合模型張力系數的確定
4.2.1 平均張力系數的確定
4.2.2 張力系數在連軋機上的分布
4.3 無縫鋼管軋制有限元模型的建立
4.3.1 軋制變形區有限元模型
4.3.2 傳熱區有限元模型
4.4 無縫鋼管張力減徑傳熱邊界的處理
4.4.1 無縫鋼管與軋輥接觸傳熱邊界
4.4.2 空冷及輻射換熱邊界
4.5 接觸摩擦
參考文獻
5 無縫鋼管減徑過程奧氏體組織演變模型
5.1 無縫鋼管減徑過程微觀組織的演變形式
5.1.1 無縫鋼管減徑過程動態再結晶
5.1.2 無縫鋼管減徑過程靜態再結晶和晶粒長大
5.2 無縫鋼管減徑過程中奧氏體再結晶和晶粒長大模型
5.2.1 動態再結晶模型
5.2.2 靜態再結晶模型、亞動態再結晶模型
5.2.3 晶粒長大模型
5.3 無縫鋼管減徑過程中平均晶粒度與殘余等效應變
5.4 奧氏體晶粒演變模型驗證與計算流程
5.4.1 奧氏體晶粒演變模型驗證
5.4.2 奧氏體晶粒演變計算流程
5.5 無縫鋼管減徑過程變形抗力的數學模型
參考文獻
6 無縫鋼管虛擬仿真集成系統的開發
6.1 集成系統的流程和功能
6.2 前處理系統的開發
6.2.1 無縫鋼管網格數據及材料物性參數準備
6.2.2 控制數據的設定
6.2.3 軋制工藝及孔型參數的設定
6.3 后處理系統的開發
參考文獻
7 集成系統驗證與無縫鋼管減徑過程模擬預報
7.1 無縫鋼管減徑過程的模擬結果與實驗結果對比驗證
7.1.1 某鋼廠三輥張力減徑過程模擬結果與實測結果對比
7.1.2 某鋼廠三輥微張力減徑過程模擬結果與實測結果對比
7.1.3 某鋼廠二輥無張力減徑過程模擬結果與實測結果對比
7.2 無縫鋼管減徑過程的模擬結果
7.2.1 無縫鋼管減徑過程的金屬流動模擬結果
7.2.2 無縫鋼管減徑過程的溫度變化模擬結果
7.2.3 無縫鋼管減徑過程的應變模擬結果
7.2.4 無縫鋼管減徑過程的奧氏體再結晶模擬結果
7.2.5 無縫鋼管減徑過程的軋制力模擬結果
7.3 無縫鋼管減徑預報系統在某鋼廠產品優化中的應用
7.4 無縫鋼管表面青線形成機理的模擬研究
參考文獻
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