金属切削过程有限元仿真技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:

出品人:

页数:257

译者:

出版时间:2017-10

价格:98元

装帧:平装

isbn号码:9787030468598

丛书系列:

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• 有限元
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现代制造技术中的关键环节：材料成形与连接的数值模拟 本书聚焦于现代先进制造领域中，材料在复杂载荷作用下的塑性变形、流动、以及固化与连接过程的精确数值模拟方法。全书深入探讨了从微观到宏观尺度下，材料本构行为的建立、界面接触的有效处理，以及多物理场耦合问题的求解策略，为工程师和研究人员提供了理解和优化制造过程的强大工具。 --- 第一部分：塑性成形过程的理论基础与数值实现 本部分系统梳理了塑性力学和连续介质力学在金属成形分析中的应用基础。重点在于如何建立能够准确描述材料在大变形、高应变率下非线性行为的本构模型。 第1章：连续介质力学基础与数值方法概览 本章首先回顾了描述材料变形和应力状态的基本方程，包括平衡方程、几何方程和本构关系。随后，对有限元方法（FEM）在处理几何非线性和材料非线性问题时的核心算法进行了详尽阐述。特别关注了增量法的应用、刚度矩阵的建立与求解器的选择，为后续的复杂模拟奠定理论基础。 第2章：金属材料的本构关系建模 这是本书的核心理论章节之一。我们不局限于传统的理想弹塑性模型，而是深入探讨了现代金属材料，如高强钢、铝合金及钛合金，在不同温场和应变率下的复杂流动特性。详细介绍了以下模型： 粘塑性模型 (Viscoplasticity)： 针对高速冲压和锻造过程中的应变率敏感性，阐述了Johnson-Cook (J-C)、Arrhenius-Sellars (A-S) 等模型的参数辨识与应用边界。 损伤与断裂判据： 讨论了如Langer、Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) 模型，用以预测材料在极限变形过程中的微孔隙萌生、长大及最终的穿透性断裂，这对保证零件的有效寿命至关重要。 晶体塑性学 (Crystal Plasticity, CP)： 针对特种材料或轧制过程的微观纹理演化，介绍了晶体塑性有限元（CPFE）的基本框架，如何通过模拟单晶粒尺度的滑移活动来预测宏观材料的织构和表观各向异性。 第3章：接触、摩擦与边界条件的精确处理 在任何制造过程中，工件与模具之间的接触和摩擦是决定最终产品质量的关键因素。本章详细分析了数值模拟中接触算法的难点与解决方案： 非穿透性约束的实施： 探讨了罚函数法、增广拉格朗日法在处理接触边界上的优势与局限性。 摩擦模型的选择与校准： 对库仑摩擦模型、粘着摩擦模型以及基于压力和滑移速度的复杂摩擦模型进行了比较分析，并结合实验数据给出了摩擦系数的实际确定方法。 自适应网格细化技术 (Adaptive Meshing)： 针对大变形区域，介绍了在不中断计算流的前提下，如何自动优化网格质量，特别是在剪切带和裂纹尖端区域的精确捕捉。 第二部分：关键成形工艺的数值模拟与优化 本部分将理论模型应用于实际的工业制造场景，通过案例分析展示如何利用仿真技术来指导工艺设计、减少试错成本。 第4章：冷/温/热加工过程的仿真技术 本章专注于不同温度区间下的塑性变形模拟。 冷镦与深拉伸 (Deep Drawing)： 重点分析了回弹现象（Springback）的预测与补偿策略。通过建立准确的应力松弛模型，指导模具的预补偿设计。 热锻与轧制 (Hot Forging and Rolling)： 讨论了热力耦合分析的必要性。如何精确模拟材料的流变应力、热量传递（与模具的热交换）、以及氧化层的形成对表面质量的影响。对复杂三维锻件的充填均匀性进行了详细的分析与改进。 旋压成形 (Spinning)： 针对筒形或锥形零件的特点，探讨了壳体单元的应用以及卷边、应力集中区的优化设计。 第5章：增材制造过程中的残余应力与变形控制 随着快速成形技术的发展，残余应力已成为影响零件服役性能的重要因素。本章专门处理此类过程的快速热循环问题。 激光/电子束熔融过程 (PBF/EBM) 的热-冶金-力学耦合： 详细介绍了如何使用有限元方法，结合体元法（Volumetric Methods）来模拟瞬时热源的移动轨迹，预测熔池的凝固过程和应变累积。 多层沉积的累积效应： 分析了每一层沉积对底层材料应力状态的累积影响，并提出了降低翘曲和开裂风险的铺粉路径优化方法。 后续处理（如热等静压HIP）的仿真： 评估了后处理工艺对消除或减轻残余应力的有效性。 第三部分：先进模拟方法与多物理场耦合 本部分面向前沿研究，介绍了超越纯结构力学范畴的复杂问题求解技术。 第6章：材料连接过程的数值模拟——焊接与连接 焊接是现代结构制造中不可或缺的一环，其热影响区（HAZ）的性能至关重要。 焊缝充填与热影响区分析： 采用基于“有效体积法”或“热源模型”的方法模拟焊缝的填充过程，精确计算焊后残余应力和变形。 固-液界面流动与微观结构演化： 探讨了如何结合凝固动力学模型，预测焊缝中的偏析现象和晶粒取向对力学性能的影响。 钎焊与扩散连接： 针对低温连接过程，分析了液相扩散与界面反应对结合强度的贡献。 第7章：电磁-力耦合在制造中的应用 本章聚焦于利用电磁场调控材料行为的先进技术。 电磁辅助成形 (EMF)： 介绍了磁流体力学（MHD）在液态金属成形中的应用，如何通过洛伦兹力来控制流动方向和速度。 电磁感应加热： 详细阐述了电磁场与温度场（热源项）的耦合计算，优化感应器的设计以实现均匀加热。 电阻焊 (Resistance Welding)： 模拟了电极压力、电流密度与界面接触电阻之间的复杂关系，预测焊点的熔核形成、冷却速率和最终的机械强度。 第8章：高性能计算与并行化策略 最后，本书探讨了求解上述复杂、高精细度模型的计算需求。介绍了如何有效利用现代高性能计算（HPC）架构，包括大规模并行求解器（如基于OpenMP/MPI的实现）在处理超大规模网格模型时的效率提升策略，以及后处理和结果可视化技术。 --- 本书特色： 本书结合了深厚的理论基础与大量的工程案例，不仅提供了理解复杂制造现象的数学工具，更强调了“仿真指导设计”的实际操作流程。内容组织严谨，逻辑清晰，旨在成为材料科学、机械工程及制造技术领域工程师和研究人员的必备参考手册。

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读完这本书，我最大的感受是它为理解金属切削这一看似“粗犷”的加工过程提供了一个极其精细的视角。以往在课堂上学习金属切削，更多的是关注宏观的力学规律和加工质量，而这本书则将我们带入了微观的变形世界。作者通过有限元分析，让我们能够“看到”切屑是如何形成的，刀具刃口是如何与工件材料相互作用的，以及材料在极端应力下的微观行为。书中对材料本构模型的选择和参数辨识的介绍，也让我认识到仿真模型的准确性很大程度上依赖于对材料真实力学性能的深入了解。从简单的弹塑性模型到更复杂的损伤力学模型，作者都给出了相应的解释和应用案例。这种对细节的关注，使得这本书的仿真结果更加可靠，也更能反映真实的物理过程。对于任何希望在金属切削领域进行深入研究或技术创新的读者来说，这本书都提供了一个坚实的基础和宝贵的工具。

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这本书的深度和广度着实令人惊叹，它不仅仅是关于“如何做”的指南，更是一次关于“为什么”的深度探索。作者在书中对于切削过程中的各种物理现象，例如刀具磨损、积屑瘤形成、切削振动等，都尝试从有限元仿真的角度进行解释和预测。虽然有些部分的技术细节对于初学者来说可能稍显晦涩，但作者通过循序渐进的讲解和丰富的案例，努力让读者能够理解其逻辑和应用。我特别喜欢书中关于仿真结果后处理的部分，如何有效地提取和可视化数据，如何解读仿真结果所蕴含的物理意义，这些都是非常实用的技能。书中还提到了不同仿真软件的优缺点以及在实际应用中的一些工程经验，这对于读者在实际工作中选择合适的工具和方法非常有帮助。这本书的价值在于，它能够帮助读者建立起一套完整的金属切削过程仿真分析的知识体系，从而更好地解决实际生产中的技术难题。

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作为一名机械工程专业的学生，我最近有幸阅读了一本名为《金属切削过程有限元仿真技术》的图书，虽然这本书的专业性非常强，但我还是从中学到了不少东西。它详细介绍了有限元方法在金属切削过程中的应用，从理论基础到具体操作，循序渐进地讲解了如何建立切削模型、选择合适的单元类型、定义材料本构模型以及求解过程中的注意事项。书中还提供了大量的实例，涵盖了车削、铣削、钻削等多种典型切削加工方式，这对于我理解不同切削工况下的变形、应力、温度以及刀具磨损等现象非常有帮助。特别令我印象深刻的是，作者在书中强调了仿真结果与实验数据的对比验证的重要性，这让我认识到仿真技术并非万能，而是需要与实际相结合，才能发挥其最大价值。这本书对于我深入理解金属切削机理、优化切削参数、提高加工精度以及预测刀具寿命等方面都提供了宝贵的指导。它不仅是一本技术书籍，更像是一位经验丰富的导师，在我学习的道路上给予了我极大的启发和帮助。通过学习这本书，我对有限元仿真技术在机械制造领域的应用有了更深刻的认识，也对未来的学习和研究方向有了更清晰的规划。

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对于任何对精密加工和先进制造技术感兴趣的工程师和研究人员来说，这本书都将是一份极具价值的资源。它系统地梳理了金属切削过程的有限元仿真方法，从理论的源头到实践的应用，都进行了详尽的论述。我尤其欣赏书中对切削模拟过程中可能遇到的各种挑战和解决方案的讨论，比如网格划分的技巧、边界条件的设定、以及如何处理大变形和接触非线性问题。作者在书中并没有回避这些复杂性，而是提供了清晰的指导和实用的建议。通过阅读这本书，我不仅掌握了使用有限元软件进行金属切削仿真的基本技能，更重要的是，培养了从仿真结果中发现问题、分析问题并提出解决方案的能力。这本书的出现，填补了当前金属切削仿真技术领域在系统性和深入性上的空白，对于推动该领域的技术进步具有重要的意义。

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这本书的出版，无疑为金属切削领域的研究者和工程师们提供了一本不可多得的参考资料。我尤其欣赏书中对复杂变形区建模的详尽阐述，例如切削过程中材料的塑性变形、断屑机理以及摩擦效应的模拟。作者通过清晰的图示和严谨的数学推导，将这些复杂的物理现象直观地呈现出来，使得读者能够深入理解其背后的力学原理。书中对不同刀具几何参数、切削速度、进给量和背吃刀量等参数对切削力的影响进行了细致的分析，并给出了相应的仿真预测结果。这对于指导实际生产中的工艺参数选择，优化刀具设计，甚至开发新型刀具材料都具有重要的参考价值。此外，书中对切削过程中温度场和应力场的仿真分析也让我受益匪浅。准确预测切削热的产生和分布，以及工件和刀具上的应力状态，对于控制加工精度、避免工件热变形、延长刀具使用寿命至关重要。总而言之，这本书在理论深度和实践指导性上都达到了很高水平，是一本值得反复研读的著作。

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讲解了abaqus的基本操作和使用，详细介绍了二维刀具切削模型的建立，同时对刀具磨损的仿真和切削工艺优化进行了讲解。

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讲解了abaqus的基本操作和使用，详细介绍了二维刀具切削模型的建立，同时对刀具磨损的仿真和切削工艺优化进行了讲解。

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要多烂有多烂，理论深度没有，介绍不如百度，案例都做不出来，不知道现在高校的人是不是只认钱袋子

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要多烂有多烂，理论深度没有，介绍不如百度，案例都做不出来，不知道现在高校的人是不是只认钱袋子

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讲解了abaqus的基本操作和使用，详细介绍了二维刀具切削模型的建立，同时对刀具磨损的仿真和切削工艺优化进行了讲解。