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第1章 绪论1

1.1 铸造行业的地位及作用1

1.2 铸造成形加工技术的国内外发展趋势2

1.3 用计算机技术改造传统铸造行业4

1.3.1 铸造过程的宏观与微观模拟仿真4

1.3.2 铸造专家系统的研究与开发7

1.3.3 铸造工程中的计算机质量控制及信息管理系统8

1.4 结束语8

参考文献8

第2章 CAD/CAE/CAM在铸造工程中应用11

2.1 铸钢件铸造工艺CAD原理11

2.1.1 铸钢件冒口设计12

2.1.2 铸钢件浇注系统设计16

2.1.3 冷铁设计原理19

2.1.4 其他设计内容23

2.1.5 程序开发与应用24

2.2 现代铸造模具设计与制造技术26

2.3 工程数据库的应用28

2.4 产品数据交换标准30

2.5 铸造工程中并行工程的应用32

2.6 结束语35

参考文献35

第3章 铸件充型凝固过程数值模拟37

3.1 铸件充型凝固过程数值模拟概况37

3.1.1 速度场和压力场的求解37

3.1.2 自由表面问题39

3.1.3 铸造充型过程紊流的模拟41

3.2 铸件充型凝固过程流场、温度场模拟41

3.2.1 SOLA-VOF数学模型42

3.2.2 连续性方程和N-S方程的离散43

3.2.3 用SOLA法求解速度场和压力场45

3.2.4 用VOF法处理自由表面46

3.2.5 充型过程温度场的计算47

3.2.6 其他问题的处理49

3.3 铸件充型过程紊流的数值模拟51

3.3.1 K-ε双方程紊流模型52

3.3.2 代数应力模型53

3.3.3 低雷诺数Re紊流模型和壁面函数法54

3.3.4 紊流模拟实例57

3.4 铸件凝固过程温度场模拟59

3.4.1 传热问题的基本方程59

3.4.2 传热方程的离散化60

3.4.3 差分格式的稳定性讨论61

3.5 铸件凝固过程缩孔、缩松形成预测62

3.5.1 铸钢件缩孔、缩松预测63

3.5.2 球墨铸铁缩孔定量预测判据65

3.6 应用实例70

3.7 结束语77

参考文献77

第4章 精确铸造成形条件下的充型凝固过程数值模拟79

4.1 精确铸造成形过程模拟仿真研究现状80

4.1.1 压铸充型凝固过程模拟发展现状80

4.1.2 低压铸造充型凝固过程模拟发展现状81

4.1.3 消失模铸造充型凝固过程模拟发展现状82

4.2 压力铸造充型过程数值模拟83

4.2.1 压铸充型过程数学模型的统一形式83

4.2.2 边界条件处理84

4.2.3 压铸充型过程的数值求解过程85

4.2.4 压铸充型过程数值模拟的并行计算技术85

4.2.5 压铸充型过程的计算模型的验证86

4.2.6 压铸充型过程数值模拟的应用实例86

4.3 低压铸造充型过程数值模拟92

4.3.1 低压铸造充型过程的试验研究92

4.3.2 低压铸造充型过程数值模拟简化模型92

4.4 精确铸造成形条件下的凝固过程数值模拟95

4.4.1 热传导问题数学模型97

4.4.2 求解热传导问题的分数步长法97

4.4.3 初始条件及边界条件98

4.4.4 非均匀计算网格99

4.4.5 计算区域优化99

4.4.6 压铸凝固过程数值模拟验证及应用实例101

4.5 压力条件下铸件缩孔、缩松形成预测106

4.5.1 压力条件下缩松判据的研究106

4.5.2 压力条件下缩松判据的验证108

4.6 结束语109

参考文献110

第5章 铸造过程的应力场数值模拟113

5.1 铸件凝固过程应力数值模拟的研究现状113

5.2 热力耦合114

5.3 应力分析模型115

5.3.1 准固相区间流变学模型116

5.3.2 固相高温区——热弹塑性模型123

5.4 铸件/铸型边界条件处理——接触单元法125

5.4.1 点面接触单元有限元模型126

5.4.2 接触状态的判别准则127

5.4.3 接触力127

5.5 凝固过程FDM/FEM集成热应力分析系统128

5.5.1 数值计算方法128

5.5.2 集成热应力分析系统129

5.5.3 应力分析软件介绍132

5.5.4 高温力学性能和高温流变学性能数据库133

5.6 集成应力分析系统的验证133

5.6.1 准固相区热应力分析验证及热裂预测133

5.6.2 凝固以后阶段的热应力数值模拟138

5.7 工程应用143

5.7.1 机床床身的分析、预测143

5.7.2 发动机缸体的分析、预测144

5.7.3 水轮机叶片的热应力及变形数值模拟146

5.7.4 减速器箱体的准固相区间应力数值模拟及热裂预测148

5.8 结束语150

参考文献151

第6章 铸造合金的微观组织计算机模拟153

6.1 微观组织数值模拟的物理与数学基础154

6.1.1 形核模型154

6.1.2 生长模型157

6.1.3 溶质扩散模型162

6.2 微观组织计算机模拟的数值方法164

6.2.1 确定性模拟方法164

6.2.2 随机性模拟方法169

6.2.3 相场方法175

6.2.4 介观尺度模拟方法177

6.3 球墨铸铁的微观组织数值模拟研究180

6.3.1 形核模型180

6.3.2 生长模型181

6.3.3 球墨铸铁件力学性能的预测184

6.4 结束语187

参考文献188

第7章 专家系统在铸造工程中的应用190

7.1 研究专家系统的意义及现状190

7.1.1 研究专家系统的意义190

7.1.2 专家系统的产生与发展191

7.1.3 铸造专家系统的研究现状194

7.2 专家系统的基本原理197

7.2.1 专家系统的结构与工作原理197

7.2.2 构造专家系统的基本问题198

7.2.3 专家系统的开发过程200

7.3 专家系统的设计与开发202

7.3.1 专家系统开发工具202

7.3.2 知识表示203

7.3.3 推理机制205

7.4 铸造质量专家FQ-Expert的设计与开发207

7.4.1 系统整体设计框架207

7.4.2 铸件缺陷分类体系208

7.4.3 知识库设计210

7.4.4 铸件缺陷识别211

7.4.5 缺陷原因分析与对策213

7.4.6 系统维护215

7.5 结束语216

参考文献217

第8章 铸造工程中的计算机质量控制218

8.1 液态金属的计算机快速质量检测218

8.1.1 铸造热分析法218

8.1.2 热分析法检测液态铝合金的质量221

8.1.3 热分析法检测铁液的质量223

8.1.4 热分析仪器225

8.1.5 存在的问题和发展方向227

8.2 造型、造芯过程的计算机控制227

8.2.1 造型机（线）的计算机控制227

8.2.2 造芯过程的计算机控制233

8.2.3 砂型、砂芯的快速原型制造237

8.3 砂处理系统的计算机控制238

8.3.1 水分的自动控制系统239

8.3.2 型砂性能的在线检测与控制242

8.3.3 物料加入量的计算机控制245

8.3.4 旧砂冷却系统的自动控制245

8.3.5 型砂质量分析与控制的计算机人工智能系统249

8.4 结束语255

参考文献255

第9章 铸造企业的计算机信息管理257

9.1 企业管理信息系统发展概述257

9.2 铸造企业管理信息系统发展现状259

9.3 铸造企业管理信息系统的内容263

9.3.1 生产技术数据263

9.3.2 生产管理264

9.3.3 物料采购管理265

9.3.4 财务管理265

9.3.5 市场营销与销售管理266

9.3.6 综合查询与决策支持266

9.3.7 人事管理266

9.3.8 质量管理266

9.4 企业网络建设与软件开发266

9.4.1 企业内部网络266

9.4.2 网络互连技术268

9.4.3 网络操作系统269

9.4.4 网络数据库系统及其开发工具269

9.5 企业管理信息系统的规划与实施270

9.5.1 企业管理软件的规划270

9.5.2 系统的实施271

9.5.3 实施中的注意事项271

9.6 相关管理技术272

9.6.1 计算机集成制造系统（CIMS）272

9.6.2 其他相关管理技术272

9.7 应用实例274

9.7.1 企业生产经营状况274

9.7.2 总体规划设计275

9.7.3 系统主要功能278

9.8 结束语280

参考文献281