01.材料加工过程的数值模拟
材料加工过程的数值模拟PPT课件
dq q x x x dx
dq q y y y dy
• 通用
– MARC, ABAQUS, ADINA, ANSYS
12
2-2温度场及传热的基本概念
• 温度场定义
– 在 x、y、z直角坐标系中，连续介质各个地点在同 一时刻的温度分布，叫做温度场。
– T=f(x,y,z,t)
• 稳定温度场
– T= f(x,y,z)
• 不稳定温度场
– T=f(x,y,z,t)
热加工过程模拟的发展趋势
• 宏观中观微观
– 宏观：形状、尺寸、轮廓 – 中观：组织和性能 – 微观：相变、结晶、再结晶、偏析、扩散、气体析
出
• 单一、分散耦合集成
– 流场温度场 – 温度场应力/应变场 – 温度场组织场 – 应力/应变场组织场
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2-1 热加工过程模拟的研究现状
热加工过程模拟的发展趋势
• 等温面 • 等温线
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热量传递的三种基本形式/热传导
• 定义：物体各个部分之间不发生相对位 移时，依靠分子、原子及自由电子等微 观粒子的热运动而产生的热量传递。
• 表达式： Q T F x
• 傅立叶定律：QFT x – 矢量表示： grad T T n n grad T T i T j T k x y z q grad T T n n 14
• 热加工过程模拟的意义
– 认识过程或工艺的本质，预测并优化过程和工艺的 结果（组织和性能）
– 与制造过程结合，实现快速设计和制造
8
2-1 热加工过程模拟的研究现状
热加工过程模拟的发展历程
• 60年代（起源于铸造）
• 丹麦的Forsund首次采用有限差分计算了铸件凝固过程的传 热。
材料加工过程中的温度场模拟
材料加工过程中的温度场模拟材料加工过程中的温度场模拟是一个非常重要的研究领域，在现代工业生产中起着至关重要的作用。
随着纳米技术、材料科学和计算机科学的不断发展，温度场数值模拟的研究已经成为了一个热门话题。
本文将从基本概念入手，探讨材料加工过程中的温度场模拟。
一、什么是温度场模拟温度场模拟是指通过数值分析方法，采用计算机模拟技术来研究材料加工过程中的温度分布情况。
这种方法通过将各种加工参数输入计算机程序中，同时综合考虑初始温度、材料导热系数、放热能量等多种因素，从而确定加工过程中的温度场分布和变化规律。
二、温度场模拟在材料加工中的应用1. 金属材料加工中的应用金属材料加工过程中，温度场模拟可以用来优化加工参数和工艺流程，提高加工速度和质量。
例如，在压缩成型过程中，通过数值模拟计算可以确定加热和冷却的时间和强度，从而获得最佳的成型效果。
2. 塑料材料加工中的应用温度场模拟在塑料材料加工中的应用非常广泛，可以被用来优化成型工艺流程，提高产品质量和减少生产成本。
例如，在注塑成形过程中，通过温度场模拟，可以预测塑料流动和冷却过程，避免塑料变形或热应力开裂等问题。
3. 玻璃材料加工中的应用玻璃材料在加工过程中容易受到热应力的影响，因此温度场模拟在玻璃材料加工中也十分重要。
例如，在玻璃淬火过程中，通过数值模拟可以得到最佳的淬火温度和冷却速度，从而使玻璃成型更加均匀和质量更加优良。
三、温度场模拟技术的局限性尽管温度场模拟技术可以帮助我们更好地了解材料加工过程中的温度分布和变化规律，但是它也存在一些局限性。
首先，温度场模拟需要耗费大量的时间和资源，特别是对于非常复杂的加工过程来说，模拟时间有时可能需要数月甚至数年。
其次，模拟结果与实际加工结果仍有一定的差异，尤其是对于材料中存在不均匀性和爆炸性反应的情况来说，模拟结果存在不确定性。
四、未来研究方向随着计算机科学和材料科学的不断发展，温度场模拟的研究也将在更广泛和深入的领域得到应用。
热处理过程中材料热膨胀的数值模拟分析
热处理过程中材料热膨胀的数值模拟分析热处理是材料加工的重要环节，其目的是通过改变材料的组织结构和性能，提高材料的强度、硬度和耐腐蚀性等。
在热处理过程中，材料的热膨胀是一个关键参数，它对热处理过程中的工艺控制和产品质量有着重要影响。
本文将进行热处理过程中材料热膨胀的数值模拟分析。
热膨胀是指在温度升高时，材料出现体积扩大的现象。
这是因为材料受热后，分子的热运动增强，分子之间的相互作用力减弱，从而导致材料的体积增大。
热处理过程中，材料的热膨胀会引起尺寸变化，从而对材料的形状和尺寸稳定性造成影响，这对于需要保持高精度尺寸的工件而言尤为重要。
为了研究材料热膨胀的规律，数值模拟成为一种有效的方法。
数值模拟可以通过在计算机上建立材料的数学模型，通过计算和模拟得出材料在热处理过程中的热膨胀情况。
数值模拟分析可以根据材料性质、温度变化和材料几何形状等因素，计算出材料的热膨胀系数和尺寸变化。
在进行热处理过程中材料热膨胀的数值模拟分析时，我们首先需要收集材料的物性数据。
这些数据包括材料的热传导系数、热容、密度以及线膨胀系数等。
这些物性数据是进行数值模拟的基础，可以通过实验测定或者已有的文献资料得到。
其次，我们需要确定热处理过程中的温度变化情况。
在实际热处理过程中，工件的温度会随时间变化，并且在不同部位的温度可能存在差异。
因此，我们需要在数值模拟中将工件进行离散化，即将工件划分为多个小的网格单元，并在每个网格单元内计算温度的变化。
通过这种离散化的方法，我们可以得到整个工件在热处理过程中的温度分布情况。
接下来，我们需要利用热力学理论和有限元法等方法计算材料的热膨胀系数和尺寸变化。
热膨胀系数是一个重要的物理参数，它用来描述材料在单位温度变化时的体积或长度变化。
在数值模拟中，我们可以通过计算不同温度下材料的应力和应变，得到材料的热膨胀系数。
尺寸变化的计算可以通过热膨胀系数乘以工件的初始尺寸得到。
最后，我们可以利用数值模拟结果来优化热处理工艺。
热处理工艺中的传热与流动数值模拟分析
热处理工艺中的传热与流动数值模拟分析热处理工艺是在材料加工过程中非常重要的一环，旨在改变材料的力学性能、组织结构和性能，以满足特定的工程要求。
而在热处理工艺中，传热与流动现象起着至关重要的作用。
通过数值模拟分析传热与流动过程，可以帮助我们更好地理解这些现象，并为工程实践提供指导。
热处理工艺中的传热主要包括热传导、对流传热和辐射传热。
热传导是指热量在固体内部传递的过程，对流传热是指热量在流体中传递的过程，而辐射传热则是通过电磁辐射传递热量的过程。
在进行数值模拟分析时，我们可以使用计算流体力学（CFD）方法来模拟和计算这些传热过程。
首先，我们需要建立一个合适的数值模型，包括热处理装置的几何形状、材料的性质以及边界条件等。
通过分析工艺参数和实际应用需求，我们可以确定所需模拟的时间步长、计算网格和求解方案。
然后，我们可以利用CFD软件对模型进行网格划分，该网格将在求解过程中用于离散方程和几何形状。
接下来，我们可以通过计算和求解传热方程来分析传热过程。
热传导方程是描述热传导现象的基本方程，它考虑了热量在材料内部的传递。
对于对流传热，我们可以使用流体力学方程（Navier-Stokes方程）来描述流体的运动和热传递。
辐射传热通常需要考虑辐射热通量的传递，可以通过辐射传热方程来描述。
在进行数值模拟分析时，我们需要输入材料的热物理性质参数，例如热导率、比热容和密度等。
这些参数对模拟结果的准确性和可靠性起着重要的影响。
此外，我们还需要考虑所使用的物理模型和边界条件的选择，这些也会对模拟结果产生重要影响。
利用数值模拟分析传热与流动过程，我们可以评估热处理工艺的效果，并优化工艺参数以获得最佳性能。
例如，在淬火过程中，对流传热和相变行为的数值模拟分析可以帮助我们确定冷却介质的最佳选择和冷却速率。
此外，对于焊接或熔化过程的热处理，我们可以通过数值模拟来分析熔池的形状和温度分布，以优化焊接质量。
然而，数值模拟分析也有一些局限性。
《材料成型过程的数值模拟》课程教学大纲
《材料成型过程的数值模拟》课程教学大纲课程编号：081096211课程名称：材料成型过程数值模拟英文名称：Computer Simulation of Materials Processing课程类型：专业课课程要求：必修学时/学分：32/2（讲课学时：16，实验学时：0，上机学时：16适用专业：材料成型及控制工程专业一、课程性质与任务本双语课程作为材料成型及控制工程专业专业必修课，目的是向材料成型及控制工程专业的高年级本科生介绍现代计算机模拟和仿真技术在材料成型中应用的专业课程。
通过本课程的学习，使学生初步掌握模拟与仿真的概念，培养高级的材料成型研究专门人才。
本课程教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法；在培养学生的实践能力方面，着重计算机软件应用基本能力的训练，培养学生在工程问题分析与设计构思方面的能力，掌握一定的计算机模拟手段预测材料在成型过程中的变化，并能指导实际工程的工业生产项目，以适应当代工业工程发展的需要。
本课程采用双语教学，提升学生相关专业知识和国际视野和外语学习能力，培养与国际工程技术人员之间的沟通能力。
二、 课程与其他课程的联系先修课：金属材料及热处理，材料力学性能，金属液态成型原理，金属塑性成形原理，材料冶金传输原理，模具设计及运用， 材料成型工艺本课程为材料成型及控制工程专业大四学生开设，本课程开设目的是在学生学习材料成型相关理论、工程知识后能够运用计算机辅助设计软件对材料成型及控制问题进行设计，能够运用计算机辅助工程软件对材料成型过程问题进行分析与预测，得到有效结论，因此学生对于前期课程的学习、理解是本课程开设基础。
三、课程教学目标1．了解材料成型过程计算机模拟与仿真的概念、方法、特点及用途，具有分析、选用相关现代模拟手段进行工程问题模拟仿真能力；（支撑毕业能力要求5.1）2.了解材料成型过程数值模拟领域的发展历程和现状，熟悉计算机模拟的基本理论；能够根据，了解主流的计算机模拟软件及其应用范围；（支撑毕业能力要求2.3，5.2）3. 能够根据具体工程问题选用软件对工程问题的关键环节和参数进行模拟仿真，并根据模拟结果分析、解决问题或优化工艺参数；（支撑毕业能力要求5.3，3.2）4．熟练掌握一种以上计算机模拟软件的基本操作过程，培养学生应用计算机模拟手段的工程应用的能力；强化外语应用能力，能够熟练应用英语表达材料成型工程领域专业技术问题，熟悉国际材料成型计算机模拟与仿真发展趋势，具有一定的国际视野和交流能力。
数值模拟和仿真在材料科学中的应用
数值模拟和仿真在材料科学中的应用数值模拟和仿真技术在材料科学中的应用已经成为一个不可避免的趋势。
随着计算机技术的不断发展，材料科学领域的研究已经由传统的实验方法向计算机仿真方法转移。
本文将介绍数值模拟和仿真在材料科学中的应用。
一、数值模拟和仿真的概念数值模拟和仿真是计算机科学中的基本方法之一。
数值模拟是通过遵循已知规律和数学方程来计算机模拟实际过程，以便预测未来或解决问题。
仿真是通过计算机模拟物理现象，以便理解其工作原理和展示其特点。
数值模拟主要是通过数学建模方法来计算过程，仿真则是通过计算机模拟物理环境来实现物理环境的模拟。
二、数值模拟在材料科学中的应用1. 材料结构与性能的预测数值模拟可以用来预测材料的结构和性能。
通过数学建模和仿真，科学家可以在计算机上设计新材料，学习材料在不同条件下的性能并进行优化。
这项技术已被广泛应用于多种领域，包括航空航天、汽车、医疗设备以及化学工业等。
2. 材料加工过程的模拟数值模拟可以模拟材料加工的过程，例如锻造、压制和注塑等。
这种技术可以用来预测材料在加工过程中的变形和应力分布，从而优化生产工艺，提高生产效率并减少成本。
特别是在新材料的研发中，这种技术可以帮助研究人员快速开发出高性能材料的生产工艺。
3. 材料热响应的模拟数值模拟可以用来模拟材料的热响应过程。
在研究材料的热机械性能时，数值模拟可以计算材料在高温下的应力、变形和应变率等参数，帮助科学家更好地理解材料的性能并进行优化。
三、总结综上所述，数值模拟和仿真技术在材料科学中的应用非常广泛。
这种技术的发展将有助于提高材料的性能，减少生产成本并提高生产效率。
未来，这种技术将继续在材料科学领域发挥重要作用，并将有助于创造更多高价值的新材料。
多孔材料力学性能数值模拟
在未来的研究中，我们建议从以下几个方面进行深入探讨：1）进一步完善 数学模型，考虑更多的物理效应和影响因素，提高模拟精度；2）研究不同类型 和不同应用场景下的分形多孔介质，拓展研究的普适性；3）利用先进的计算技 术和算法，提高数值模拟的效率；4）加强与实验和实际应用的结合，推动研究 成果的应用转化。总之，分形多孔介质内导热与流动数值模拟研究具有广阔的发 展前景，值得我们继续投入精力进行深入研究。
感谢观看
在分析实验数据的基础上，我们对数学模型进行了验证。模型中我们考虑了 分形多孔介质的复杂结构和非均匀性质，通过有限元法和有限差分法对模型进行 求解。数值模拟结果与实验结果在趋势上基本一致，但在具体数值上存在一定偏 差。这主要是由于数学模型中一些简化假设和实验过程中一些不确定性因素的影 响。
结论与展望
本次演示通过对分形多孔介质内导热与流动数值模拟的研究，取得了一些有 意义的成果。首先，通过对实验数据的分析，揭示了分形多孔介质内部导热系数 和扩散系数与孔隙率之间的关系，对于理解分形多孔介质内的传热和流动行为具 有重要的指导意义。
其次，通过建立数学模型和采用数值算法进行求解，实现了对分形多孔介质 内导热与流动的数值模拟，为进一步优化设计提供了依据。然而，本研究仍存在 一些不足之处，例如数学模型中的简化假设和实验过程中的不确定性因素等可能 导致结果的不够精确。
多孔材料力学性能数值模拟源自目录01 多孔材料力学性能的 数值模拟方法
03 参考内容
02
多孔材料的力学性能 特点
多孔材料力学性能的数值模拟方 法
本次演示旨在介绍多孔材料力学性能的数值模拟方法。多孔材料作为一种重 要的工程材料，在航空航天、生物医疗、建筑等领域得到了广泛的应用。其独特 的孔隙结构和优良的力学性能使其在众多领域中具有广泛的应用前景。为了更好 地理解和应用多孔材料，研究其力学性能以及相应的数值模拟方法显得尤为重要。
材料热加工数值模拟
内容提要：本文首先论述了材料热加工工艺模拟研究的重大意义；回顾、分析了国内外热加工工艺模拟的研究历程和技术发展趋势和方向；提出了我国在该领域开展研究与应用工作的建议。
当前，金属材料仍是应用范围最为广泛的机械工程材料，材料热加工(包括铸造、锻压、焊接、热处理等)是机械制造业重要的加工工序，也是材料与制造两大行业的交叉和接口技术。
材料经热加工才能成为零件或毛坯，它不仅使材料获得一定的形状、尺寸，更重要的是赋予材料最终的成份、组织与性能。
由于热加工兼有成形和改性两个功能，因而与冷加工及系统的材料制备相比，其过程质量控制具有更大的难度。
因此，对材料热加工过程进行工艺模拟进而优化工艺设计，具有更为迫切的需求。
近二十多年来，材料热加工工艺模拟技术得到迅猛发展，成为该领域最为活跃的研究热点及技术前沿。
一、引言1.1 使金属材料热加工由"技艺"走向"科学"，彻底改变热加工的落后面貌金属材料热加工过程是极其复杂的高温、动态、瞬时过程，难以直接观察。
在这个过程中，材料经液态流动充型、凝固结晶、固态流动变形、相变、再结晶和重结晶等多种微观组织变化及缺陷的产生与消失等一系列复杂的物理、化学、冶金变化而最后成为毛坯或构件。
我们必须控制这个过程使材料的成分、组织、性能最后处于最佳状态，必须使缺陷减到最小或将它驱赶到危害最小的地方去。
但这一切都不能直接观察到，间接测试也十分困难。
长期以来，基础学科的理论知识难以定量指导材料加工过程，材料热加工工艺设计只能建立在"经验"基础上。
近年来，随着试验技术及计算机技术的发展和材料成形理论的深化，材料成形过程工艺设计方法正在发生着质的改变。
材料热加工工艺模拟技术就是在材料热加工理论指导下，通过数值模拟和物理模拟，在试验室动态仿真材料的热加工过程，预测实际工艺条件下材料的最后组织、性能和质量，进而实现热加工工艺的优化设计。
它将使材料热加工沿此方向由"技艺"走向"科学"，并为实现虚拟制造迈出第一步，使机械制造业的技术水平产生质的飞跃。
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CAE技术的应用
• 8月17日，北京奥运会游泳比赛项目在“水立方”落下帷 幕，9天内，我们见证了19项新的世界纪录和7项新的奥运 会纪录的诞生，见证了泳坛巨星菲尔普斯身着“鲨鱼皮” 泳衣勇夺8金的奥运传奇。
CAE技术铸就“鲨鱼皮”
• 我们知道水的阻力是运动员提高游泳速度的最大障 碍，它的流动方式是决定泳速的关键因素，因此降 低水的阻力自然成为帮助游泳运动员提高成绩的最 有效途径，它同时也是最具难度的一项工作。而应 用CAE仿真技术的“鲨鱼皮”泳衣却令人难以置信 地比普通泳衣的阻力低38%!
4. 课程要求、进度安排
宏观--微观 多物理场耦合 数值模拟在特种成成形中的应用范围不断拓宽 基础性研究增大 反向模拟技术 模拟软件
协同工作
模拟结果与设备控制的关联
第一讲 材料成形数值模拟概述
1. 引言 2. 工程意义及应用现状 3. 发展趋势
4. 课程要求、进度安排
1.教材：
隔板焊缝 G2 隔板焊缝 G3 主焊缝 Z4 主焊缝 Z1 注：隔板焊缝编号以一个隔板 为例，其余隔板相同。 主焊缝 Z3 主焊缝 Z2
焊缝的空间分布及编号图
宁德项目2#反应堆压力容器接管段
温度
700
600 500
modified design
应力
400
perature(°C)Temp
300
WELD2 Temperature in weld vicinity
什么是CAE？CAE是什么意思?
计算机辅助工程（CAE）是以工程和科学问题 为背景，建立计算模型并进行计算机仿真分析。
– 一方面，CAE技术的应用，使许多过去受条件限制无法分 析的复杂问题，通过计算机数值模拟得到满意的解答。 – 另一方面，计算机辅助分析使大量繁杂的工程分析问题简 单化，使复杂的过程层次化，节省了大量的时间，避免了 低水平重复的工作，使工程分析更快、更准确。在产品的 设计、分析、新产品的开发等方面发挥了重要作用，同时 CAE这一新兴的数值模拟分析技术在国外得到了迅猛发展 ，技术的发展又推动了许多相关的基础学科和应用科学的 进步。
200
WELD1
100
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Distance (mm)
焊接残余应力与焊缝布置
核电装备堆内构件应力槽计算
斜接管交换器焊接变形预测
0.50 0.45 0.40
first second third fourth
b
mm)
0.35 0.30 0.25
isplacement(mDi 0.20 内环1
傅建主编. 材料成形过程数值模拟.化学工业出版社，2009
2.参考书目：
① 刘劲松;张士宏;肖寒;李毅波. MSC.MARC在材料加工工程中的应用.中国水利水电出版 社,2010
② 陈立亮主编．材料加工 CAD/CAE/CAM技术基础 ．机械工业出版社，2006
③ 董湘怀主编．材料成形计算机模拟．机械工业出版社出版社，2002 ④ 辛啟斌编著．材料成形计算机模拟．冶金工业出版社，2005 ⑤ 张凯锋主编．材料热加工过程的数值模拟．哈尔滨工业大学出版社，2001 ⑥ 牛济泰主编．材料和热加工领域的物理模拟技术．国防工业出版社，1999
计算机模拟促进了热加工工艺改进 ——大型船用曲轴锻造数值模拟研究
计算机模拟促进了热加工节能降耗 ——大型轴类锻件倒棱滚圆过程的数值模拟研究
初始坯料形状、不同型砧（平砧、 90°V砧和120º V砧）倒棱后锻 件形状、以及120º V砧滚圆后形状
计算机模拟促进了热加工节能降耗 ——大型轴类锻件倒棱滚圆过程的数值模拟研究
Felt赛车结构设计
• Felt赛车公司借助CFdesign设计出的自行车称为“ 从未见过的最具空气动力学特性的自行车”，并且 赢得了一系列世界重大赛事。
型号：B2-pro 材料：碳纤维 重量：7.58Kg
ANSYS在国家体育场设计中的应用
• 国家体育场是2008年第29届奥运会的主体育场，承 担奥运会开、闭幕式与田径比赛，总建筑面积约为 25万m2。建筑的设计使用年限为100年，其“鸟巢 ”结构将成为北京市的重要标志性建筑。该建筑地 面以上平面呈椭圆型，长轴为332.3m，短轴为 296.4m。主体结构由钢筋混凝土看台与带有可开合 屋盖的大跨度钢屋盖两部分构成。屋盖的主结构由 48榀桁架与中间环梁构成，支承在周边24根组合柱 之上。屋盖的顶面呈鞍形，最高点高度为68.5m， 最低点高度为42.8m。主桁架围绕屋盖中部的环梁 放射形布置，与屋面及立面的次结构一起形成了“ 鸟巢”的特殊建筑造型，主场看台部分采用钢筋混 凝土框架－剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全 脱开。
• 虚拟制造
概念：在计算机内构造虚拟的生产系统模型，进行实际生产过程的模拟。 将虚拟制造技术应用于塑性加工全过程，其中的成形过程虚拟仿 真（模拟分析）最为重要。
对成形过程的虚拟仿真，可以在模具加工之前，检验模具关键工 作部分形状和尺寸设计的合理性，分析材料的流动规律，预测是否产 生缺陷，此外还可以对其他工艺参数进行优化分析。
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 压铸循环次数 程序循环次数 紊流模型设置 温度场设置 缺陷分析设置 应力场分析设置 各个参数单位设置
实例分析（后处理过程）
• 充型过程分析
实例分析（后处理过程）
• 充型过程分析
实例分析（后处理过程）
• 充型过程分析（齿轮室）
实例分析（后处理过程）
• 凝固过程分析
计算机模拟促进了热加工节能降耗 ——汽车传动系统锻件的飞边余量
50
某汽车传动系统锻件的 飞边余量原来占到总重 量的约50%，经过计算 机模拟，改进了锻造工 艺设计，使飞边余量降 低到25%，通过节省原 材料降低了能耗。
25
飞边余量的降低百分比
计算机模拟促进了热加工节能降耗，还保证了产品质量 ——大型合金钢模块
0.15 0.10 0.05 0.00
内环2
内环3
a
外环1
0 200 400 600 800 1000 1200
外环2
1400 1600 1800 2000
Distance in axial direction(mm)
真空高压气淬炉流场温度场模拟
真 空 炉 实 体
真 空 炉 模 型
炉 内 流 场
工 件 内 部 温 度 场
• CAE技术帮助研究人员获取关于泳衣表面和形体阻 力的理想方案。运动员要求理想的泳衣实现水中运 动过程尽可能平滑和不受到干扰，通过采用 FLUENT数值分析，研究人员得到泳衣各部位的阻 力特性，并在高阻力区域布置低磨擦材料，从而使 运动员在水中尽可能地产生减少阻力的流体动力。
• 研究人员使用FLUENT软件分析的仿真数据，精确 定位运动员在水中身体的高磨擦区，通过CAE技术 寻找游泳运动员在水中身体最大阻力的位置，然后 在该部位采用低磨擦材料进行设计。
这样就可以确保工艺、设计和模具制造一次成功，主要问题在设 计阶段就完全解决，使塑性加工进入以模型化、最优化、和柔性化为 特征的工程科学阶段，提高塑性加工行业的科学化水平。
塑性加工工艺特点
• 加工工艺的多样性 锻造 冲压 轧制 挤压 拉拔 • 变形行为的复杂性 变形机理的复杂性 变形金属材料性能的可变性 接触界面与摩擦作用
CAE在焊接结构上的应用
MSC.MARC
本课程学习基础及方法
应用MARC和Procast集成CAE仿真分析软件是一项比较复
杂、对使用者要求相对较高的技术。要求软件的使用者首先
要具备以下的背景知识及一定的工程实践经验，基础包括：
1. 2. 3. 4. CAD/CAE/CAM的基础知识 具有一定的有限元分析方法的理论知识 铸锻焊工艺基础及模具设计的理论 具备能熟练使用某一三维CAD软件进行三维造型的能力（ProE、UG 、 Solidworks、 CATIA ） 5. 具备一定的专业外语阅读水平
P20大模块预冷→水淬→自回火→水淬→自回 火处理后珠光体分布云图
国家体育馆空间结构梁焊接变形
隔板 66 第4段 第3段 外侧腹板
隔板 39
隔板 38 隔板 41
隔板 22a 第2段 上翼板 第1段 隔板 37 内侧腹板 下翼板 隔板 B1
结构整体示意图
隔板编号示意图
隔板焊缝 G1 隔板焊缝 G4
6.
具备一定的计算机基本操作技能
国内外CAE分析师待遇情况
• 国外 因行业而异CAE分析师的年薪工资平均在8－10万美元，网格划 分师在10万美元以上。
• 国内
平均在年薪8万
第一讲 材料成形数值模拟概述
1. 引言 2. 工程意义及应用现状 3. 发展趋势
4. 课程要求、进度安排
应用现状
计算机模拟促进了热加工工艺改进 ——大型船用曲轴锻造数值模拟研究
塑性加工工艺模拟分析方法
• 解析法
工程法（Slab法，主应力法） 滑移线法（Slip line） 上限法（Upper bound）（下限法）、上限单元法（UBET) 有限单元法（FEM,Finite Element Method）
• 实验/解析法
相似理论法 视塑性法 • 数值法 有限元法 有限差分法 边界元法
铸件CAD/CAE一体化技术
CAD及CAE技术已经逐渐在各行各业得到了广 泛应用。CAD/CAE一体化技术一度被业界追逐并 终于得到了广泛应用，为提高企业研发效率发挥 了重要作用。
铸件成型CAE分析过程
首先由CAD完成设计模型，包括铸件、模具、等 ，通过标准格式输出模型导入CAE分析程序。然后 对模型进行网格离散，以上过程称为CAE的前处理 。在后处理过程中包括对铸件温度场、速度场、应 力场的耦合计算，然后对结果进行显示，生成位移 、应力、温度、压力分布的等值线图以及各个场的 动态显示图。