《金属材料制备工艺的计算机模拟》主要介绍金属材料制备工艺的计算机模拟。全书共七章，主要内容包括概论、液态金属精炼过程的计算机模拟、铸造工艺的计算机模拟、凝固过程微观组织模拟、热轧带钢组织性能预报、奥氏体铁素体转变的计算机模拟和塑性成形工艺模拟。
　　《金属材料制备工艺的计算机模拟》可供冶金、机械、材料、工艺模拟等相关专业的科技人员、工程技术人员及本科生、研究生阅读与参考。

　　对于充型模拟的难点还在于自由表面的处理，而对于自由表面的处理实际上是对自由表面形状进行描述的问题，最自然的做法是用一个单值的高度函数去刻画它，其他描述自由表面的方法有标记粒子法和水平集方法。
　　在标记粒子法中，对于自由表面的变化，采用随流体流动的示踪粒子显示，即首先将一组假想的示踪粒子置于浇口的位置，当速度场计算出来后，每一个示踪粒子将随着新的速度场移动到新的位置，其移动速度取邻近格子速度量的平均值。当示踪粒子的速度计算出来后，就可以计算出每个示踪粒子的新位置。当所有的示踪粒子的新位置计算出来后，就可以判断网格中示踪粒子的分布情况，进而定出新的内部区和表面区，然后再根据此新的流场形态计算下一个时问增量的速度场，如此重复计算直到流体完全充满型腔为止。另外，在每个新的时间增量内，必须在浇口位置不断地放人新的示踪粒子。这种方法的缺点在于随着示踪粒子数目的增加，其对存贮空间的要求越来越大。
　　水平集方法是一种有效的模拟分界面拓扑改变的数值方法，它是用一个光滑函数称为水平集函数代表两相或两种不同流体的界面，并把该界面定义为零水平集，即函数值为零的点的集合，把追踪分界面的运动转化为求此函数的偏微分方程，再和Euler或Navier—Stokes方程组的耦合求解，研究它的零点集随时间而变的结构演化。
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第一章 概论
1.1 材料制备工艺的基本概念和实例
1.1.1 材料制备工艺的基本概念
1.1.2 钢铁生产工艺流程2 
1.1.3 我国钢铁工业的现状
1.2 材料制备工艺模拟的基本知识
1.2.1 材料模拟的基本概念
1.2.2 金属材料制备工艺的计算机模拟
1.2.3 工艺模拟的判据
1.3 材料制备工艺模拟常用软件
1.3.1 铸造工艺模拟软件
1.3.2 热轧带钢组织性能预报软件
1.3.3 塑性成形工艺模拟软件
参考文献

第二章 液态金属精炼过程的计算机模拟
2.1 金属熔体传输过程的基本方程与计算方法
2.1.1 描述金属熔体传输过程的基本方程
2.1.2 冶金反应器内金属熔体流场的计算方法
2.2 底吹氩精炼钢包内三维流动的计算机模拟
2.2.1 控制方程
2.2.2 吹氩精炼钢包内气液两相区的描述
2.2.3 三维数学模型的验证
2.2.4 单喷嘴喷吹钢包内流场模拟
2.2.5 多喷嘴喷吹钢包内流场模拟
2.3 浸入式喷枪喷吹金属熔池和AOD炉内三维流动的数值模拟
2.3.1 水平气体射流在液体中的行为特征
2.3.2 数学模型
2.3.3 浸入式喷枪喷吹熔池中的流动特征
2.3.4 AOD炉内的流动特征
2.4 液态金属熔池中的混合过程模拟
2.4.1 混合过程和混合时间的数理研究方法
2.4.2 精炼金属熔池混合过程的模拟分析
2.5 LF钢包精炼炉内夹杂物行为的计算机模拟
2.5.1 LF炉内夹杂物描述的理论模型
2.5.2 喷嘴布置对夹杂物去除的影响
2.6 RH真空精炼过程的计算机模拟
2.6.1 模型描述
2.6.2 RH真空装置内钢液的流动特征
2.6.3 RH真空精炼装置内钢液的循环流量
2.6.4 脱碳行为
2.6.5 脱碳的影响因素
参考文献

第三章 铸造工艺的计算机模拟
3.1 铸件充型及传热过程模拟
3.1.1 充型及传热过程的数理方程
3.1.2 充型及传热过程模拟
3.1.3 标准实验（benchmark test）的模拟
3.2 铸件凝固过程中的三场耦合模拟与宏观偏析的定量预测
3.2.1 铸件凝固过程的三场耦合
3.2.2 三场耦合模型
3.2.3 钢锭三场耦合的模拟计算
3.3 使用水平集方法模拟铸造双金属轧辊
3.3.1 冲洗法生产铸造双金属轧辊
3.3.2 数学模型
3.3.3 数值稳定性分析
3.3.4 计算结果与分析
3.4 大型铸钢支承辊整体铸造工艺的计算机模拟
3.4.1 铸钢支承辊的整体铸造工艺
3.4.2 铸钢支承辊充型过程的模拟
3.4.3 铸钢支承辊凝固过程模拟结果与分析
3.5 电磁离心铸造工艺模拟
3.5.1 电磁场、熔体流场和温度场的耦合
3.5.2 熔体流场与压力场模拟结果与分析
3.5.3 温度场的模拟结果与分析
3.5.4 电磁搅拌对离心铸造0Cr17Mn14Mo2N不锈钢管坯显微组织的影响
参考文献

第四章 凝固过程微观组织模拟
4.1 凝固过程微观组织模拟方法
4.1.1 确定性方法
4.1.2 概率方法
4.1.3 相场方法
4.2 凝固过程数学模型
4.2.1 形核模型
4.2.2 晶体生长模型
4.3 铸锭凝固过程中柱状晶与等轴晶的转变
4.3.1 元胞自动机与有限差分耦合
4.3.2 模拟的基本步骤
4.3.3 铸锭凝固过程中柱状晶与等轴晶的转变
4.4 喷射成形中金属液滴凝固过程模拟
4.4.1 喷射成形中金属液滴凝固
4.4.2 模型的描述
4.4.3 液滴凝固过程模拟
参考文献

第五章 热轧带钢组织性能预报
5.1 热轧带钢组织性能预报的基本模块
5.2 板坯加热的奥氏体化过程及晶粒长大
5.2.1 板坯加热的奥氏体化过程
5.2.2 晶粒长大动力学参数的确定
5.3 轧制过程中的再结晶模拟
5.3.1 热轧温度模型
5.3.2 热形变过程中的再结晶
5.3.3 再结晶模型
5.3.4 热轧带钢再结晶的模拟
5.4 热轧带钢冷却过程的相变计算
5.4.1 热轧低碳钢冷却相变计算
5.4.2 卷取温度控制模型
5.4.3 计算结果与分析
5.5 铁素体晶粒尺寸预测
5.5.1 钢卷冷却过程的温度场模拟
5.5.2 铁素体晶粒尺寸模型
5.5.3 计算结果与分析
5.6 热轧带钢组织性能预报
5.6.1 物理冶金模型预报带钢性能
5.6.2 Rollan软件的应用
参考文献

第六章 奥氏体铁素体转变的计算机模拟
6.1 等温奥氏体铁素体相变的元胞自动机介观模拟
6.1.1 等温奥氏体铁素体相变二维元胞自动机模型
6.1.2 等温奥氏体铁素体相变元胞自动机模拟
6.2 等温相变过程中单个铁素体晶粒长大行为的模拟
6.2.1 等温相变过程中单个铁素体晶粒的长大模拟
6.2.2 单个铁素体晶粒的六种长大模式模拟
6.3 连续冷却奥氏体铁素体相变元胞自动机模拟
6.3.1 连续冷却奥氏体铁素体相变元胞自动机模型
6.3.2 连续冷却奥氏体铁素体相变模拟
6.4 形变奥氏体－铁素体相变晶体塑性有限元元胞自动机耦合模拟
6.4.1 晶体塑性形变模型
6.4.2 形变奥氏体铁素体相变模型
6.4.3 晶体塑性有限元模型与元胞自动机模型的耦合
6.4.4 形变奥氏体铁素体相变的晶体塑性有限元－元胞自动机耦合模拟结果
6.5 FeC二元系未形变奥氏体等温分解的蒙特卡罗法模拟
6.5.1 蒙特卡罗模型
6.5.2 单个晶粒中碳扩散过程的模拟
6.5.3 双晶粒体系中的等温奥氏体铁素体相变模拟
6.5.4 未形变奥氏体等温分解过程中非平衡奥氏体－铁素体相界面状态的分析
6.5.5 未形变多晶奥氏体等温分解过程中奥氏体－铁素体相变模拟
6.6 FeC二元系等温热形变过程中形变诱导铁素体相变的蒙特卡罗法模拟
6.6.1 形变诱导铁素体相变
6.6.2 多态波茨模型
6.6.3 模拟结果与分析
6.7 深过冷轧制热力耦合有限元分析
6.7.1 钢板热轧过程界面换热系数的测定
6.7.2 热轧板表层超细晶形成过程分析
参考文献

第七章 塑性成形工艺模拟
7.1 体成形工艺模拟
7.1.1 体积成形工艺模拟
7.1.2 体积成形过程中的热力耦合模型
7.1.3 近β型钛合金的塑性成形过程模拟
7.1.4 NiTi形状记忆合金管件热挤压过程数值模拟
7.2 板材冲压成形过程的计算机模拟
7.2.1 油底壳成形过程的三维有限元模拟
7.2.2 镁合金板材筒形件拉深成形
7.2.3 板件液压成形
7.3 板成形回弹过程的计算机模拟
7.3.1 板成形回弹的计算方法及影响因素
7.3.2 汽车纵梁成形及回弹过程的模拟
参考文献
关键术语