前言上篇铸造充型凝固过程数值模拟理论与方法章铸造数值模拟技术概述21.1铸造数值模拟技术简介21.2铸造数值模拟技术发展现状21.2.1已实用化的铸造数值模拟技术21.2.2正在发展中的铸造数值模拟技术111.3铸造数值模拟技术工程化发展趋势181.3.1高精度缺陷定量化预测技术191.3.2热物性参数反求技术191.3.3智能化铸造工艺设计与优化技术211.3.4铸造全流程模拟与数字化管理融合21第2章铸造数值模拟方法基础232.1有限差分法232.1.1原理介绍232.1.2离散方法252.2有限元法282.2.1原理介绍282.2.2离散方法292.3有限体积法332.4其他数值模拟方法34第3章铸造充型过程流动场数学模型与数值求解353.1流体基本概念353.2充型过程流动场数学模型353.3充型过程流动方程求解方法373.4充型过程流动前沿追踪方法383.5充型过程流动场数学模型离散413.5.1流动方程的离散413.5.2体积函数（VOF）的离散443.5.3SOLA-VOF方法443.6充型过程流动场数值模拟流程设计46第4章铸造充型过程相关缺陷预测方法474.1铸造充型过程卷气预测方法474.1.1卷气缺陷预测数学模型474.1.2压铸件气体定量预测算例494.2铸造充型过程夹渣预测方法544.2.1无质量粒子流体运动数值模拟方法544.2.2无质量粒子数值模拟算例564.2.3有质量粒子流体运动数值模拟方法574.2.4有质量粒子数值模拟算例594.3铸造充型过程合金氧化预测方法614.3.1合金氧化数学模型614.3.2合金氧化数值模拟算例624.4铸造充型过程冷隔与浇不足预测方法644.4.1流动与温度耦合数学模型644.4.2流动与温度耦合数值求解644.4.3流动与温度耦合数值模拟算例654.5铸造充型过程型壁冲击力预测方法674.5.1型壁冲击力数学模型674.5.2型壁冲击力数值模拟算例68第5章铸造凝固过程温度场数学模型与数值求解705.1传热基本概念705.1.1热传导705.1.2热对流705.1.3热辐射715.2凝固过程温度场数学模型715.2.1傅里叶定律715.2.2凝固过程温度场数学模型715.3凝固过程温度场数学模型离散735.3.1二维场合的离散格式735.3.2三维场合的离散格式745.3.3初始条件与边界条件755.4凝固过程潜热处理方法775.4.1潜热定义775.4.2等价比热容法795.4.3热焓法805.4.4温度回升法805.4.5改进等价比热容法805.4.6灰铸铁凝固过程相变潜热处理方法835.5凝固过程发热材料处理方法845.6凝固过程温度场数值模拟流程设计87第6章铸造凝固过程缩孔缺陷预测方法886.1缩孔预测方法简介886.2重力铸造凝固过程动态压力缩孔预测方法886.2.1孤立液相区边界判据896.2.2保守力场内缩孔分布规律916.2.3缩孔的生长演变过程956.2.4重力铸造动态压力缩孔预测模型976.3立式离心铸造凝固过程动态压力缩孔预测方法986.3.1立式离心铸造熔融金属液的受力分析996.3.2立式离心铸造缩孔分布规律1016.3.3立式离心铸造动态压力缩孔预测模型1036.4动态压力缩孔预测方法的重力铸造实验验证1056.4.1重力铸造U形铸件实验设计1056.4.2重力铸造U形铸件实验实施1066.4.3重力铸造U形铸件模拟与实验结果1096.4.4重力铸造U形铸件模拟与实验结果分析1136.5动态压力缩孔预测方法的立式离心铸造实验验证1146.5.1离心铸造U形铸件实验设计1146.5.2离心铸造U形铸件实验实施1156.5.3离心铸造U形铸件实验与模拟结果1166.5.4离心铸造U形铸件改进方案模拟与实验结果分析1196.6动态压力缩孔预测方法的应用1246.6.1重力铸造箱盖铸件应用案例1246.6.2立式离心铸造柱栓铸件应用案例126第7章铸造凝固过程其他相关数值模拟及缺陷预测1287.1铸造凝固过程应力场数值模拟方法1287.1.1弹塑性力学基本理论1287.1.2凝固过程应力场数学模型1337.1.3凝固过程应力场离散求解1347.1.4凝固过程应力场算例1357.2铸造凝固过程浓度场数值模拟方法1417.2.1凝固过程成分偏析1417.2.2 凝固过程浓度场数学模型及离散1437.2.3凝固过程浓度场算例1467.3铸造凝固过程微观组织数值模拟方法1517.3.1凝固过程微观组织模拟基本方法1517.3.2凝固过程微观组织模拟数学模型1537.3.3凝固过程微观组织算例158第8章铸造数值模拟前处理网格划分方法1628.1结构化网格划分方法1628.1.1均匀网格划分方法1628.1.2非均匀网格划分方法1638.2基于四面体的非结构化网格划分方法1678.2.1四面体网格数据结构1678.2.2四面体网格划分原理与方法1678.2.3四面体网格划分实例1698.3基于八叉树的非结构化网格划分方法1718.3.1八叉树网格数据结构1718.3.2八叉树网格划分方法1718.3.3八叉树网格划分实例174第9章铸造数值模拟后处理数据可视化方法1789.1基于GDI的后处理数据可视化方法1789.1.1GDI绘图原理1789.1.2GDI绘图实例1799.2基于OpenGL的后处理数据可视化方法1799.2.1OpenGL绘图原理1799.2.2OpenGL显示实例1809.3基于3D技术的后处理数据可视化方法1829.3.13D显示技术概述1829.3.2红蓝3D显示技术1829.3.3偏振3D显示技术1839.3.4裸眼3D显示技术184第

本书系统地阐述了铸造充型凝固过程数值模拟的理论与方法、软件系统及典型应用案例。本书分上下两篇：上篇铸造充型凝固过程数值模拟理论与方法，主要介绍了数值模拟离散方法、充型凝固过程数学模型与数值求解及缺陷预测方法、数值模拟前后处理技术等；下篇铸造充型凝固过程数值模拟软件及应用，主要包括华铸CAE系统的控制平台、前处理、计算分析、后处理等功能模块以及典型应用案例。本书是对我国铸造行业从数字化走向智能化的思考与探索，以期为我国铸造行业由大变强奠定好数字化优化设计基础，并为我国铸造行业走向智能化提供工艺优化设计理论方法指导、国产铸造CAE软件系统支持以及典型应用案例借鉴。