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第Ⅰ部分 概念1

第1章 引言1

1.1 动机1

1.2 什么是ICME2

1.2.1 “一元系统”：I，C，M，E3

1.2.2 “二元系统”：ME，IM，IE，IC，CE和CM4

1.2.3 “三元系统”：CME，ICM，IME，ICE6

1.2.4 “四元系统”：ICME7

1.3 ICME的发展历程8

1.4 当前实现ICME的努力9

1.5 向模块标准化的ICME平台前进11

1.6 本书内容12

参考文献13

第2章 平台的基本特征16

2.1 概述16

2.2 开放体系结构21

2.3 模块化22

2.3.1 单一模块22

2.3.2 尺度的桥接24

2.3.3 接口模块/服务25

2.3.4 数据模块26

2.4 标准化27

2.5 基于网络的平台操作28

2.6 平台概念的好处29

2.6.1 对软件提供者的好处29

2.6.2 对工业用户的好处30

2.6.3 对科研、教育和知识管理的好处30

2.7 使用测试算例验证31

参考文献32

第3章 先进模型、软件以及未来的改进33

3.1 引言33

3.2 现有模型和软件的回顾34

3.3 在ICME框架内对模型和软件的要求38

3.3.1 模型质量38

3.3.2 改进数值和模型精度39

3.3.3 单个模型的加速与分布式仿真40

3.3.4 信息集成43

3.4 单一模型在平台上运行的好处44

3.4.1 初始条件质量的改进44

3.4.2 材料数据质量的改进45

3.4.3 材料局部等效性能的讨论45

3.5 平台模型的强耦合和弱耦合45

3.6 小结46

参考文献46

第4章 标准化47

4.1 概述47

4.2 几何形状和结果数据的标准化48

4.2.1 扩展文件头49

4.2.2 几何形状属性50

4.2.3 场数据50

4.3 材料数据52

4.4 应用程序界面55

4.4.1 USER＿MATERIAL＿TM子程序57

4.4.2 USER＿MATERIAL＿HT子程序59

4.4.3 USER＿EXPANSION子程序60

4.4.4 USER＿PHASE＿CHANGE子程序60

4.5 标准化的未来方向62

参考文献62

第5章 等效性能的预测63

5.1 引言63

5.2 具有周期性微观结构材料的均质化64

5.2.1 一种非均质材料的静平衡问题64

5.2.2 周期性和两级尺度描述65

5.2.3 渐近均质化方法67

5.3 具有随机微观结构材料的均质化69

5.3.1 RVE的形貌分析和定义69

5.3.2 RVE位置对等效弹性性能的影响73

5.3.3 随机均质化74

5.4 宏观结果的后处理：局部化76

5.5 均质化模型：专为半晶态热塑性塑料开发的两级辐射均质化77

5.5.1 非晶和多晶相的力学性能78

5.6 虚拟材料测试80

5.7 确定等效性能的工具81

5.7.1 均质化工具HOMAT和其前处理器Mesh2Homat81

5.7.2 虚拟测试的编程环境82

5.8 例子83

5.8.1 基于验证例子的方法比较83

5.8.2 一种Fe-C-Mn钢的奥氏体—铁素体相变84

5.8.3 随机均质化的应用：一个开孔金属泡沫材料的等效热导率87

5.9 结论89

参考文献90

第6章 分布式仿真93

6.1 动机93

6.2 AixViPMaP？仿真平台架构94

6.3 数据集成97

6.4 基于互联网的仿真平台用户界面100

参考文献103

第7章 可视化104

7.1 动机104

7.2 标准化的后处理105

7.3 集成的可视化107

7.4 数据历程追溯110

参考文献112

第Ⅱ部分 应用114

第8章 管线钢测试算例114

8.1 引言114

8.2 材料115

8.3 工艺116

8.3.1 工艺链概述116

8.3.2 再加热116

8.3.3 热轧117

8.3.4 冷却和相变117

8.3.5 U形和O形成型118

8.3.6 焊接118

8.4 试验118

8.4.1 膨胀计试验118

8.4.2 确定屈服流动曲线和动态DRX动力学的压缩试验120

8.4.3 拉伸试验120

8.4.4 焊接试验120

8.5 实验工艺链121

8.6 仿真模型和结果122

8.6.1 再加热122

8.6.2 热轧127

8.6.3 冷却和相变130

8.6.4 U成型和O成型133

8.6.5 焊接139

8.7 结论和经验146

参考文献146

第9章 齿轮零件测试算例149

9.1 引言149

9.2 材料149

9.3 工艺链150

9.3.1 概述150

9.3.2 热轧和锻造151

9.3.3 FP退火152

9.3.4 机械加工152

9.3.5 渗碳152

9.3.6 激光焊接152

9.4 试验步骤和结果153

9.4.1 现象概述153

9.4.2 动态再结晶和晶粒长大的特征154

9.4.3 相变特征154

9.4.4 在工艺链中粒子演化的研究155

9.4.5 焊接深度的特征156

9.5 仿真链和结果157

9.5.1 仿真链概述157

9.5.2 宏观工艺模拟160

9.5.3 微观模拟170

9.6 结论174

参考文献174

第10章 工程塑料零件测试算例176

10.1 引言176

10.2 材料177

10.2.1 聚丙烯177

10.3 工艺链178

10.4 工艺链各个过程的模拟179

10.4.1 半晶态热塑料的结晶过程179

10.4.2 分子取向的形成182

10.4.3 半晶态热塑料的等效力学性能184

10.4.4 材料宏观力学行为185

10.5 实际工艺链的实现189

10.5.1 SigmaSoft软件189

10.5.2 SphaeroSim软件189

10.5.3 HOMAT软件190

10.5.4 有限元Abaqus软件190

10.5.5 仿真链190

10.6 试验方法192

10.7 结果193

10.7.1 宏观过程模拟194

10.7.2 微观结构模拟194

10.7.3 等效力学性能197

10.7.4 宏观零件的行为203

10.8 结论205

参考文献206

第11章 织物增强金属活塞杆测试算例208

11.1 引言208

11.2 试验流程209

11.2.1 编织工艺210

11.2.2 熔模铸造工艺211

11.3 仿真链211

11.3.1 概述211

11.3.2 编织工艺的仿真212

11.3.3 编织结构的仿真215

11.3.4 渗透工艺的仿真217

11.3.5 固化微观结构的仿真217

11.3.6 等效各向异性材料性质219

11.3.7 零件的等效性质224

11.4 结论224

参考文献225

第12章 不锈钢轴承套测试算例227

12.1 引言227

12.2 材料228

12.2.1 概述228

12.2.2 热物理性能228

12.3 工艺过程229

12.3.1 工艺链概述229

12.3.2 铸造工艺229

12.3.3 热处理工艺230

12.3.4 机加工过程230

12.3.5 应用过程230

12.4 现象231

12.4.1 对建模对象的概述231

12.4.2 对各个现象的描述231

12.5 仿真链235

12.5.1 仿真工具235

12.5.2 仿真流程235

12.6 结果236

12.6.1 宏观过程模拟236

12.6.2 微观结构模拟240

12.7 结论243

参考文献244

第13章 未来的ICME245

13.1 必须面对的问题245

13.2 经验和教训248

13.3 未来方向253

13.3.1 教育和培训253

13.3.2 国际化、专业化和商业化254

13.3.3 平台发展255

13.4 结束语257

参考文献257