西安交通大学
“材料加工模拟与仿真”课程教学大纲
英文名称：Simulation and Numerical Analysis in Materials Processing
课程编码：MA TL4060
学时：24 学分：1.5
适用对象：材料科学与工程专业本科生
先修课程：材料科学基础、材料制备与成形
使用教材及参考书：
陈立亮主编，《材料加工 CAD/CAM基础》，机械工业出版社，2003年
靳玉春主编，《成型过程数值模拟》，兵器工业出版社，2004年
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年
张凯锋主编，《材料热加工过程的数值模拟》，哈尔滨工业大学，2001年
牛济泰主编，《材料和热加工领域的物理模拟技术》，国防工业出版社出版社，1999年
一、课程性质、目的和任务
本课程是向材料专业材料加工方向的高年级本科生介绍现代计算机模拟和仿真技术在材料加工中应用的专业课程。

通过本课程的学习，使学生初步掌握模拟与仿真的概念，培养高级的材料加工研究专门人才。

本课程在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，着重计算机软件高级开发能力的基本训练。

本课程将介绍材料热加工数值模拟的基本知识，包括基本理论、方法、应用等。

重点介绍材料热加工中的温度场、应力应变场、流场以及扩散方面的数值模拟与仿真内容。

二、教学基本要求
通过本课程的学习使学生能了解和掌握材料加工模拟与仿真的基础理论和应用技术，为进一步深入学习及从事材料加工研究和应用打下良好的基础。

三、教学内容及要求
第一章：模拟与仿真的基本原理
1. 材料成形数值模拟概述
2. 有限差分方法介绍
3. 有限元方法介绍
第二章：材料加工温度场数值模拟
1. 温度场及传热的基本概念
2. 传热问题的数值计算
3．温度模拟在材料热加工中的应用
第三章：材料热加工过程的应力应变场数值模拟
1. 材料热加工过程的固体应力应变数值分析的基本问题和基本方法
2. 弹性平面问题的有限元法
3. 弹塑性平面问题的有限元法
4. 热弹塑性有限单元法
5．大变形弹塑性有限单元法
第四章：金属热成形过程流场数值模拟
1. 金属液充型过程数值模拟
2. 充型流动的数学模型及数植模拟的前处理
3．数学模型的离散
4．边界条件
5 数值稳定性条件
6．固相析出的处理
第五章：金属中的扩散及扩散过程的数值模拟
1. 扩散的原子理论
2. 扩散过程的宏观描述
3．扩散系数的理论计算与实验测定方法
4．扩散方程的解及浓度分布的数值模拟
5．扩散的一般性处理
第六章：有限元分析的建模、软件平台及实例
1. 材料加工领域主流模拟软件
2. 基于ANSYS平台的有限元建模与分析
3．热弹塑性算例
4．流场算例
四、实践环节
1. 弹性力学平面问题算例，1学时
2. 流场算例，1学时
五、课内学时分配
大纲制定者：蔡洪能执笔
大纲审定者：潘希德
大纲批准者：张建勋
大纲校对者：吴志敏。