材料成型计算机模拟考试复习资料

1、一、判断问题(共5分)1.Anycasting是基于有限元原理的模拟铸造成型过程的数值模拟软件。（）关于有限元法，有限差分法的弱点在于应力分析。()3.Sysweld、Ansys、Procasting和Deform都可以模拟焊接过程的专业有限元分析软件。（）4.材料成型过程的数值模拟对材料的热物理性质参数要求不严格。（）5.一维空间傅里叶定律表示为：q=。()二、填补空白问题(共25分)1.材料科学是以材料的构成、结构、性能和加工为研究对象的科学。2.材料成型采用铸造、锻造、焊接等方法，将金属原材料加工成所需的形状、尺寸，满足一定的组织特性要求。3.材料可以根据组成和结构分类为金属材料、无机非

2、金属材料、有机高分子材料和复合材料等。4.数学建模过程包括准备建模、建模假设、构造模型、求解模型、分析模型、检查模型和应用模型。5.材料、能源和信息被称为现代文明的三大支柱。材料可以根据性能和作用分为结构材料和功能材料。7.与材料成型方法相关的物理、化学和机械现象。8.有限元分析的后处理程序的功能将计算结果的处理和计算结果分为(图形)表示法。9.金属模具的温度场分析阶段分为预处理、求解和后处理。10.用于表示计算结果的图形表达包括结构变形图、等值线图、主应力示意图和等值线图。11.当x方向的温度分布为线性时，温度渐变表达式：12.材料加工过程数值模拟的初始条件包括温度初始条件、压力初始条件、速

3、度初始条件和组织初始条件。13.在产生有限元法之前，解决弹性力学修正问题的基本方法是按应力求解、按位移求解和混合。14.材料形成过程的基本规律可以用一组微分方程来解释，如流场方程、热传导方程、平衡方程和运动方程，在讨论的问题上，这些方程通常称为场方程或控制方程。15.材料加工过程数值模拟的初始条件包括温度初始条件、压力初始条件、速度初始条件和组织初始条件。16.在产生有限元法之前，解决弹性力学修正问题的基本方法是按应力求解、按位移求解、混合求解。17.在单位时间内通过单位面积的热称为热流密度。三、名词说明(10个问题，共20分)1.计算机仿真：基于实际系统，在计算机上进行仿真实验，将仿真结果与

4、实际系统的实验数据进行比较，验证了模型的准确性，并通过对模型推导的分析理论进行了简化近似，验证了其是否成功。2.数学模拟：利用数学语言建立某种事务系统的特性和数量关系的符号体系。3.近似误差：差商和导数之间的误差表示差商接近微分的程度。这称为近似误差。4.差异商的准确度：自变量差异(增量x)的近似误差的量级称为使用差异商代替导数的准确度。5.截断错误：用差分方程近似替换微分方程而产生的错误，称为截断错误。6.兼容性：如果自变量的阶段为零，则差分系统和微分问题的截距误差的标准趋向于为零，因此，可以使用此差分格式来确定是否可以逼近微分问题。7.预处理：在凝固模拟技术中，范围离散化，方程的差分分化通

5、常称为预处理。8.热导率：物体的一部分之间没有发生相对位移，而是由分子、原子、自由电子等微小粒子的热运动构成的传热。9.对流：指物体的一部分之间发生相对位移，冷热物体相互混合传递热量的方式。10.等温线(面):指同一瞬间物体的温度相同的点相连接，二维问题的等温线，三维问题的等温线。四、简单的回答(10个问题，共30分)1.有限差分法差分原理？a:函数y=f(x)的x的导数向前差异：f(x)-f(x)；反向差异：f(x)-f(x-)；中心差：f(x )-f(x)微分方程和差分方程的区别是什么？A: 1)差对应于微分，差商对应于微分。(2)但是，差和差商用有限元表示，微分和微分用极限表示。3)用对

6、应的差分商近似替换微分方程的导数，得到了有限元形式的差分方程。弹性静态分析问题的假设条件？A: 1)位移斜度为小，变形和位移之间的关系为线性。2)物体总是保持弹性状态，应力和应变之间的关系是线性的；3)接触条件不包含在边界条件中。数学模型的离散化内容？A: 1)离散格式选择；2)动量方程的离散；3)连续性方程的离散。5.要保证解的收敛性，位移模式必须满足三个条件吗？A: 1)位移模式应包括单位的刚度位移。2)位移模式应包括单位的恒定变形。3)位移模式在单元内必须连续。多项式置换模式顺序选择原理？a:选择多项式置换模式顺序注意事项：1)满足完整性和调整要求。2)无论局部坐标系的位置如何，都应使用

7、几何等同性。3)多项式的项目必须等于或大于单元节点的自由度。凝固模拟包括哪些内容？答：逐渐倒入凝固过程中的：1)流场和温度场；2)应力应变场；3)结晶、组织、机械性能等宏观、微观、多方面、多物理行为的数值模拟。8.凝固模拟分析包括哪些内容？答：逐渐倒入凝固过程中的：1)流动分析和传热分析3)应力、应变分析4)结晶、组织和相结构分析。9.材料设计是指(主要包括三个方面的意思)那几个方面吗？A: 1)理论计算预测组件、结构和性能；2)理论设计订单设置新材料；3)生产要求设计根据准备和加工方法。10.热加工过程的导热系数是多少？A: 1)物体之间不发生的宏观对手是位移。2)依赖微粒(分子、原子、电子

8、等)的不规则热运动。3)物质的本质。五、总结问题(两个小问题，共20分)1，能简要说明数值模拟的基本原理吗？A: 1)金属成型过程是工件的弹性(粘滞性)塑性变形过程，有时伴随着明显的温度和微结构变化。2)从物理角度来看，这个过程无论多么复杂的过程，总是可以用一系列微分方程及其相关的边界条件和初始条件来表示。这个微分方程、边界条件和初始条件可以根据固体力学、热力学和材料科学的基本理论建立。3)一般来说，这个微分方程的基本未知量是工件各点的位移、温度和熟悉微结构中使用的一些物理量。例如，对于普通冲压工艺，温度的影响和微结构的变化可以忽略，因此基本未知量只是工件各点的位移，对于热锻工艺，温度也应作为

9、基本未知量使用。如果能求出这个微分方程的解，就可以在得到的基本未知量中，根据相关领域的基本理论和基本定律计算其他物理量(例如应力、变形)。负载等)的空间和时间。4)由于金属成形过程的复杂性，这组微分方程具有很强的物理和几何非线性，因此很难得到这个微分方程的理论解。5)到70年代为止，计算机技术和数值计算方法，特别是有限元方法的迅速发展，通过数值计算方法求解这个微分方程，有可能建立金属成形过程数值模拟技术。用计算机语言写的解这个微分方程，说明在基本未知数数量上计算所有其他物理量的过程的文件称为金属成型过程数值模拟软件。金属成型过程的数值模拟对企业有什么好处？A: 1)通过金属成形过程的数值模拟，

10、可以进行工艺设计，获得最终优化过程。(2)该过程模拟的计算基于固体力学、材料科学和数值计算的基本理论，因此该数值模拟过程原则上与过程实验具有相同的效果。3)工艺模拟是在计算机上执行的，因此无需加工实际模具或毛坯，也不需要压力机，从而大大减少了工艺设计和优化的时间和成本。可以看出，这是给企业带来巨大经济利益的技术。4)数值模拟技术大大减少了新产品开发的流程测试次数，缩短了新产品开发周期，降低了新产品开发成本，提高了企业市场竞争力。5)长期应用该高新技术，企业的技术水平将大幅提高，工艺设计将从传统“技术”逐步发展到“科学”。3.客户需要为金属成型过程的数值模拟准备哪些数据？答：客户需要提供的数据包括：1)工艺参数、毛坯、模具的几何尺寸数据和材料性能数据、压制数据等。2)对于戳记过程