数值模拟在航空材料热加工教学中的应用

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1、文章编号:２０９５－１２４８(２０１７)Ｓ１－００３２－０４数值模拟在航空材料热加工教学中的应用高恩志ꎬ王杰ꎬ刘红ꎬ宋广胜ꎬ王艳晶ꎬ刘春忠(沈阳航空航天大学材料科学与工程学院ꎬ沈阳１１０１３６)摘要:航空材料热加工教学中涵盖了复杂的工艺过程及变形机理等知识ꎮ为了能让学生尽快融入课堂情境ꎬ提高教学质量ꎬ将数值模拟技术引入教学中ꎬ使问题引入以及抽象知识点的讲解具体化ꎮ实践表明ꎬ该方法提高了学生学习兴趣ꎬ同时培养了学生使用计算机解决实际工程问题的能力ꎮ关键词:教学方法ꎻ航空材料热加工ꎻ数值模拟中图分类号:Ｇ６４２?１文献标志码:Ａｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.２０９５－１２４８.２０１７.Ｓ

2、１.００８ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇＧＡＯＥｎ￣ｚｈｉꎬＷＡＮＧＪｉｅꎬＬＩＵＨｏｎｇꎬＳＯＮＧＧｕａｎｇ￣ｓｈｅｎｇꎬＷＡＮＧＹａｎ￣ｊｉｎｇꎬＬＩＵＣｈｕｎ￣ｚｈｏｎｇ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１０１３６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ

3、ｃｏｖｅｒｓｔｈｅｋｎｏｗｌｅｄｇｅｏｆｃｏｍｐｌｅｘｔｅｃｈｎｏ￣ｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｔｅｇｒａｔｅｓｔｕｄｅｎｔｓｉｎｔｏｔｈｅｃｌａｓｓｒｏｏｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｓｓｏｏｎａｓｐｏｓｓｉｂｌｅꎬｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｅａｃｈｉｎｇｑｕａｌｉｔｙꎬｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｏｔｈｅｔｅａｃｈｉｎｇꎬｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓａｎｄａｂｓｔｒａｃｔｋｎｏｗｌｅｄｇｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｎｄｅａｓｉｅｒｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎ

4、ｄ.Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄａｒｏｕｓｅｓｔｈｅｓｔｕｄｅｎｔｓ′ｌｅａｒｎｉｎｇｉｎｔｅｒｅｓｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｓｔｕｄｅｎｔｓ′ａｂｉｌｉｔｙｔｏｓｏｌｖｅｐｒａｃｔｉ￣ｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｗｉｔｈｃｏｍｐｕｔｅｒ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｔｅａｃｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄꎻａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇꎻｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ近年来ꎬ中国航空工业发展迅速ꎬ航空类人才航空材料构件加工过程中经常涉及复杂的工的需求也日益增加ꎮ航空类专业的从业人员需要艺以及微观组织、应力应变

5、和温度等参数相互耦对航空材料的先进热加工技术有所了解和掌握ꎮ合作用ꎬ如果工艺参数不合适ꎬ将会产生各种各样“航空材料及其先进热加工技术”是我校一门重的缺陷ꎮ国外许多机械与航空类高校在教学过程要的专业基础课ꎬ对于学生了解不断更新的各种中十分注重学科交叉ꎬ强调新技术与加工工艺的先进新材料及其热加工工艺具有重要的指导作应用ꎬ十分重视解决工程问题能力的培养ꎮ目前ꎬ用ꎮ该课程主要内容包括航空材料及其构件的锻该课程教学内容理论性强ꎬ缺少利用计算机等现[１－２]压、焊接等先进热加工技术ꎮ代方法进行科学计算的相关教学和实践ꎬ缺少解收稿日期:２０１６－１１－２３基金项目:国家自然科学基金(项目编号:５１４０５３１

6、０)ꎬ辽宁省教育厅科学研究一般项目(项目编号:Ｌ２０１４０５５)ꎬ沈阳航空航天大学本科教学改革研究项目(项目编号:０１０１１６０６)作者简介:高恩志(１９７９－)ꎬ男ꎬ辽宁清原人ꎬ讲师ꎬ博士ꎬ主要研究方向:材料加工ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｅｎｚｈｉｄａｎ＠ｈｏｔｍａｉｌ?ｃｏｍꎮ增刊高恩志ꎬ等:数值模拟在航空材料热加工教学中的应用３３决实际工程应用问题的介绍ꎬ学生缺乏对问题的件的成形过程ꎬ进而观察成形过程的应力、应变、直观认识ꎬ难以处理实践中较为复杂的工程技术温度场分布特点ꎮ搅拌摩擦焊接工艺是一种新型问题ꎬ因此该课程的实际教学效果受到了影的固相连接技术ꎬ在航空领域有着广泛的应[３][１１－１４]响ꎮ在

7、课堂教学中ꎬ由于许多热加工过程的不用ꎮ在本课程中为重点讲解内容ꎬ下面以搅可见性ꎬ使学生学习时很难理解复杂的变形机理拌摩擦焊接工艺为例ꎬ阐述数值模拟在航空材料及缺陷形成原因ꎬ如何用有限的学时让学生理解热加工教学中的应用ꎮ复杂的工艺过程ꎬ同时培养学生发现问题本质、解２?１问题导入[１５]决航空结构件加工过程中出现的工程技术问题的问题的导入是教学的初始环节ꎬ在讲解新能力是该课程教学的一项重要任务ꎮ的教学