傳輸過程虛擬仿真與熱加工技術設計實驗是哈爾濱工業大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：傳輸過程虛擬仿真與熱加工技術設計實驗
- 課程負責人：閆牧夫
- 建設院校：哈爾濱工業大學
- 授課教師：張雁祥、閆扶搖、朱磊、王一亨
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
傳輸（傳熱、傳質、動量傳輸）無處不在，熱加工過程中因傳輸而相變，相變賦予材料極限性能，給予裝備關鍵件服役壽命和可靠性。
傳輸相變是本學科的靈魂，是材料科學與工程的發動機，它以基礎課和專業課為兩翼，擎起新材料和高端裝備製造。
港珠澳大橋、太空飛行器、兩機、航母等高端裝備製造是國家綜合實力與核心競爭力的標誌，取決於關鍵構件（如纜索錨具/葉片/齒輪/軸承）、關鍵器件（如晶片/感測器）的自主可控制造。因服役條件和環境苛刻，加之現有技術仍停留在仿製階段，使關鍵構件的疲勞壽命遠低於設計要求，這主要源於抗疲勞熱加工顛覆性技術設計缺失，延滯高端裝備國產化進程
教學目標
① 使學生掌握新材料與裝備關鍵構件熱加工過程中的熱量/質量/動量傳輸（三傳）原理與方程；基於仿真平台求解三傳過程數學模型、實現過程的可視化、具備運用傳輸原理基礎知識解釋仿真實驗結果的能力。
② 使學生掌握關鍵件疲勞壽命與應力集中因子、表層壓應力、晶粒尺寸、滲層厚度、表面硬度、楊氏模量、振動頻率等因素的內在關聯；基於仿真平台，反向求解特定疲勞壽命下關鍵件的組織結構與力學性能應滿足的指標體系，具備科學設計關鍵件指標體系的能力。
③ 使學生掌握關鍵件熱處理與表面改性過程中溫度場、濃度場、流場的數學模型，與多場耦合下構件組織結構的演變規律，具備分析工藝參數/組織結構/指標性能之間關係的能力。
④ 使學生掌握關鍵件熱加工過程中構件變形量與構件組織結構差異和壁厚差異的內在關聯，運用Biot數的概念分析構件“薄厚”，具備分析Biot數與變形量之間關係的能力。
⑤ 基於以上知識和能力水平，自主實現“三傳”過程中的“四轉”：即關鍵件擴散傳質過程由下坡擴散轉為上坡擴散、相變方式由一級相變轉為二級相變，組織結構由微米尺度轉為納米尺度，熱處理變形由變形超差轉為微變形，具備顛覆性思想和熱加工技術設計能力。
該仿真模擬實驗教學支撐材料科學與工程專業、材料物理專業、電子封裝專業、焊接技術與工程專業、材料成型及控制工程專業課學習與實踐創新，並為將來從事新材料與高端裝備關鍵件研究套用、突破關鍵技術，創新理論奠定基礎。
