基于CA法的連鑄小方坯凝固微觀組織模擬.pdf

1、連鑄生產(chǎn)技術(shù)因其生產(chǎn)率高、能耗低等特點(diǎn)在全世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。凝固作為連鑄坯生產(chǎn)的重要階段，與產(chǎn)品的質(zhì)量密切相關(guān)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)凝固過(guò)程及其微觀組織的模擬研究也取得了顯著進(jìn)展。凝固的數(shù)值模擬主要可分為宏觀和微觀兩個(gè)方向，其中宏觀模擬已經(jīng)相對(duì)成熟，目前已有應(yīng)用于實(shí)際工程的商業(yè)軟件;自上世紀(jì)90年代至今，微觀組織模擬逐漸成為凝固過(guò)程數(shù)值模擬的主要研究方向。本文以120mm×120mm連鑄小方坯為研究對(duì)象，主要研究了小方坯凝

2、固過(guò)程中溫度對(duì)組織演變的影響，為進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程提供理論依據(jù)。本文主要研究工作如下:
　　(1)充分考慮對(duì)流、輻射等傳熱方式，考慮了三類(lèi)邊界條件，采用ANSYS模擬軟件對(duì)連鑄小方坯溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到鋼坯截面上隨時(shí)間變化的溫度場(chǎng);溫度場(chǎng)采用較大網(wǎng)格，為保證運(yùn)算的精確性，根據(jù)溫度梯度的大小選擇時(shí)間步長(zhǎng)。
　　(2)元胞自動(dòng)機(jī)(Cellular automata)是可模擬復(fù)雜結(jié)構(gòu)和過(guò)程的模型。因元胞自動(dòng)機(jī)方法基本思想

3、清晰簡(jiǎn)單，本文在充分考慮晶粒生長(zhǎng)擇優(yōu)取向等因素前提下，建立了形核長(zhǎng)大模型。利用該模型進(jìn)行模擬計(jì)算，與理論模型的結(jié)果一致。為保證模擬的真實(shí)性，微觀組織模擬采用細(xì)密網(wǎng)格劃分，并通過(guò)圖像顯示模塊直觀的表達(dá)演變過(guò)程。
　　(3)為保證宏觀與微觀模擬的耦合，本文采用VC++編程以弱耦合方式對(duì)宏觀—微觀模型進(jìn)行耦合，用雙線性插值方式實(shí)現(xiàn)宏觀單元與微觀元胞之間的溫度傳遞。
　　(4)考慮到計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力，選取三個(gè)特征點(diǎn)來(lái)研究凝固組織隨溫度