數(shù)值模擬技術(shù)在金屬材料固態(tài)加工中的應(yīng)用.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、有限元及有限差分方法的發(fā)展,可以建立適當(dāng)?shù)睦碚撃Ｐ?描述材料固態(tài)加工及熱處理的物理過程.然后,采用有限元及有限差分法對(duì)這些物理過程的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、微觀組織場(chǎng)等進(jìn)行精確的定量數(shù)值模擬計(jì)算.只要通過少量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論模型及數(shù)值模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性,就可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)大量的實(shí)際材料固態(tài)加工及熱處理過程進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)值模擬.這樣就實(shí)現(xiàn)了基于計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的虛擬材料固態(tài)加工及熱處理過程.通過大量的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算,可以建立材

2、料固態(tài)加工及熱處理工藝參數(shù)與材料固態(tài)加工及熱處理后性能的定量關(guān)系.這些數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果可以用于優(yōu)化材料固態(tài)加工及熱處理工藝參數(shù).論文主要包括以下內(nèi)容:建立了船用鋼板激光彎曲成形過程的熱彈塑性力學(xué)模型.對(duì)船用鋼板激光彎曲成形過程的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬.研究了板材厚度、板材寬度、激光功率和激光掃描速度對(duì)激光彎曲成形最終彎曲角度的影響.進(jìn)行了鋼板激光彎曲成形實(shí)驗(yàn),實(shí)測(cè)了鋼板的溫度及彎曲角度.鋼板的溫度和彎曲角度的數(shù)值模擬結(jié)果與

3、實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果符合較好.建立了發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼沖壓成形過程的彈塑性力學(xué)模型.對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼在沖壓成形過程的應(yīng)力、應(yīng)變及厚度分布進(jìn)行了數(shù)值模擬.實(shí)測(cè)了發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼沖壓成形后的厚度分布.厚度分布的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果符合較好.建立了GH4169高溫合金大環(huán)形零件慣性摩擦焊過程的熱彈塑性力學(xué)模型.對(duì)GH4169高溫合金大環(huán)形零件慣性摩擦焊過程的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬.對(duì)GH4169高溫合金大環(huán)形零件慣性摩擦焊過程的溫度及軸向縮短

4、量進(jìn)行了計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量.溫度及軸向縮短量的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果符合較好.建立了特殊鋼棒線材熱連軋過程的熱彈塑性力學(xué)模型.對(duì)304不銹鋼棒線材18道次熱連軋過程的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬.實(shí)測(cè)了304不銹鋼棒線材18道次熱連軋過程各道次的表面溫度.表面溫度的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果符合較好.建立了激光相變硬化過程的熱彈塑性力學(xué)模型.對(duì)激光相變硬化過程的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和激光相變硬化區(qū)的寬度及深度進(jìn)行了數(shù)值模擬.實(shí)測(cè)了激光

5、相變硬化區(qū)的寬度和深度及殘余應(yīng)力分布.激光相變硬化區(qū)的寬度和深度及殘余應(yīng)力分布的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果符合較好.建立了35CrMo鋼圓柱體大型鍛件淬火冷卻過程的傳熱學(xué)、相變模型.對(duì)35CrMo鋼圓柱體大型鍛件淬火冷卻過程的溫度場(chǎng)、組織場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬.實(shí)測(cè)了35CrMo鋼圓柱體大型鍛件淬火冷卻過程的溫度和淬火后的組織場(chǎng).溫度和淬火后組織場(chǎng)的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果符合較好.建立了真空熱處理過程的傳熱學(xué)模型.對(duì)GH4169高溫合金零