S355钢焊接温度场和应力场有限元分析

S355钢作为低合金钢,在焊接过程中会伴随着固态相变现象。在考虑S355钢的固态相变效应基础上,建立了焊接过程的热弹塑性有限元模型。通过引入相变转变模型、相变塑性和相变体积模型,计算获得焊后组织分布云图,并分析了焊缝和热影响区典型节点的组织演变规律。结果表明,与不考虑固态相变效应相比,紧邻焊缝两侧的热影响区的Mises应力大幅降低,计算得到的残余应力值与实测值吻合较好。     

TA15钛合金焊接热影响区组织演变的数值模拟

基于相变热力学和动力学经典理论,构建了TA15焊接热影响区β-α相变组织演变元胞自动机模型,并将其应用于不同焊接热影响区位置不同冷却速度的TA15组织演变模拟.该模型考虑了冷却速度对相变过冷度和固溶体溶解度、相变形核率以及相界面迁移率的影响,充分体现了焊接快速冷却过程的相变组织演变规律,计算结果表明,在临界冷却速度范围内,冷却速度越快,扩散型相变组织产物越细小,新相长大速度越快,但最终相变分数降低.综合考虑工艺、组织与力学性能的关系,通过模拟获得最佳焊接工艺应为中等热输入.     

低合金高强钢焊接固态相变力学行为及模拟技术研究

热弹塑性有限元法是焊接等热加工过程力学行为研究的主要数值方法之一。然而,对于低合金高强钢焊接固态相变力学行为的研究,传统的热-力耦合求解方法受到了一定限制。根据固态相变的单一耦合模型和多耦合模型的研究现状,分析了焊接固态相变力学行为模拟中存在的问题。基于温度-组织-应力耦合模型,建立了T91钢管接头焊接残余应力分析的三维有限元模型。计算结果表明,管接头马氏体相变伴随焊接移动过程逐步发生,分析了马氏体相变对焊接残余应力的影响。管子外表面残余应力分布的计算结果与实验测试结果一致。     

基于有限元的管线钢焊接温度场模拟

针对管线钢焊接，考虑了材料热物理性能参数、相变潜热与温度的非线性关系，建立了焊接过程的数学模型和物理模型。利用ANSYS软件的APDL语言编写程序，实现了在移动热源载荷下的焊接有限元计算，分析对比了不同焊接工艺参数对焊接温度场的影响程度。     

相变塑性对低温相变钢焊接接头残余应力计算精度的影响

基于JWRIAN焊接数值模拟软件,开发了考虑固态相变的热-冶金-力学耦合的数值计算方法来模拟低温相变钢的焊接残余应力.重点讨论了固态相变中的体积变化、屈服强度变化和相变塑性对焊接残余应力的影响.结果表明,相变引起的体积变化和屈服强度变化对最终的焊接残余应力分布和大小有显著影响,相变塑性与前两者相比较影响相对较小,但它对焊缝和热影响区在相变过程中的应力变化趋势有一定的减缓作用,从而适度"松弛"了残余应力.     

基于焊接变形有限元分析的空调压缩机结构优化

建立了考虑相变的热弹塑性有限元法模型,针对敏感性参数如壳体高度、气缸材料性能、气缸与壳体接触状态以及气缸结构对压缩机焊接变形的影响进行了计算和讨论.气缸采用铸钢材料能有效降低压缩机滑片槽槽宽变形,压缩机壳体与气缸的接触状态对气缸变形有较大影响.为了提高计算效率,同时又能保证计算结果的准确性,进而采用了基于热弹塑性有限元法的固有应变法进行模拟.结果表明,固有应变法与热弹塑性有限元法及实测结果吻合较好,基于固有应变法的压缩机结构优化方法可以大大降低计算时间,这种方法可以应用于大型焊接结构的结构优化.     

焊接热循环下V-N 正火钢的V(C,N)粒子演变及微观组织分析

采用焊接热模拟方法研究了V-N微合金化正火容器钢在焊接热循环作用下的连续冷却相变;利用光学显微镜、扫描电镜分析了连续冷却相变组织及组成;通过透射电镜分析了V(C,N)析出粒子的形貌及尺寸;采用固溶度积公式计算了VN析出-时间-温度图。得到了模拟焊接热影响区粗晶区连续冷却曲线(SHCCT),给出了不同冷却条件下的室温组织及其组成,得出了V(C,N)的连续冷却过程中的临界析出t_(8/5)时间约为80 s。并讨论了V,N原子固溶及析出状态对连续冷却相变及微观组织形成的影响。     

低碳钢非对称角焊温度场有限元分析

针对单边开坡口的非对称角根焊中熔透不稳定、成形质量差的问题,对其温度场及熔池成形规律进行分析从而优化焊接参数的选取,改善成形质量.考虑温度、对流、辐射和相变潜热对材料物理性能的影响,利用有限元分析软件建立了低碳钢非对称角焊缝有限元模型,并进行仿真计算.对比讨论了不同结构情况下焊接电流对温度场的影响,重点分析了非对称角焊接参数对背部熔宽的影响.结果表明,非对称角焊缝温度分布不均匀,背部熔宽对电流的变化十分敏感,焊接电流大小对熔池形状影响较大.通过试验得到三组熔透情况不同的焊缝,其热影响区形状尺寸与仿真结果吻合良好,从而验证了理论分析的有效性.     

含铌细晶粒钢的热影响区组织性能

讨论了以形变诱导相变为主的超细晶粒钢在添加合金元素铌以后热影响区组织性能的变化.试验结果表明:添加少量铌以后,粗晶区的韧性有所改善,但不能阻止母材晶粒的长大,韧性的下降不可避免,在实际焊接时,应避免过小的焊接热输入.     

异种金属激光焊接的温度场分析方法及应用

随着激光焊接在电子元器件的局部焊接中应用越来越广泛,有必要开展焊接引起的产品可靠性问题的研究,而焊接温度场分析是进一步分析焊接缺陷以及焊接残余应力对产品可靠性影响的前提条件,因此,本文采用有限元方法计算了激光功率400 W,光斑直径0.3 mm,焊接时间1 min等参数下难熔异种金属钽和钼(Ta/Mo)的三维激光焊接模型的温度场。文章介绍了建模、网格划分、边界条件设置、材料性能参数随温度变化和相变潜热的处理方法,并计算了高斯和平均分布2种不同热源模型的加载方式的焊接温度场模拟结果。结果表明,对于激光热导焊采用高斯热源加载方式会更准确,焊接中间层金属Pt的最高温度有1 900.1℃,超过其熔点,焊接效果较好;同时呈现激光热导焊典型的熔池形貌—碗状,并用确定的仿真模型讨论了不同焊接速度、不同焊接功率对焊接温度场分布的影响,分析结果可为激光焊接异种金属材料的工艺参数的选择提供理论依据。     

Al-Zn-Mg-Cu合金冷却过程中组织演变及其动力学分析(英文)

采用透射电镜(TEM)和差示扫描量热法(DSC)相结合的分析方法,研究不同冷却速率条件下固溶态Al-Zn-Mg-Cu合金冷却过程中的组织演变,并根据DSC结果对该过程进行动力学分析。结果表明:在冷却过程中,合金的主要相转变是η相(MgZn2)的析出,且η相在晶内弥散体处以及晶界上形核析出。η相的析出量随着冷却速率的增大而明显减少,当冷却速率从5℃/min增大到50℃/min时,η相的析出量减少了约75%。在冷却速率恒定的情况下,可以根据DSC曲线,使用Kamamoto相变模型来描述η相的析出过程。     

热轧带钢在冷却中温度与相变的耦合解析

本文针对热轧带钢的冷却过程 ,利用有限元法建立温度与相变的耦合预报模型 ,同时分析各种工艺条件对计算结果的影响。该模型的计算结果与实测值符合良好 ,能够准确地预测带钢冷却后的温度分布和最终的组织。     

A668钢CCT曲线的预测和验证

为了降低绘制CCT曲线的成本和得到更加准确的相变量计算模型用于预测大型工件的性能和残余应力分布,使用Li模型预测A668钢的CCT曲线,再根据预测的结果制定适量且关键的试验组,完成制定的相变膨胀试验之后用试验结果修正预测模型,最后用模型计算出完整和准确的CCT曲线。使用DIL-805-ADT动态淬火膨胀相变仪确定了不同冷速下的转变类型和转变量,比较了JMatPro软件和原模型计算的结果与试验结果的差别,阐述了修正扩散转变预测模型和绘制CCT曲线的过程,拟合了非扩散转变的K-M方程,说明了不同冷速和组织演变之间的关系。最终得到更加准确的预测模型和完整的CCT曲线来指导实际生产。     

Modeling of numerical simulation and experimental verification for carburizing-nitriding quenching process

A model considering quantitative effects of diffused carbon and nitrogen gradients and kinetics of phase transformation is presented to examine metallo-thermo-mechanical behavior during carburized and nitrided quenching. Coupled simulation of diffusion, phase transformation and stress/strain provides the final distribution of carbon and nitrogen contents as well as residual stress and distortion. Effects of both transformation and lattice expansion induced by carbon and nitrogen absorption were introduced into calculating the evolution of the internal stress and strain. In order to verify the method and the results, the simulated distributions of carbon and nitrogen content and residual stress/strain of a ring model during carburized and nitrided quenching were compared with the measured data.     

Effect of phase transformation latent heat on prediction accuracy of strip laminar cooling

The cooling of hot-rolled strips is of great importance due to its effects on the mechanical and metallurgical properties of the final product. In this paper, the effect of phase transformation on accurate prediction of strip temperature at the run-out table is investigated. For this purpose, a model is developed for the heat transfer and phase transformation in hot-rolled strips during the cooling process. The model is capable of calculating strip temperature and the volume fraction of steel phases during cooling at the run-out table under the two different situations of “regarding phase transformation latent heat” (RPTLH) and “disregarding phase transformation latent heat” (DPTLH). Actual data from a hot rolling line were used to evaluate the accuracy of the model. The model was used to predict strip temperature under the above two scenarios. Comparison of actual and predicted values in the two DPTLH and RPTLH cases revealed that disregarding the released heat would lead to considerable errors in temperature predictions. The results for different steel grades predicted by the model also showed that the higher the carbon content of the steel, the higher the error due to disregarding phase transformation latent heat.     

GCr15轴承钢棒材热连轧过程温度场模拟

应用有限差分法建立GCr15轴承钢棒材热连轧过程温度场模型,对塑性变形热、相变热等进行计算,获得轧件表面及其内部温度分布规律.结果表明,计算值和测量值有较好的一致性.在此基础上对轧件温度的影响因素进行了分析.     

MEASUREMENT AND APPLICATION OF PHYSICAL PARAMETERS IN UNSTEADY HEAT CONDUCTION

1.IntroductionPhysicalsimulatingandnumericcalculatingaremainrespectsofapplicationofcomputerinscienceandtechnology.Theaccuracyofsimulatingandcalculatingisaprincipleproblemforstudyanddiscussion.Obviously,toadoptareasonablemodelandmethodforcalculatingtemperaturefieldisaessentialpremisetopledgeaccuracyofcalculation.Oncethemodelforcalculationhasbeenestablished,itisadecisivefactortoselectthevaluesofphysicalparameters.Itisnecessarytoobtaintheparameterssuchasspecificheat,thermalconductivity,latenthea…     

“常化炉后快冷”控冷技术研究

"常化炉后快冷"控冷技术是实现"常化炉后快冷"的关键,本文重点介绍气雾冷却控制、高密集管流冷却控制的换热系数计算和考虑相变潜热影响的冷却温度计算,指出当分散相液滴占连续相空气的体积分数>10%～12%时,应采用混合对流换热模型;当分散相液滴占连续相空气的体积分数<10%～12%时,应采用离散相颗粒蒸发沸腾模型;用反传热法可很好获取现场的实际换热系数;要准确对钢板进行冷却控制,相变潜热的影响是不可忽略的。     

A MODEL FOR NUMERICAL CALCULATION OF UNSTEADYTEMPERATURE FIELD

1.IntroductionItisessentialtocalculatetemperaturefieldinmaterialscienceandtechnology.UPtonowsagreatnumberofstudies[1--3]havebeendone.However,therearesomeproblemsneedtobeclarifiedfurther.Thefirstofthemishowtodescribetheequationofheatconductionwhenthermalcoefficientisdependentoftemperature.Usually,inonedimension,itcanbeexpressedbybut,itisverydifficulttosolve.Anotherproblemishowtodealwiththelatentheatofphasetransformation.Thethirdandgreatestofthemishowtoimprovethecalculatingaccuracytthatis,howt…