冷轧辊淬冷过程数值模拟的研究

采用三维非线性有限元分析方法模拟小型冷轧辊淬火冷却过程，直观地显示出任一时刻轧辊上的瞬态温度场、组织分布和应力场，可以给出轧辊上任意位置的冷却曲线。在所采用的数学模型中，用增量叠代法处理边界条件非线性、物理参数非线性、相变潜热非线性等复杂问题。在相变量计算中引入应力状态的影响。在应力场分析中采用热弹塑性模型，考虑了相变应变、相变塑性应变、热应变、材料力学性能的温度效应和相变影响等因素。计算机模拟结果和实测结果吻合较好。由此提供了一种良好的淬火工艺虚拟生产试验手段，可作为智能热处理的核心技术之一     

(Φ)1835mm低压转子锻件正火空冷过程温度场和应力场的计算机模拟

采用一重和清华大学合作开发的热处理模拟软件分析了φ1 835 mm低压转子锻件在正火空冷过程中温度场和应力场的变化情况.综合考虑相变与温度的耦合关系、相变潜热的影响和热物性参数的非线性等问题,获得了锻件1/4截面上温度场和应力场的变化云图,为工艺优化提供理论依据.     

离心铸造高速钢轧辊裂纹控制技术研究

在分析了轧辊材质、铸型参数、浇注参数和冷却参数等对离心铸造高速钢轧辊裂纹影响的基础上,采用钾-稀土复合变质处理改善高速钢的组织和性能,降低热裂温度,使热裂力提高32.77%,达到158N,线收缩也略有减小.采用变速离心铸造技术、变流量浇注工艺,结合铸型的变速冷却技术,改善了轧辊温度场和应力场分布,有利于钢液的充填和凝固,有利于消除离心铸造高速钢轧辊裂纹.     

预热温度对S355钢L型焊接接头温度场、应力场、应变场和微观组织的影响研究

本文主要研究典型结构钢材料S355作为焊接母材时,在不同预热温度条件下L型焊接接头的温度场、应力场、应变场以及焊缝区的微观组织变化。使用Simufact.welding软件进行焊接过程的数值模拟,采用更为符合电弧焊实际情况的双椭球热源模型。研究结果给出了预热温度对L型焊接接头温度场、应力场和应变场的影响,显示了材料S355在焊接冷却过程中的贝氏体相变对焊缝区应力场变化的影响。     

考虑相变诱导塑性的埋弧堆焊过程数值模拟方法研究

目的 通过数值计算预测埋弧堆焊修复失效轧辊工艺过程中相变塑性应力、组织相变对堆焊效果的影响.方法 利用CALPHAD(Calculation of Phase Diagram)方法计算了堆焊材料温变物性参数,基于COMSOL多物理场耦合平台,对轧辊埋弧堆焊过程的瞬态温度场、马氏体相成分及相变诱导塑性(TRIP)应力演变过程进行了数值计算.结果 轧辊堆焊过程的温度场分布、马氏体相变均对传热速率影响敏感.靠近基体一侧的焊缝,相比于堆焊层其传热更快,导致马氏体相变更加迅速,其相变塑性应力值呈更大的宽带分布.冷却过程中因马氏体相变使焊缝热影响区的应力值缓慢下降,焊件完全冷却后的残余应力最大值为376 MPa,马氏体相占比为94％.采用Zeiss-?igma HD场发射扫描电镜观察了轧辊堆焊切片金相组织,验证了模型的准确性.结论 该数值模拟方法能准确预测轧辊埋弧堆焊过程中塑性应力变化及组织演变规律,为减小和消除残余应力提供了有效途径与方法,且为预防轧辊堆焊层开裂等缺陷提供了一定的理论基础.     

应力对U75V重轨钢珠光体转变的相变塑性影响

基于Greenwood-Johnson理论,采用Gleeble-1500D热模拟实验机,对U75V重轨钢连续冷却转变过程中珠光体转变的相变塑性进行研究。通过测定不同加载应力下的膨胀曲线,对总变形中的组成应变,即热应变、相变应变、弹性应变、相变塑性应变进行分离,建立重轨钢相变塑性模型方程,通过数值模拟对热处理工艺进行优化。计算结果表明,重轨钢U75V在珠光体相变过程中,热应变在总应变中占80%以上;相变塑性应变在总应变中所占比例的最大值随应力而增加,当加载应力为-45MPa、相变在577.1℃结束时,相变塑性应变占总应变的比例最大可达到12.5%。     

利用Niyama判据预测离心铸造轧辊缩孔缩松缺陷

采用有限元法建立模型,利用等价比热法处理相变潜热,对大型离心铸造轧辊浇注及冷却过程的温度场进行了数值模拟.通过计算轧辊各部位的温度梯度和冷却速度,利用新山英辅(Niyama)判据,对轧辊各部位出现缩孔缩松缺陷的趋势进行了预测,其结果与生产实际相吻合.     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

基于ADINA软件的焊接结构应力场与温度场研究;焊接残余应力对焊接接头蠕变性能的影响;钛合金焊接热弹塑性应力应变过程全图;低相变点焊条焊接接头残余应力场的数值模拟;双孔微剪切测定铝合金焊接接头的局部本构特性     

马氏体相变对堆焊冷却切向应力影响的数值模拟

采用红外热像仪和X射线应力仪分别测定了热轧辊钢堆焊过程的温度场和残余应力场,根据试验数据和材料的物理、力学参数,采用二维有限元计算方法,建立了堆焊应力场模型,对切向残余应力进行了数值模拟,模拟结果与测量结果相吻合,证明所建立的模型有效性.根据这一模型,对热轧辊钢堆焊冷却过程发生马氏体相变前后切向应力进行了数值模拟.模拟结果表明,在堆焊冷却过程中,当发生马氏体相变时,试样表面出现切向压应力,随着冷却时间的延长,马氏体数量增多,试样表面开始出现较大的切向拉应力,并保持到室温.     

基于SYSWELD的T型接头应力场数值模拟及实验验证

基于SYSWELD软件对Q345D结构钢TIG焊的T型接头的应力场和焊接组织进行数值模拟。应力场模拟结果如下:焊缝处应力为拉应力,热影响区应力为压应力,翼板两侧处应力为拉应力。对热影响区进行相组织模拟,发现焊缝处存在大量马氏体相等组织,并通过实验验证了数值模拟结果的正确性。结果表明,Q345D结构钢TIG焊时,热影响区残余应力为压应力,其原因是热影响区发生了马氏体相变,且马氏体转变造成的体积膨胀而引起的压应力大于冷却收缩所引起的拉应力。