单晶高温合金用SiO2基型芯力学性能及本构模型

对定向凝固单晶高温合金空心叶片用SiO_2基陶瓷型芯的力学行为进行了研究,得到了烧结样品S0和热处理样品S1、S2和S3的强度、弹性模量、应力-应变关系等实验结果。基于Weibull分布统计使用M-C (Mohr-Coulomb)判据结合实验结果,建立了符合定向凝固高温合金空心单晶叶片用SiO_2基陶瓷型芯的连续损伤本构模型,并给出了确定相关参数的方法。结果表明,经过1500℃高温热处理的SiO_2基陶瓷型芯样品力学性能、烧结程度均有所提高。使用损伤量D结合连续损伤本构模型公式和微观裂纹形貌,阐述了SiO_2基陶瓷型芯裂纹扩展与宏观断裂的演变关系。     

宽弦航空叶片Bridgeman定向凝固组织数值模拟

建立了宽弦叶片定向凝固过程的宏微观数理模型,计算结果与实验结果吻合,铸件表面大部分晶粒的位置和形状一一对应.通过数值模拟预测了不同引晶方式和拉速下温度场和晶粒组织的演变过程,研究了2种因素的影响规律.通过建立糊状区形态和晶粒数的数学判据,实现了温度场和微观组织优劣的定量评价,基于判据揭示了工艺参数对糊状区和晶粒的影响机理,从而对工艺进行了定量的优化.研究表明,采用叶身正下方的引晶方式,有利于增加柱状晶数目,提高晶粒平行度,防止横向晶界生成,同时还可以在糊状区形状保持平直的前提下使用较高拉速,从而避免晶粒粗化,并提高生产率.     

[制造前沿]创新·强基·智能——建设制造强国

世界工业发达国家美、德、英等国“重振制造业”的发展战略均将智能制造作为发展趋势。我国制造业总体而言，大而不强。我国已是世界制造第一大国，但创新能力弱、缺乏关键核心及共性技术。我国《制造强国发展战略》聚焦“五大工程”，其中将智能制造作为主攻方向，而“五大工程”是相互联系和相互支持的。数字化设计与制造是智能制造关键共性技术，而建模与仿真是数字化设计与制造的科学基础。要全面实施智能制造，建成制造强国，任重而道远。     

基于CA方法的Ti-45Al合金定向凝固过程微观组织模拟

采用CA方法建立了Ti-45Al(at.%)合金定向凝固过程中的组织演变数值计算模型,考虑了二元合金包晶反应过程,对液态金属冷却定向凝固过程中Ti-45Al合金的组织演变进行了模拟。模拟结果表明,定向凝固组织分为初生等轴晶组织、稳定生长的柱状晶以及中间过渡区域3部分,柱状晶一次臂间距随抽拉速度增大而减小。Ti-45Al合金在0.1 mm/min抽拉速度条件下,得到了以初生β相为主的凝固组织,在枝晶间溶质富集处有少量的包晶相析出,与相关试验结果基本一致。     

大型钢锭凝固过程三维数值模拟

开发了大型钢锭凝固过程三维模拟程序。利用本程序对53 t钢锭的凝固过程进行了模拟,预测的钢锭和锭模中典型测试点的冷却曲线、钢锭完全凝固时间及冒口一次缩孔形状等与商用有限元软件ProCAST的计算结果吻合良好。     

基于柱坐标系的充型与凝固模拟系统的开发

针对铸造中大量遇到的回转类铸件，开发出基于柱坐标系的充型与凝固模拟软件系统。该系统有效地解决了基于直角坐标系的模拟软件在处理回转类铸件，尤其是薄壁铸件时遇到的网格剖分结果不对称，模拟结果局部失真等问题。初步的充型与凝固模拟结果表明，该系统的开发为解决回转类铸件，尤其是薄壁铸件时遇到的网格剖分结果不对称，模拟结果局部失真等问题提供了一种更加合适的方法。     

铁型覆砂球墨铸铁件凝固模拟及收缩缺陷预测

建立了铁型覆砂铸造凝固过程模拟的数学模型.采用动态膨胀收缩法(DECAM)和K*G/R判据预测球墨铸铁件的收缩缺陷,对球墨铸铁四缸曲轴新产品进行了模拟计算,根据模拟结果对原有工艺方案进行了改进,并在实际生产中得到了合格的铸件.结果表明,对铁型覆砂球墨铸铁件进行数值模拟和工艺优化,有助于提高铸件质量,缩短试制周期,降低工装费用.     

球墨铸铁轮毂的缩孔形成模拟和工艺改进

本文使用了收缩膨胀动态叠加（DECAM）法，对球铁轮毂的缩孔形成进行了模拟和工艺改进，DECAM方法是对凝固过程中液态收缩、凝固收缩和石墨膨胀进行动态叠加，并考虑石墨化膨胀力导致的铸型壁位移的影响，对轮毂件原工艺的模结果与实际生产中缩孔产生的情况吻合较好，改进工艺的模拟结果和实际试制结果基本吻合，改进工艺后铸件缩孔倾向明显减小。结果表明：收缩膨胀动态叠加法够较准确地模拟球铁缩孔的形成，能够进行了工艺方案的评价和改进，但应该进一步考虑球化剂加入量和残Mg量的影响。     

挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟 Ⅰ.数学模型及求解方法

开发了模拟挤压铸造凝固过程中铸件温度、应力及形状变化的有限元模型.该模型包括了凝固过程中潜热的释放和体积收缩效应、界面传热和变形的相互作用以及凝固壳在冲头压力下的变形等.应力场模拟中采用热弹粘塑性本构模型描述凝固壳的变形,并对液相和糊状区进行了特殊处理.利用接触算法处理铸件与模具界面,并且采用一种特殊的迭代法来模拟冲头的运动.该模型可以用来研究模具设计和工艺参数(如模具温度及冲头压力等)对铸件质量的影响.