Ti-Al合金凝固过程中的枝晶生长研究

将元胞自动机法和有限差分法相结合,建立焊接熔池凝固过程中枝晶生长模型。运用此模型对Ti-Al合金凝固过程显微组织进行模拟研究,分析形核数及冷却速率对显微组织的影响。结果表明:Ti-Al合金焊缝处显微组织主要表现为柱状晶,且随时间的延长,枝晶之间竞争生长激烈,高次枝晶随之产生;形核数增加,枝晶间距减小,高次枝晶生长受限,出现胞枝混合现象;冷却速率不仅影响枝晶生长速度和枝晶臂间距大小,而且带来严重的溶质浓度偏析。     

ULCB钢焊接熔池CET转变数值模拟研究

基于元胞自动机法和有限差分法(CA-FD)建立ULCB钢熔池凝固枝晶生长的数值模型,应用该模型模拟ULCB钢埋弧焊对接接头熔池凝固时,初生柱状晶结晶转变为次生等轴晶结晶过程中的枝晶生长与溶质浓度的变化。结果表明:焊接熔池凝固开始时,初生柱状晶间竞争生长激烈,主干枝晶长大方向同于温度梯度较大的方向,且生长速度较快;其他方向受抑制较严重,但在竞争中慢速持续生长;同时,在初生枝晶与初生枝晶臂之间、初生柱状晶与次生等轴晶之间的残余液相中,溶质积累,凝固过程结束后形成严重的枝晶偏析。     

纤维/二元合金复合材料凝固过程的数值模拟

根据合金凝固过程中的守恒定律和传输原理,建立了纤维／二元合金复合材料的凝固模型。利用所建立的模型,对Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ－Ｃｕ复合材料的凝固过程进行了数据模拟,研究了复合材料固时溶质传输和分 及其对纤维／基体界面的影响。模拟结果与实验结果吻合较好。     

纤维/二元合金复合材料凝固过程的数植模拟

:根据合金凝固过程中的守恒定律和传输原理,建立了纤维二元合金复合材料的凝固模型。利用所建立的模型,对Al2O3AlCu复合材料的凝固过程进行了数据模拟,研究了复合材料凝固时溶质传输和分布及其对纤维基体界面的影响。模拟结果与实验结果吻合较好。     

改性B 炸药凝固模拟验证

为验证ProCAST 在改性B 炸药凝固过程中所得模拟结果的准确性,对改性B 炸药凝固模拟进行验证。 建立热交换模型,设定改性B 炸药实验条件与模拟边界条件,采用ProCAST 软件对改性B 炸药的凝固过程进行数 值模拟,通过模拟其不同时刻的凝固状况,对比不同时刻在凝固界面的2 维曲线的拟合情况,验证了ProCAST 在模 拟改性B 炸药凝固的准确性。结果表明,ProCAST 程序能够准确模拟出改性B 炸药的凝固情况。     

铸件凝固组织模拟的研究进展

对铸件凝固组织形成的计算机模拟及利用各种数值计算方法所取得的模拟成果进行了评述 ,重点介绍了晶粒形核和生长的理论数学模型 ,同时分析和比较了这些数学模型所存在的问题 ,最后展望了铸件凝固组织模拟的发展方向。     

发动机铝铸件三维凝固过程数值模拟研究

研究了应用有限元法进行发动机铝铸件三维凝固过程的数值模拟，建立了铸件／铸型等效边界条件，提出了凝固潜热的有效处理方法。应用自己开发的铸件三维凝固过程有限元分析软件包对发动机铸件进行了凝固数值模拟计算，取得了较为满意的结果。     

深过冷快速凝固技术的研究进展

综述了近年来液态金属深过冷凝固研究的新进展,简述了液态金属深过冷技术、凝固过程及凝固行为,介绍了过 冷熔体中的枝晶生长理论以及深过冷技术在偏晶合金研究方面的应用。     

熔黑梯炸药凝固过程的数值模拟与实验验证

为了解浇铸炸药的凝固过程,采用有限元法对熔黑梯炸药凝固过程中的温度场进行了模拟,并对凝固过程中可能产生的缩孔进行了预测.结果表明,熔黑梯炸药凝固过程中内外温差较大,中心位置附近的温度变化曲线在75 ℃左右存在拐点,在药柱中间位置将出现缩孔和缩松.另外还采用热电偶对熔黑梯炸药凝固过程中的温度变化进行了测试,采用工业CT对固化后的熔黑梯药柱内部质量进行了检测,并将数值模拟结果和实验测试结果进行了对比,结果表明有限元方法可以对熔黑梯炸药凝固过程进行有效模拟.     

生长速率对NiAl-43V(Dy)合金定向凝固组织的影响

用高温梯度定向凝固液态金属冷却技术(LMC,GL=310 K/cm)制备NiAl-43V-x Dy(质量分数x=0,0.05%)过共晶合金,研究定向凝固生长速率对两种成分合金固液界面形态和稳态区组织演变影响,同时对比研究微量Dy对NiAl-43V合金定向凝固组织的影响。结果表明:在6~150μm/s内两种合金固、液界面均为胞枝共存界面;两种合金凝固组织均由初生V相和共晶组织(片层V相+NiAl相)组成,随生长速率增大,合金凝固组织中枝晶析出增多,枝晶体积分数增大,共晶组织和枝晶得到细化。在NiAl-43V合金中加入质量分数为0.05%的Dy使Gibbs-Thompson系数减小,在相同生长速率下,微量Dy可使共晶层间距减小,溶质原子重新分配,枝晶尖端过冷度降低,枝晶体积分数减小,枝晶间溶质原子浓度增加使一次枝晶间距增大;微量Dy可抑制初生枝晶生长。     

半固态锌合金凝固过程数值模拟

以ZA9半固态锌合金为研究对象,研究其凝固过程温度变化及影响因素。应用Fluent软件建立锌铝合金自然对流下的凝固数学模型,获得在牛顿流体和非牛顿流体假设下自然对流液相体积分数的分布图。利用自行研制的半固态浆料凝固过程温度测试试验台,对制取的锌铝合金半固态浆料温度进行控制和记录,并对两种模型的凝固界面及试验获得的凝固过程温度场数据进行对比,验证了模拟结果的可靠性。     

冷却速度对短纤维增强Al-4.5Cu合金复合材料的凝固偏析的影响

用挤压铸造法制备Al2 O3f/Al— 4Cu复合材料 ,研究了冷却速度对复合材料凝固偏析的影响。结果表明 ,Al- 4Cu合金初晶在纤维间隙中生核长大 ,纤维不能作为α初晶非自发形核衬底 ;复合材料基体中存在由纤维间隙中心至纤维 /基体界面或晶界处渐增的Cu浓度梯度 ,纤维周围存在共晶第二相偏析 ;冷却速度增大 ,凝固偏析加剧 ;复合材料中由于非平衡结晶生成共晶组织的量可由Clyne-Kurz公式定量计算     

基于FDM/FEM的镁合金挤压铸造温度场数值模拟

开发模拟挤压铸造凝固过程中温度场变化的有限差分/有限元计算模型,该模型包括凝固过程中的潜热释放。温度场模拟中采用交替隐式算法;应力场模拟中采用热粘弹塑性本构模型。为验证模型的正确性,对镁合金AM50A圆柱体实验件挤压铸造温度场变化过程进行模拟计算,模拟结果与实验结果基本一致。     

热力耦合数值模拟往复挤压AZ31成形过程

采用刚-粘塑性有限元法对AZ31镁合金往复挤压变形过程进行热力耦合(温度与位移相互作用)数值模拟,分析2道次往复挤压过程中等效应变速率场、等效应变场、等效应力场以及温度场的分布及变化情况。模拟结果表明:凹模细颈区与紧缩区的交接区域应变速率最大,呈弧线状分布;等体积往复挤压过程中,大变形区主要集中在细颈区靠近凹模内壁处以及镦粗一侧紧缩区靠近凹模内壁区域;挤压一侧紧缩区与细颈区的交接处应力较大,随变形的增加,应力最大值有所上升;温度场分布以细颈区中心为圆心,由高到低向外分布,在工件内形成温度梯度,高温区主要分布在细颈区中心区域。     

镁合金圆环约束镦粗过程的形变均匀性数值仿真研究

引入形变均匀性因子和坯料结构参数,借助数值仿真技术进行AZ91D镁合金圆环约束镦粗过程中坯料结构参数、变形工艺参数与形变均匀性的相关性研究。结果表明,AZ91D镁合金圆环约束镦粗过程中形变均匀性随变形温度的升高呈增大趋势,随变形程度、变形速率及结构参数的增大呈减小趋势。     

镁合金往复挤压过程的有限元模拟

运用刚粘塑性有限元法对AZ31镁合金3道次往复挤压过程进行热力耦合数值模拟,模拟分析往复挤压过程的变形规律。结果表明:往复挤压过程中,大变形区主要集中在从动冲头一侧的紧缩区中贴近凹模内壁的区域以及细颈区中贴近凹模内壁的区域;随着挤压道次的增加,变形体的累积应变明显增大;细颈区中贴近凹模内壁处以及细颈区与主动冲头一侧紧缩区的交界处应力较大;温度场分布以细颈区为中心,从高到低在变形体形成温度梯度。     

铝合金齿轮泵泵体半固态挤压成形的数值模拟研究

采用半固态挤压方法生产零部件,可以消除铸造方法产生的气孔或疏松。通过线性回归的方法建立半固态A356铝合金在570～580℃高固相率温度范围内,不同应变和应变速率下的刚粘塑性本构关系。采用商业有限元模拟软件Deform-3D对A356铝合金材料半固态挤压成形齿轮泵泵体的成形过程进行数值模拟,得到成形过程的流动速度场、有效应力应变场、压力-行程曲线等,并对其进行简要的分析,得出成形过程中的金属流动情况。     

基于SYSWELD的铝合金角接接头激光- MIG复合焊变形模拟

采用SYSWELD有限元软件对多种夹持条件下的5mm厚的L形铝合金角接接头的激光-MIG复合热源焊接变形进行数值模拟,并与实际焊接结果进行比较。研究表明:该软件能较好地模拟L形角接接头的激光-MIG复合焊,模拟结果与实际变形偏差为10%,夹持近焊缝处和焊缝冷却到室温时卸下夹具,更利于控制L形铝合金结构的激光-MIG复合焊接变形。     

镁合金板料热拉深成形数值模拟研究

分别利用用户子程序二次开发方法和直接输入应力应变实验数据方法,在ABAQUS软件中获得镁合金材料模型进行镁板热拉深成形极限数值模拟研究。研究得出:镁合金板料极限拉深高度在一定范围内随凸凹模圆角的增大、凸模与板料间摩擦因数的增大、温度的提高而增大,随凹模、压边圈与板料间摩擦因数的增大、拉深速度的提高而减小,而随压边力的增大先是增大后来减小,最佳压边力为7500N左右。研究结果表明:本文提出的含非常软化因子的镁合金高温流变应力数学模型能较好地预测流变应力,通过二次子程序开发方法在ABAQUS软件中加入自己的材料模型是切实可行的。     

新型钛合金炮口温度退变三维数值模拟仿真

为研究新型钛合金炮口在不同射击条件下的温度退变特点及热传导性能,提出其炮口温度退变的三维数值模拟仿真。设立炮口的温度退变初始条件,采用四阶龙格-库塔算法,获取两个不同时段火药燃气的温度分布规律,结合牛顿冷却公式,建立温度退变方程,用有限差分法求解内壁与边界的差分方程。结果表明:首发射击时,炮口膛壁温度极速上升后缓慢退变,连续射击时,炮口内壁温度均呈迅速上升再迅速退变的周期性升降,当发射数量增大时,距内壁较远点温度变化不明显,较近点与内壁温度变化相同,均在温度上升后快速退变,且导热系数较高,导热效率更快,热传导性能较好。