Norsette法在45钢淬火过程中温度场有限元分析中的应用

温度场的计算对淬火过程中热应力和热应变的分析有较大影响。对淬火后试件的残余应力和微观结构分析也有较大影响。本文以４５钢圆柱试件为研究对象，采用文献（２）所得到的非线性表面换热系数 ，将Ｎｏｒｓｅｔｔｅ法用于有限单元分析中，计算了淬火过程中的非经恶性循环温度场，有效地避免了在小时间步长下数值解出现震荡的问题，有限单元法数值解与实验结果吻合较好。     

热磁耦合下淬火考虑相变的温度场有限元分析

外加磁场淬火的温度场分布模拟是一个新的领域,研究了比热容在居里温度附近的突变,建立了外加磁场淬火时瞬态温度场和相变计算的数学模型;建立了包含磁场作用的热传导方程;建立了统一的有限元基本方程,得到热磁耦合作用下瞬态温度场的分布,并进行了测试。结果表明：外加磁场淬火后,冷却速度减小,冷却曲线变缓;工件的硬度略有上升。     

40CrNiMoA钢激光淬火+氮化复合处理

对40CrNiMoA钢分别经激光淬火、气体氮化、氮化-激光淬火复合处理及激光淬火-氮化复合处理的硬化层深度及其表面硬度分布进行了比较分析。结果表明,在激光淬火-氮化复合处理中,激光淬火可使随后氮化处理的表层硬度提高100-200HV,硬化层深度可成倍增加;在氮化-激光淬火复合处理中,激光淬火可使预先氮化处理的硬化层深度有大幅度的提高,而表层硬度变化不大。     

激光热处理中实际光束热作用的快速分析

介绍任意给定光束非熔凝激光热处理温度场的快速计算方法及实验证明,理论上讨论激光功率密度分布监测的必要性。     

钢激光淬火后固态焊接过程中的原子扩散

40Cr/T10A钢经激光表面淬火预处理后,在56.6 MPa预压应力下,加热至780℃保温7.5 min后即可实现高质量的固态焊接.对接头区组织、成分、显微硬度的观测表明,焊接过程中发生了C向40Cr侧、Cr向T1OA侧的互扩散和反应扩散.激光淬火组织的超细化、淬火组织在焊接加热过程中的扩散型相变、以及预压力下的塑性变形均为原子的快速扩散提供了条件.     

激光淬火基体对镀铬层抵抗接触变形的影响

提出先激光离散淬火预处理基体后再镀铬的复合工艺,利用划痕仪沿垂直激光扫描方向对铬层表面进行接触载荷模拟实验.结果表明:激光淬火基体能够提高镀铬层抵抗接触变形能力.利用基体化学腐蚀法制备自由铬层和纳米硬度仪对初始镀铬层力学性质进行分析表明:激光淬火基体不但通过提高基体的硬度增强了电镀铬层抵抗接触变形能力,而且也提高了铬层自身的抵抗接触变形能力.     

用三维有限元求解金属淬火过程的换热系数

在金属淬火过程的数值模拟中,换热系数的正确求解是工件温度场、应力/应变场模拟结果与实际相符合的先决条件.据此研究和分析了换热系数反求法的数学模型,分别采用一维和三维有限元法对该数学模型求解.研究表明:与采用一维有限差分的求解法相比较,计算过程由一维有限元法增加到三维有限元法,与实际情况更为接近;用有限元方法求解的换热系数曲线连续且平滑,结果可靠,且编程量小;用求得的换热系数计算金属淬火试件的中心温度场变化曲线,计算结果与实测数据相吻合.     

SDC99钢淬火过程中应力和组织演变的有限元模拟

为了研究钢铁材料在淬火过程中内部组织和应力的变化,以自主研发的SDC99钢为研究对象,考虑相变潜热的影响,采用有限元方法对偏心圆环的淬火过程进行模拟仿真,并对淬火过程中模型的温度场、应力场和组织场的变化进行分析和研究.结果表明:经实验测定淬火过程中温度场及残余应力的分布与模拟结果吻合较好,偏心圆环上最大残余应力出现在45°及315°位置;模型硬度的分布与其马氏体含量分布趋势一致,模拟的硬度值略小于实测值.     

圆柱体激光相变硬化三维温度场数值计算

建立了圆柱体工件激光相变硬化过程的三维传热学模型,根据此模型,采用有限差分法对圆柱体工件在激光相变硬化过程中的三维非稳态温度场进行了数值模拟,预测了42CrMo钢圆柱体工件激光相变硬化区的宽度和深度,对42CrMo钢圆柱体工件进行了激光相变硬化实验,并实测了工件激光相变硬化区的宽度和深度,研究结果表明：采用数值计算的方法,可以准确地计算出圆柱体激光相变硬化过程的温度分布及微观组织分布;预测的激光相变硬化区宽度和深度与实验测量结果符合的较好。     

汽车转向节淬火过程温度场数值模拟、淬硬层深度预测与验证

本文采用ANSYS对某汽车40Cr转向节的淬火冷却过程温度场进行了数值模拟、温度场的求解,并考虑了材料热物性参数随温度的变化,得到瞬态温度场,进而对照40Cr的CCT推导组织转变,利用临界冷却速度预测了某些位置的淬硬层深度,并通过金相组织分析和硬度测试进行了验证。模拟结果和实验结果基本吻合。实测淬硬层与预测淬硬层深度相比,其值偏大;实测硬度值与预测硬度值相比,其值偏小。     

Hydrogen embrittlement susceptibility of laser-hardened 4140 steel

Slow strain rate tensile (SSRT) tests were performed to investigate the susceptibility to hydrogen embrittlement of laser-hardened AISI 4140 specimens in air, gaseous hydrogen and saturated H₂S solution. Experimental results indicated that round bar specimens with two parallel hardened bands on opposite sides along the loading axis (i.e. the PH specimens), exhibited a huge reduction in tensile ductility for all test environments. While circular-hardened (CH) specimens with 1 mm hardened depth and 6 mm wide within the gauge length were resistant to gaseous hydrogen embrittlement. However, fully hardened CH specimens became susceptible to hydrogen embrittlement for testing in air at a lower strain rate. The strength of CH specimens increased with decreasing the depth of hardened zones in a saturated H₂S solution. The premature failure of hardened zones in a susceptible environment caused the formation of brittle intergranular fracture and the decrease in tensile ductility.     

Application of Wavelet Finite Element Method to Simulation of the Temperature Field of Copier Paper

Simulation of the temperature field of copier paper in copier fusing is very important for im-proving the fusing property of reprography.The temperature field of copier paper varies with a high gradient when the copier paper is moving through the fusing rollers.By means of conventional shaft elements,the high gradient temperature variety causes the oscillation of the numerical solution.Based on the Daubechies scaling functions,a kind of wavelet-based element is comstructed for the above prob-lem.The temperature field of the copier paper moving through the fusing rollers is simulated using the two methods.Comparison of the results shows the advantages of the wavelet finite element method,which provides a new method for improving the copier properties.     

基于Fluent的XPS保温箱温度场数值模拟方法分析

目的保温箱在空载情况下,探究不同模型对保温箱温度场模拟结果的影响。方法对现有保温箱内部温度场进行实测,与建立的保温箱有限元模型进行对比分析,验证模型可靠性,在此基础上进一步探究边界条件、辐射模型、对流模型对保温箱内温度场模拟结果的影响。结果通过验证网格无关性,得到最优流体网格尺寸为2.8mm;边界条件采用恒温固体壁面和对流换热壁面得到的温度场模拟结果最大温差为0.1 K;采用P1辐射、Rosseland、DO辐射和无辐射模型得到的模拟结果与实验结果最大温差分别为1.1, 4.2, 4.3, 4.3 K;采用层流模型和湍流模型得到的模拟结果与实验结果最大温差分别为0.6 K和1.9 K。结论随着网格尺寸的减小,温度场模拟数据逐渐趋于平稳;边界条件采用恒温固体壁面和对流换热壁面得到的温度场模拟结果基本一致;对比P1, Rosseland, DO和无辐射模型,P1辐射模型得到的模拟结果与实验结果一致性较好;与湍流模型相比,层流模型得到的模拟结果与实验结果一致性较好。     

电主轴冷却系统设计与仿真优化

为解决电主轴因内部温度场复杂而造成冷却效果差的问题,设计了一种用于电主轴冷却的水冷机系统。根据电主轴热特性分析结果,提出了水冷机冷却方案,计算了相关的传热参数,并建立了电主轴温度-流速控制模型。然后,利用ANSYS Fluent软件对电主轴进行了流体冷却有限元仿真,并通过电主轴冷却实验对仿真结果进行了验证。通过对比仿真结果和实验结果可知,冷却后电主轴电机定子最高温度约下降了60%,转轴的形变量约降低了70%。结果表明：利用水冷机系统对电主轴进行冷却具有良好的冷却效果,这可为高精密机床主动热控制技术的研究提供一定的借鉴和参考。