淬冷过程非线性有限元分析的单元选择

用有限元法模拟工件淬冷过程，实现温度场与相变的耦合计算时，考虑到形状的复杂性以及非线性特性参数，相变潜热等多种复杂因素的影响，选择有限元单元时必须十分谨慎。本文选择不同类型的单元以及网格的疏密来进行对比，最终确定八结点六面体单元计算时既能满足计算精度的要求又使计算量不致过大，使硬件资源得充分利用，并讨论了畸形单元对计算结果的影响。     

马氏体相变对P91多道焊残余应力的影响

利用ABAQUS软件及其子程序FILM、DFLUX、HETVAL、USDFLD、UEXPAN和UHARD,提出了考虑马氏体相变的P91钢多道焊残余应力计算方法。首先计算考虑马氏体相变潜热的温度场,然后将温度场作为预定义场,顺序耦合计算应力场,计算时综合考虑马氏体相变产生的体积膨胀、屈服强度改变和相变塑性的影响。结果表明每道焊缝只会在当前焊接时发生马氏体相变,马氏体相变释放的潜热会使当前焊缝温度增加6%。后道焊缝马氏体相变释放的潜热会使前道焊缝温度增加。考虑马氏体相变影响后,平板上表面焊后残余应力分布呈M型,这一结论与实验测量结果一致。后道焊缝产生的热应力会使先前焊缝的应力值增加。     

基于球形相变单元储热装置的放热特性研究

设计并搭建基于球形单元的相变储热装置。储热水箱作为太阳能供暖系统中的核心设备，水箱的放热性能直接决定储能系统整体的运行效率。通过单一控制变量法对球形单元储热装置进行放热试验，得到并分析温度变化曲线。结果表明：在水箱空间一定且相变材料基本一致时，球形相变单元个数对装置的放热效率影响较大；改变单元之间层间距对装置的放热效率影响较小；入口温度和入口流量的变化对整个装置换热效率影响较大。     

基于有限元和最优化方法的淬火冷却过程反传热分析

淬火过程换热系数的求解是反向热传导问题中的一种不适定和非线性问题．本文提出了一种求解淬火过程随温度变化的换热系数的新方法,该方法把有限元方法引入反向热传导问题,根据实验测量的温度曲线,结合使用最优化方法中的进退法和试探法确定合理的边界换热系数．为了使进退法适用于该类反传热问题,对其算法进行了改进,并用其确定换热系数优化的搜索区间,然后用试探法(黄金分割法)在搜索区间内找到换热系数的最佳值．在计算过程中,利用有限元法可以方便地计算出各个单元在整个过程的相变情况,得到各单元在相应时间段所产生相变潜热,并将各单元的相变潜热与单元温度场进行耦合计算．     

低碳钢变形诱导超细铁素体组织的数值分析

根据低碳钢变形诱导铁素体相变是以单一"形核长大"机制转变的现象,建立了分析变形诱导铁素体相变过程的模型,在模型中引入一个与变形有关的因子(1 ε)n,以体现在高于A3温度时变形使相变驱动力明显增大的作用,同时考虑了变形对形核位置以及扩散的影响.利用这一模型对低碳钢变形诱导超细铁素体相变试验进行数值分析,并对计算结果与试验结果进行了比较.     

7050铝合金大铸锭半连续铸造过程数值模拟

利用大型有限元软件MSC.marc,建立了7050铝合金大铸锭的半连续铸造热-力耦合有限元模型,模型采用8节点六面体单元,考虑了凝固时的液-固相变以及凝固潜热的影响,定义了半连铸过程复杂的边界条件,分析了不同的铸造速度对温度场、应力场的影响规律.计算结果显示,降低铸造速度,可以减小铸锭内层和外层冷却速度的差别,降低铸锭表层拉应力,有利于促进铸锭的成形,减小产生裂纹的倾向性.     

相变潜热对铍材激光钎焊熔池内流场和温度场动态行为的影响

为了能够反映固液相变过程中潜热等对熔池动态行为的影响,基于旋转高斯体热源与高斯面热源相结合的混合热源模型,分析了相变潜热对焊接熔池温度场和熔池形状的影响.计算结果表明,在铍材激光钎焊过程的温度场和流场分析中,潜热的影响不是总可以忽略的,其误差取决于材料在物相转变时交界面温差的范围及材料熔解体积的大小.与不考虑相变潜热的情况相比较,考虑相变潜热时显示出较低的最高温度、较小的熔池范围和较窄的热影响区.通过对铍材焊接温度场、焊缝断面形状模拟结果与实际热循环曲线以及焊接接头形状的对比,表明,考虑潜热的计算模型会得出更精确的结果.     

焊接热影响区相变模型分析

以Kamamoto相变模型和Koistinen—Marburger相变模型为基础,研究了焊接热影响区相变的数值计算方法。提出了Kamamoto相变模型的参数是以相变开始温度以为自变量的连续函数的观点,详细讨论了Kamamoto。相变模型参数的计算方法,提出提高模型计算精度的方法,并进一步讨论了该相变计算模型的应用范围,进而确定了完整的焊接热影响区相变计算模型。     

应力对珠光体相变动力学及相变塑性的影响

研究了应力对 45钢珠光体相变动力学及相变塑性的影响。发现外加应力对珠光体转变有显著影响。当外载增加时 ,相变孕育期减小 ,相变速度增加。同时 ,在弹性范围内 ,相变塑性系数也随外加应力增加而增加。并且得到了应力作用下珠光体相变动力学和相变塑性的计算模型 ,用该模型对珠光体转变过程的数值模拟计算结果与实验测试结果吻合。     

激光相变硬化过程中温度场及马氏体相变的数值分析

以相变理论、热弹塑性理论为基础 ,根据激光热处理加热、冷却速度快的特点 ,建立了考虑热物性系数及相变过程的非线性热传导方程。该方程能较好地反映马氏体相变特征。应用有限单元法和有限差分的混合解法对平板材料激光淬火过程的瞬态温度场进行了计算。在计算温度的同时 ,计算了马氏体量的分布 ,进而确定激光硬化区的形貌。计算结果与实验结果对比表明 ,此项理论研究有一定实用价值     

ELEMENT SELECTION OF THREE-DIMENSIONAL NON-LINEAR FINITE ELEMENT ANALYSIS ON THE QUENCHING PROCESS OF THE COMPLEX-SHAPE WORKPIECE

1.IntroductionThecomputersimulationofquenchinghasbeenvaluedincreasinglyandputintoindustrialappllcationll--4].Inordertomakesimulationbemoreclosetothepracticalsituationandenlargeitsindustrialapplications,thefollowingthreeproblemsneedtobesolved:1)theshapecomplexityoftheworkpiece;2)thecouplingofmulti-field;3)thehighdegreeofnonlinear[2--6].Atpresent,FEMhasbeengenerallyadoptedonthecomputersimulationofquenching.Withtheextensiveutilizationofthelarge-scalecommercialFEMsoftware,itisatrendthattheprogr…     

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。     

Finite element simulation of butt welded 2·25Cr–1·6W steel pipe incorporating bainite phase transformation

Abstract

This article presents a newly developed global optimisation method for the finite element simulation of welding process considering bainite transformation. In this method, the pattern search algorithm was applied to determine kinetic parameters in Johnson–Mehl–Avrami–Kolmogorov (JMAK) equation during a continuous cooling process. Meanwhile, the JMAK equation was modified into an explicit form as a function of welding temperature field to improve calculation efficiency in the optimisation process. This methodology improves the accuracy as calculating the temperature dependent volume fraction of bainite transformation in finite element simulation. The calculated welding residual stresses considering phase transformation effects exhibited better agreement with the measured results than those calculated without phase transformation. The influences of variable cooling rates on welding residual stresses were also investigated.     

高铬抗磨白口铸铁化学成分的最佳设计

用多元合金元素增加高铬白口铸铁的淬透性，其效果比仅用钼明显好，并且经济。根据铸件的半冷却时间，用广义Dodd计算高铬铸铁的淬透性公式，求出各合金元素含量。据此生产出的铸件，耐磨性能良好。     

淬火工艺有限元模拟中弹塑性比例系数的计算方法

淬火过程是一个温度、相变、应力应变相互影响的材料非线性过程。根据淬火过程的特点,提出了一种新的计算弹塑性比例系数的方法,使用该方法可以求解过渡单元的弹塑性比。在模拟过程中,为了提高计算精度、减少计算时间,提出了两种加速弹塑性比例系数收敛的方法:弹性逼近法和插值方法。应用弹性逼近法和插值方法对无相变冷却过程和有相变冷却过程进行有限元模拟,将模拟所得应力变化曲线与实验结果相比较。结果表明,弹性逼近法和插值方法可以显著减少弹塑性比例系数的迭代次数,计算得到的应力值与实验结果吻合较好。     

铁基合金激光熔覆组织及高温时效转变的TEM研究

利用ＡＴＥＭ研究了铁基多元合金ＦｅＣｒＷＮｉＣ激光熔覆层的微观组织、亚稳相结构特征以及高温时效时的亚稳相转变机制。结果表明组织为亚共晶组织,即γ＋（γ＋Ｍ７Ｃ３）,γ奥氏体为具有较高合金度的过饱和亚稳相,Ｍ７Ｃ３（Ｍ为Ｃｒ,Ｆｅ,Ｗ）为六方结构的Ｃｒ基亚稳合金碳化物。熔覆组织在高温时效时存在两类碳化物形成机制,即亚稳γ中析出Ｍ２３Ｃ６、Ｍ２Ｃ与ＭＣ碳化物以及Ｍ７Ｃ３→Ｍ２３Ｃ６与Ｍ７Ｃ３→Ｍ６Ｃ的碳化物原位转变机制。熔覆组织具有较高的显微硬度并存在显著的二次硬化特征     

热连轧机轧辊用多元白口铁的冶金技术

从合金设计、凝固组织、凝固顺序、相图、相转变行为和热处理特性等方面综述多元白口铁作为热连轧精轧机架工作辊的新材质的研发.结果表明,共晶碳化物的类型和形态能通过合金成分组合控制.从连续冷却转变图获得的相转变行为对热处理过程提供了有用的指导.投入实际应用时其抗磨性优于常规轧辊.     

不锈钢薄带液态铸轧过程的数值模拟

基于耦合的三维 Navier- Stokes动量方程和能量方程建立了双辊铸轧不锈钢薄带的流——热模型。利用有限元法计算了不同铸轧速度和不同浇铸温度下熔池内的流场和温度场 ,得到了不同工艺条件下熔池内凝固变化的情况 ,给出了铸轧辊轴向不同位置的热流密度的变化的情况 ,与试验测量趋势吻合