静态再结晶过程的元胞自动机模拟(Ⅰ)——微观组织演化和动力学研究

采用正六边形网格划分法、最近邻邻居关系及周期性边界条件的二维元胞自动机(CA)法,建立了热加工过程中静态再结晶的微观组织演化模型。在此基础上分析了形变组织和微观结构的演化,以及再结晶动力学和储存能的变化情况。结果表明:变形程度越大,形变组织的晶粒形态越偏离等轴状。模型可动态的再现再结晶过程中的微观组织演变,晶粒形态、晶粒尺寸符合静态再结晶基本规律。模拟得到的动力学符合JMAK理论。Avrami曲线的斜率在2.5左右。随着变形程度的增加,储存能降低的速度加快,完成静态再结晶所需的时间缩短。此规律满足能量降低准则。充分表明本模型能够较好的模拟静态再结晶过程。     

数控加工物理仿真技术研究

数控加工物理仿真研究是数控加工仿真技术研究的核心内容，反映了加工过程的实质。文章介绍了物理仿真的研究现状、研究内容，提出了数控加工物理仿真系统的体系结构，讨论了物理仿真各种模型的建模方法，最后指出了物理仿真研究的发展趋势。     

Mesoscopic Analysis of Deformation Heterogeneity and Recrystallization Microstructures of a Dual-Phase Steel Using a Coupled Simulation Approach

Microstructure-based numerical modeling of the deformation heterogeneity and ferrite recrystallization in a cold-rolled dual-phase(DP) steel has been performed by using the crystal plasticity finite element method(CPFEM) coupled with a mesoscale cellular automaton(CA) model. The microstructural response of subsequent primary recrystallization with the deformation heterogeneity in two-phase microstructures is studied. The simulations demonstrate that the deformation of multi-phase structures leads to highly strained shear bands formed in the soft ferrite matrix, which produces grain clusters in subsequent primary recrystallization. The early impingement of recrystallization fronts among the clustered grains causes mode conversions in the recrystallization kinetics. Reliable predictions regarding the grain size, microstructure morphology and kinetics can be made by comparison with the experimental results. The infl uence of initial strains on the recrystallization is also obtained by the simulation approach.     

原始晶粒尺寸对低碳钢中铁素体动态再结晶的影响

采用Gleeble1500型热模拟试验机进行单轴热压缩实验，研究了4种不同原始晶粒尺寸的低碳钢在变形温度为700和600℃，应变速率为10^1-10^-3s^-1条件下的变形特性及组织演变规律，探讨了原始晶粒尺寸和热加工参数Z值对铁素体动态再结晶过程的影响．结果表明：在本实验变形条件范围内，4种不同原始晶粒尺寸的低碳钢均可发生铁素体动态再结晶，原始晶粒尺寸的减小，不但在恒定Z值条件下有利于动态再结晶过程的进行，而且使铁素体可以发生动态再结晶的临界Z值和发生不连续动态再结晶的临界Z值均增大．形变强化相变生成的细小铁素体晶粒在热变形时易于发生动态再结晶，只要控制好热加工参数，可以利用动态再结晶过程，进一步细化形变强化相变生成的铁素体晶粒。     

基于物理仿真模型的螺旋立铣刀建模

加工过程仿真是验证加工程序正确性、预测加工过程表现及产品质量的一种有效手段,它由几何仿真和物理仿真组成.但是现今的CAD/CAM软件几乎没有提供实用的物理仿真功能.文章针对现有数控加工仿真中物理仿真的功能不准确的问题,提出了能满足物理仿真要求的刀具的建模理论和方法.在该理论的指导下,利用Visual Basic6.0和OpenGL建立了螺旋立铣刀支持参数库和铣刀模型,并成功的嵌入了天津大学数控铣床的仿真软件中.     

Prediction of recrystallization behaviors in a steel billet during hot forging

Multi-recrystallizations occurring in a steel billet during hot forging were predicted. The prediction was obtained by coupling rigid thermoviscoplastic finite element analysis and recrystallization modeling equations. The finite element analysis was preformed for nonisothermal deformation as well as heat transfer for the entire forging process. As a result, it was predicted that three or four times of recrystallizations occurred in the billet and that resulting grains varied in size for different locations. The final grain sizes at the locations in the billet were measured and compared with predicted ones. It was found that they were in good agreement.     

无缝钢管局部径向模具塑性成形过程的物理模拟与数值模拟

采用大变形弹塑性有限元理论 ,用DYNA3D(研究版 )有限元软件 ,对无缝钢管局部径向模具塑性成形过程中当凸模的凹槽尺寸与凸模的圆弧半径发生变化时进行了数值模拟研究 ,得出了对成形钢管表面质量控制具有重要参考价值的结论 ,解决了成形钢管表面的压痕问题     

GH4169合金热加工中微观组织模拟研究进展

系统介绍了GH4169合金热加工过程微观组织演化的物理模拟、数值模拟的研究内容和方法,以及国内外的最新研究进展。     

基于回归正交试验的浅孔钻钻削的有限元仿真

基于回归正交试验法设计钻削模拟方案,利用最小二乘法原理得到钻削力的经验公式;基于有限元软件Deform3D平台,建立了用浅孔钻钻削加工45钢的有限元模型,动态模拟浅孔钻钻削过程,获得了浅孔钻钻削加工过程中工件的等效应力和温度,分析预测了加工过程中硬质合金刀具所受的主切削力、径向力以及两刀片所受的扭矩,并评估刀片的磨损情况。     

六流方坯连铸中间包流场的物理模拟及结构优化

莱钢炼钢厂六流方坯连铸机自生产以来没有对中间包进行过物理模拟实验,目前对于中间包内的钢水停留时间、温度差异、非金属夹杂物的状态不是十分了解,通过物理模拟实验研究观察设计参数是否合适、流场是否合理,并在此基础上寻找合理的中间包控流装置,得到合适的中间包结构,为现场中间包优化提供依据,满足提高铸坯质量、生产高品质钢的要求。     

应变量对HPS485wf钢动态再结晶影响的模拟

采用热模拟压缩实验、热-力耦合刚塑性有限元和动态再结晶唯象模型相结合的方法,以HPS485wf钢为研究对象,模拟了热压缩应变量对该钢试样内部动态再结晶状态及其变化的影响。结果表明：该钢试样内部等效应变、动态再结晶体积分数和平均晶粒尺寸的分布特征与应变量无关;各参量的数值分布特征区域大小与应变量有关,且均经历了相同的扩张过程;动态再结晶参量的数值分布及其变化主要与等效应变的分布及其变化有关,摩擦和温降的影响也不能忽视。     

虚拟加工设备的建模和加工过程物理仿真

介绍了虚拟加工设备建模的常用软件，并对虚拟数控机床和刀具的建模进行了讨论。着重研究了虚拟加工过程物理仿真，利用有限元（FEM）法建立了切削力仿真模型，利用多体系统运动学理论建立了虚拟数控机床的运动模型。最后，提出虚拟加工物理仿真技术发展中存在的问题以及未来的研究方向。     

深微孔复合挤压成形工艺参数研究

利用两种材料（一种为填料）复合在一起进行挤压，挤压完成后将填料除去的工艺方法成形深微孔，室温物理模拟对挤压比、填料直径等工艺参数进行了探讨，并得出合理的工艺参数。高温下高合金不锈钢生产性试验取得满意结果。     

日本合金模具钢近年新技术演进

材质、热处理工艺和机加工方法是影响模具使用寿命的主要因素。对于模具材料,各国钢材制造商从冶炼到热处理工艺都进行了大量的研究开发。日本研制和开发了DAC－45新型模具钢,采用优化合金成分和电渣重熔冶炼,使得该模具钢在700℃以上工作条件下具有优良的抗疲劳性能,高的抗拉强度,良好的冲击韧性和适宜的使用硬度,从而大大提高了热作模具的使用寿命。     

模铸中间包液面波动的物理模拟研究

以60 t模铸中间包为研究对象,研究了中间包熔池深度、浇注速度对中间包液面波动的影响,以及各种工况条件下的卷渣情况。同时,对比研究了敞流浇注和长水口保护浇注对中间包液面波动的影响。研究结果表明,模铸中间包采用敞流浇注方式时,由于浇注过程中注流卷吸空气,以及注流对中间包液面的冲击所引起的液面波动,将导致钢液二次氧化严重,降低钢锭质量。当中间包定径水口直径为45 mm、中间包熔池深度为1 600 mm~1 800 mm时,中间包液面波动最小,熔池深度小于1 000 mm时发生卷渣。当定径水口直径为50 mm、中间包熔池深度为1 600 mm~1 800 mm时,中间包液面波动最小,熔池深度小于1 200 mm时发生卷渣。当定径水口直径为55 mm、中间包熔池深度为1 800 mm时,中间包液面波动最小,在试验所考察的各熔池深度卷渣都较为严重。采用长水口保护浇注,液面波动很小,有利于减少钢液二次氧化,降低钢液卷渣几率,提高钢锭质量。     

Physical and mathematical simulation of liquid steel mixing zone in one strand continuous casting tundish

This paper presents the results of computer simulations and laboratory experiments carried out to describe the formation of the transient zone during continuous casting of slabs. The facility under investigation was a one strand tundish. Computer simulations of liquid steel flow were performed using the commercial program Ansys-Fluent. For the validation of the numerical model and verification of the hydrodynamic conditions occurring in the examined tundish furniture variants, obtained from the computer simulations, a water model of the tundish was employed. During laboratory tests simulating the process of steel flowing through the tundish, step type Residence Time Distribution curves were recorded. In order to obtain a complete hydrodynamic picture in the tundish furniture variants tested, the computer simulations were performed for both isothermal and non-isothermal conditions. In order to explain the phenomena occurring in the tundish working space, the Buoyancy number (Bu) has been calculated.     

含铌奥氏体不锈钢AISI 347流变应力曲线及本构方程

采用热模拟实验分析了含铌奥氏体不锈钢347在不同变形条件的应力曲线特征,发现含铌奥氏体不锈钢高温下具有明显的加工硬化应力曲线特征,通过修正MEDINA模型建立了应力与变形条件的数学模拟关系,使得该不锈钢更能符合加工硬化特征型曲线,从而为预报含铌奥氏体不锈钢轧制载荷的预报奠定基础。     

板坯连铸结晶器电磁搅拌流场模拟

电磁搅拌对结晶器内流场和钢渣界面行为影响显著,通过建立1∶5的板坯连铸结晶器电磁搅拌物理模型试验系统和实际结晶器的数学模型,研究了不同搅拌电流对结晶器内流场的影响,并引入了自由表面冻结指数和卷渣指数分别评价自由表面钢液冻结和卷渣概率。结果表明,物理模拟试验系统测得的流场可为数值模拟提供验证支撑;当不施加电磁搅拌时,结晶器内流场为典型的双环流结构,自由表面流速较小,自由表面冻结指数为0.52,卷渣指数为0;施加电磁搅拌后,在结晶器上部形成水平环流,自由表面流速增大;增大搅拌电流,环流效果更加显著,自由表面冻结指数降低卷渣指数增大,当搅拌电流为700 A时,冻结指数降低至0.04,卷渣指数增加至0.245。因此,综合考虑卷渣指数和冻结指数可知,较优的搅拌电流为600 A。     

关于虚拟车削加工中的粗糙度预测的研究

针对虚拟车削加工中振动问题的处理,对外圆车削加工的理论粗糙度模型进行了修正.通过预测工件与刀具的相对位移,实现了对加工工件的表面形貌的估算.通过对表面形貌的仿真,提高了虚拟车削软件的应用性.     

基于数值模拟的20A钢棒材热连轧晶粒尺寸的预测

通过Deform-3D有限元分析软件及正交实验,模拟并优化了20A钢棒材热连轧过程的工艺参数,并对该热轧工艺条件下的20A钢棒材的晶粒组织的有限元数值模拟以及物理实验验证进行探索。对比数值模拟值与物理实验值,研究结果表明:在最佳工艺参数条件下,数值模拟的20A钢棒材平均晶粒尺寸为45.8 mm,而物理实验中的平均晶粒尺寸为47.56 mm,二者数值均满足技术要求,且误差仅为3.7%,通过有限元模拟能够成功地预测热轧变形过程晶粒尺寸大小。