Q235动态再结晶微观组织演化模型及其参数辨识

建立了Q235动态再结晶微观组织演化的元胞自动机(CA)模型,提出了应用反分析原理来辨识模型参数的新方法。以实验流动应力曲线为依据,通过非线性回归的方法确定加工硬化和动态回复阶段的模型参数;将CA模型和自适应响应面(ARSM)优化技术相结合确定动态再结晶(DRX)的模型参数。模拟结果与实验结果良好一致,表明所提出的基于流动应力的反分析方法能够有效确定DRX模型参数,提高DRX微观组织演化的模拟精度。     

拔长过程有限元模拟的新方法

拔长工序通常包含多个道次且每个道次中包含多次压下,采用常规有限元法模拟拔长过程的计算时间往往很长,限制了有限元模拟在拔长工艺优化设计中的应用。为提高拔长过程有限元模拟的计算效率,根据坯料局部变形的特点,提出一种刚性端自由度缩减方法:通过有限元总体平衡方程组的变换,分别对各组刚性端自由度进行缩减,以减少平衡方程组的阶数。同时还提出选取刚性端自由度的算法,并通过数值试验给出算法关键参数的取值。将此方法应用于自主开发的三维热力耦合刚粘塑性有限元程序中。分别采用此方法和常规有限元法对正八角形截面坯料的一个拔长道次进行模拟,预测拔长过程中的载荷以及道次结束后坯料的等效应变和温度分布,比较分别采用两种方法进行模拟所需的计算时间。计算结果验证了此方法的有效性。     

大锻件控性锻造过程的计算机模拟技术

提出能够模拟大锻件空洞型缺陷演化和微观组织演变等控性指标的数值模拟方法。基于典型体元模型建立空洞体积变化与宏观应力应变场关系的数学模型,以图从多尺度角度揭示宏观的塑性变形及其应力状态对随机分布的微小空洞的体积变化影响规律。将该模型与有限元法集成,当锻件内任意一点有空洞型缺陷(给定缺陷体积百分比)时,能够模拟得到成形过程中空洞型缺陷的体积变化,从而可被用来评估含缩孔缩松缺陷材料的压实状态。采用元胞自动机方法建立一种转子钢的微观组织演变模拟方法,根据"应变—位错密度—动态再结晶—流动应力"之间的宏微观相互影响规律,模拟出动态再结晶晶粒尺寸和完成分数。将这些模型与热力耦合有限元法相结合,构造大锻件控性锻造过程的数值模拟技术。根据大锻件增量成形的变形特点开发基于刚性区自由度凝聚技术的快速有限元法,从而为大锻件成形的工艺优化提供有效的计算工具。     

压铸镁合金方向盘浇注系统的数值模拟

压铸工艺中浇注系统的设计往往有多种可供选择的工艺方案.为了获得合理的方案,本文利用MAGMAsoft软件模拟了浇注系统位置及尺寸对镁合金方向盘铸件质量的影响.通过分析模拟结果,确定了较合理的浇注系统,使铸件缩孔倾向明显减小,改善了铸件质量,可为类似铸件的生产提供参考.     

热轧中厚板变形解析模型的研究

针对中厚板热轧过程中速度场的特点设定了速度场函数,利用Markov变分原理求解场函数中的待定常数。将该模型应用于板材热轧综合解析数值模型,使得综合解析数值模型更加合理。同时,基于欧拉坐标系建立了应变速率和应变的数值解法,从而解决了多道次轧制过程变形场连续计算问题。计算结果表明,该模型能较好地反映轧制变形区的变形情况,计算得到的轧制力与实测值吻合较好。     

铸造钢锭宏观偏析的数值模拟

铸钢凝固过程的溶质再分配是产生宏观偏析的根本原因.利用数值模拟技术,对一个采用垂直定向凝固工艺的钢锭进行了铸造过程模拟分析,考虑了材料参数和边界条件的非线性特征,以及凝固过程中液态金属的自然对流和溶质扩散,预测了钢锭各部位的凝固时间和硫元素宏观通道偏析的位置和偏析程度,模拟结果与相关文献的实验结果基本一致.模拟结果表明,为保证钢锭质量,应从优化钢锭结构和铸造工艺两方面入手,达到减轻宏观偏析、提高钢锭利用率的目的.     

ZL102凝固过程瞬态温度场的模拟与验证

在Fourier导热微分方程基础上,充分考虑材料和边界条件等参数的非线性特征,采用等价比热容法处理结晶潜热,利用有限元法求解砂型铸造凝固过程的瞬态温度场。并对砂型铸造工艺进行测温实验,分别得到铸件、型芯和砂型内的测温曲线,测量温度与相应的计算温度基本吻合。针对计算温度与测量温度的偏差情况,从测温误差和计算模型两方面进行分析,提出了降低热电偶测温误差和提高模拟精度的具体措施。     

镁合金ZK60的三维加工图及失稳分析

在PRASAD提出的二维加工图的基础上,建立包含应变的三维加工图,经分析得到适合镁合金ZK60的失稳判据,讨论并解决了三维力睁工图绘制中的关键技术。在Gleeble-1500热模拟机上对镁合金ZK60进行了热压缩实验,研究了200-360℃和0．01～5／s条件下的热变形行为。该加工图的结果显示一个非失稳、功率耗散峰值区：温度为300～360℃、应变速率为0．01-0．1／s,功率耗散平均值为35％,此区为适合的加工区。     

自由锻温度场边界条件反算

为了解决大型锻件接触换热边界条件难以确定等问题,利用Tikhonov正则化方法进行反问题求解。设计了接触传热试验和热变形试验,结合有限元软件MSC.MARC模拟仿真,运用正则化方法对接触换热系数进行了反求辨识。试验及模拟结果表明：Tikhonov正则化方法能得到较精确的接触换热系数,辨识结果具有一定的精确性。