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。     

热冲压硼钢B1500HS高温本构方程的研究

硼钢的高温本构方程是热冲压数值模拟不可缺少的数学模型,它反映了流动应力与应变、应变速度以及温度之间的依赖关系。为了研究热冲压硼钢B1500HS高温时的流变力学行为,采用Gleeble 1500D热模拟试验机,在600～900℃温度区间,分别以0.01 s–1、0.1 s–1、1.0 s–1、10 s–1的应变速度对硼钢B1500HS试样进行等温单向拉伸试验,计算得到各相应测试条件下的正应力—应变曲线。采用包含变形激活能和变形温度的双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述硼钢奥氏体组织的热激活变形行为。通过对试验数据进行拟合回归分析,得到与应变量相关的各材料参数,以及与应变速度、变形温度相关的流变应力关系式。试验结果显示,流动应力随着变形温度的降低而增大,随着形变速度的升高而增大。计算结果表明:流变应力关系式的计算结果与试验数据的吻合度较好。     

金相技能大赛的试样制备

社会发展和科技进步推动着材料领域的不断发展和创新。金相制备是进行材料金相学研究的基础,全国大学生金相技能大赛推动了这项实践性综合技能的发展。为了提高制样技巧和效率,以全国大学生金相技能大赛为契机,结合本科实践教学及指导学生参加全国金相大赛的实践经验,对金相试样制备过程中的主要事项和关键技术问题进行了探讨。     

形变和冷却对B1500HS硼钢马氏体相变的影响

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,以恒定的应变速率将在900℃奥氏体化的B1500HS硼钢试样分别压缩10%、20%、30%、40%,然后分别以50℃/s、40℃/s、25℃/s的速度对试样进行冷却。研究形变量及冷却速度对B1500HS硼钢的马氏体相变温度、微观组织、显微硬度和残余奥氏体等方面的影响规律。结果表明:相同冷却速度下,马氏体相变开始温度和相变终止温度均随着形变量的增加逐渐升高。随着形变量的增加,马氏体组织越来越细小,而且薄片状马氏体越来越少,板条状马氏体越来越多。形变量和冷却速度的增大,均使B1500HS试样中的残余奥氏体量减小。形变导致B1500HS硼钢的连续冷却转变图左移,避免未变形B1500HS钢试样生成贝氏体组织的临界冷却速度约为25℃/s。当冷却速度为25℃/s时,试样的变形程度达到30%时,微观组织中开始出现贝氏体。     

55CrMo钢感应淬火工艺的数值模拟及工艺优化

借助工艺实验和数值模拟技术,优化了55Cr Mo钢精密滚珠丝杠感应加热及冷却工艺参数,改善了丝杠感应淬火后的淬硬层分布。构建了丝杠单感应圈加热的有限元模型,通过数值模拟得到了单感应圈加热时沟道区域的温度曲线。数值模拟结果表明:沟道区域的温度场分布不合理是导致淬硬层分布不合理的主要原因。针对单感应圈感应淬火工艺的不足,提出了双感应圈加热工艺。数值模拟结果表明,采用双感应圈加热工艺、喷水冷却带宽度为40 mm时,可保证丝杠沟道顶部的淬硬层深度约为6.2 mm,沟道底部的淬硬层深度约为3.0 mm。工艺实验结果表明,丝杠沟道区域的淬硬层分布得到较大的改善,数值模拟结果与工艺实验结果吻合得较好。     

淬火过程中温度、组织及应力/应变的有限元模拟

为了找到淬火过程中零件产生不规则扭曲变形的原因,选择了H型截面零件为研究对象,建立了相应的有限元分析模型,利用自开发的淬火过程有限元模拟软件对温度、组织和应力/应变进行了耦合分析.通过有限元模拟,得到了温度变化、相变及相变塑性对残余应力及淬火变形的影响,给出了零件内部弹性区及塑性区的演变过程.分析结果表明:零件在淬火过程中经历"弹性-塑性-弹性-塑性-弹性"的演变过程;在淬火过程中,相变塑性导致零件发生不均匀、无规律的扭曲变形.     

基于响应曲面方法的热冲压硼钢B1500HS淬火工艺参数优化

超高强度钢板热冲压技术是将板料热加工和淬火工艺相结合的一项较新的复杂成形技术.为研究奥氏体化温度和保温时间对热冲压硼钢B1500HS淬火硬度、抗拉强度和伸长率的影响规律,以奥氏体化温度和保温时间为设计因子进行二因子五水平的正交试验设计.根据试验设计的结果进行B1500HS试样的淬火试验,利用洛氏硬度计和电子拉伸试验机测试试样的淬火硬度、抗拉强度和伸长率.利用三次响应曲面对试验结果进行回归分析,得到淬火硬度、抗拉强度和伸长率的响应曲面模型.根据响应曲面模型,对奥氏体化温度和保温时间进行优化,得到最佳淬火工艺参数.单目标优化结果表明:淬火硬度最高预测值为52.3 HRC;抗拉强度最高预测值为1 658.94MPa;零件伸长率最高预测值为8.80%.多目标优化结果表明:在奥氏体化温度为916.19～920.48℃、保温时间为0min时,淬火硬度的预测值不小于50.6 HRC,零件抗拉强度的预测值不     

金属材料工程专业实验教学改革

阐述金属材料工程实验教学手段、教学理念改进及实验仪器设备的完善。通过多媒体及虚拟仿真等教学手段,将实际实验过程无法反映的内容以直观形式展示,提高学生学习效率、理解能力及创新思维。在实验教学中拓展授课内容,通过探究性教学模式,引发学生学习兴趣,增强动手愿望,提高实践能力及创新能力。     

金属材料工程多尺度数值模拟课程案例库建设

针对材料工程专业学位研究生金属材料工程多尺度数值模拟课程内容和特点,提出课程教学案例库的建设意义、原则和方案。基于案例选择的真实性、典型性、客观性、时效性和创新性原则,选择了来源于科研项目和工程实践的10个案例。结合“5010型精密滚珠丝杠热处理工艺”教学案例,分析了案例设计中应包含的案例背景、主要内容、知识拓展等组成要素。金属材料工程多尺度数值模拟案例库建设可为材料工程领域专业学位研究生其它课程案例库建设提供有益的参考。     

冲压模具CAD系统中的关键技术

介绍了建立冲压模具CAD系统的关键技术。根据冲压模具零件的特点，将其按GT原理分类建库，并以后侧导柱上模板为例，说明了建库时应注意的问题；凹模外形设计是模具设计中的关键，用三角形方法对凹模外形进行了设计；针对模具装配图的消隐问题，提出了一种新的消隐方法－－图形实体重构法；通过程序实现了明细表与零件指引线的联动。