本文關(guān)鍵詞：非調(diào)質(zhì)鋼棒材軋后冷卻過程殘余應(yīng)力數(shù)值模擬及實驗研究

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【摘要】：非調(diào)質(zhì)鋼棒材以其優(yōu)良的機械性能成為一種典型的中小功率汽柴油機曲軸用鋼。由于軋后冷卻過程溫度場、組織場、應(yīng)力場的耦合變化,最終棒材會存在較大的殘余應(yīng)力。棒材在機械加工后,使得殘余應(yīng)力得到釋放,進而影響零件精度。因此對棒材軋后冷卻過程進行分析研究,從而達到降低棒材內(nèi)部殘余應(yīng)力的目的。本文以Φ120mm的42Cr Mo為研究對象,針對非調(diào)質(zhì)鋼棒材軋后冷卻過程溫度和組織變化的特點,綜合考慮了邊界換熱系數(shù)、相變潛熱以及熱物性參數(shù)等非線性因素的影響。建立了溫度場、組織轉(zhuǎn)變和應(yīng)力場的三維耦合分析模型,研究了溫度場、組織轉(zhuǎn)變和應(yīng)力場在軋后冷卻過程中的變化情況,并將其組織分布情況、應(yīng)力分布規(guī)律與實驗結(jié)果進行了比較,得到最終的殘余應(yīng)力分布狀態(tài)。全面系統(tǒng)地分析了棒材在軋后冷卻過程中的應(yīng)力的變化規(guī)律。根據(jù)相關(guān)實驗數(shù)據(jù)與數(shù)學(xué)模型,采用VB進行軟件開發(fā),編寫“非調(diào)質(zhì)鋼棒材軋后冷卻溫度場、組織場、應(yīng)力場數(shù)值模擬”軟件,對非調(diào)質(zhì)鋼棒材軋后冷卻工藝參數(shù)的優(yōu)化,減小殘余應(yīng)力有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：軋后冷卻 三維有限元法 數(shù)值模擬 殘余應(yīng)力 軟件開發(fā)
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG335
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究概況11-12
• 1.2.1 采用數(shù)值模擬技術(shù)解決熱處理問題11
• 1.2.2 采用數(shù)值模擬技術(shù)模擬組織轉(zhuǎn)變過程11-12
• 1.2.3 采用數(shù)值模擬技術(shù)模擬殘余應(yīng)力場的分布12
• 1.3 課題的研究意義及應(yīng)用前景12-13
• 1.4 課題研究主要內(nèi)容、所采用的技術(shù)路線以及論文創(chuàng)新點13-16
• 1.4.1 課題主要研究內(nèi)容13
• 1.4.2 課題研究方案與技術(shù)路線13-15
• 1.4.3 課題研究的創(chuàng)新之處15-16
• 第2章 非調(diào)質(zhì)鋼棒材軋后冷卻過程溫度場求解基本理論16-26
• 2.1 傳熱學(xué)基本理論基礎(chǔ)16-21
• 2.1.1 基本概念17-18
• 2.1.2 傅里葉定律18
• 2.1.3 導(dǎo)熱微分方程18-19
• 2.1.4 定解條件19-21
• 2.2 采用有限單元法解決傳熱學(xué)問題21-25
• 2.2.1 對空間域的離散化21-24
• 2.2.2 對時間域的離散化24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 非調(diào)質(zhì)鋼棒材在軋后冷卻過程中溫度場的模擬26-44
• 3.1 非調(diào)質(zhì)鋼棒材軋后空冷過程中溫度場模擬計算26-35
• 3.1.1 基本假設(shè)26
• 3.1.2 模擬參數(shù)選取26-29
• 3.1.3 幾何建模與有限元建模29-30
• 3.1.4 初始條件與邊界條件的施加30-32
• 3.1.5 模擬結(jié)果及分析32-35
• 3.2 非調(diào)質(zhì)鋼棒材軋后緩冷過程中溫度場模擬計算35-43
• 3.2.1 基本假設(shè)35
• 3.2.2 模擬參數(shù)選取35-36
• 3.2.3 幾何模型及有限元模型的建立36-38
• 3.2.4 初始條件與邊界條件的施加38-40
• 3.2.5 模擬結(jié)果及分析40-43
• 3.3 結(jié)論43-44
• 第4章 組織計算44-54
• 4.1 組織模擬的發(fā)展44
• 4.2 等溫轉(zhuǎn)變曲線的實驗測繪44-48
• 4.2.1 材料的選取45
• 4.2.24 2Cr Mo鋼臨界點AC_1、AC_3和M_S的測定45-46
• 4.2.342Cr Mo等溫轉(zhuǎn)變曲線(TTT)的測繪46-48
• 4.2.4 實驗結(jié)果48
• 4.3 TTT曲線解析化48
• 4.4 相變動力學(xué)48-50
• 4.5 等溫轉(zhuǎn)變曲線在分析連續(xù)冷卻時的應(yīng)用50-53
• 4.6 模擬結(jié)果的驗證53
• 4.7 結(jié)論53-54
• 第5章 應(yīng)力場模擬54-64
• 5.1 殘余應(yīng)力的研究54
• 5.1.1 棒材內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力的機理54
• 5.1.2 棒材內(nèi)部殘余應(yīng)力的影響54
• 5.2 應(yīng)力場計算54-58
• 5.2.1 熱彈塑性模型55-56
• 5.2.2 熱彈塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系56-57
• 5.2.3 對熱彈塑性問題的求解57-58
• 5.3 ANSYS應(yīng)力場模擬58-63
• 5.3.1 模擬方法選取58-59
• 5.3.2 模擬參數(shù)的選取59-60
• 5.3.3 結(jié)果分析60-63
• 5.3.4 殘余應(yīng)力63
• 5.4 結(jié)論63-64
• 第6章 殘余應(yīng)力的測試與評估64-72
• 6.1 殘余應(yīng)力測試技術(shù)的發(fā)展64
• 6.2 采用盲孔法對棒材殘余應(yīng)力進行測量64-68
• 6.2.1 采用盲孔法測量殘余應(yīng)力的基本原理64-65
• 6.2.2 實驗儀器及試件65-66
• 6.2.3 實驗步驟66-68
• 6.3 測試結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果對比68-70
• 6.4 本章小結(jié)70-72
• 第7章 非調(diào)質(zhì)鋼棒材軋后冷卻過程分析軟件的開發(fā)72-79
• 7.1 ANSYS APDL簡介72
• 7.2 軟件的開發(fā)72-78
• 7.3 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論79-81
• 參考文獻81-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果85-86
• 致謝86-87
• 作者簡介87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 李強,王葛,陳乃路;淬冷過程工件溫度場的計算機模擬與實驗[J];燕山大學(xué)學(xué)報;2002年04期

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3 康大韜;南云;;柱形件中殘余組織應(yīng)力的研究[J];金屬熱處理學(xué)報;1985年01期

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5 程赫明,張曙紅,王洪綱,李劍云;淬火過程中具有非線性表面系數(shù)考慮相變時溫度場的有限元分析[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);1998年01期

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本文編號：1040100