本文關(guān)鍵詞：基于ABAQUS的7050鋁合金試件淬火溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力場(chǎng)模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自20世紀(jì)20年代德國(guó)科學(xué)家W.桑德爾和K.L.麥斯納發(fā)現(xiàn)Al-Zn-Mg合金經(jīng)淬火和時(shí)效處理后具有很高的強(qiáng)度以來,固溶時(shí)效和淬火冷卻技術(shù)已成為當(dāng)今材料強(qiáng)化技術(shù)中極具潛力的技術(shù)之一,通常作為對(duì)零件的內(nèi)部組織和性能的最后調(diào)整,成為保證工件質(zhì)量的最重要的一道工序。然而人們?cè)谕ㄟ^淬火處理獲得特定的組織以滿足較高的性能和質(zhì)量要求的同時(shí),往往伴隨著瞬時(shí)應(yīng)力以及熱處理后的殘余應(yīng)力,這類應(yīng)力的存在會(huì)導(dǎo)致工件變形甚至開裂,對(duì)工件的質(zhì)量和壽命有很大的影響。而淬火冷卻又是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程,受多種因素影響,各影響因素之間又相互作用、相互制約,因此傳統(tǒng)的方法不能完整、全面和準(zhǔn)確地分析及預(yù)測(cè)淬火過程的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)。 為了深入研究鋁合金材料淬火技術(shù)的應(yīng)用,預(yù)測(cè)工件淬火后的應(yīng)力分布情況,本論文綜合分析了淬火冷卻數(shù)值模擬技術(shù)的研究狀況,借助有限元軟件ABAQUS建立了7050鋁合金工件淬火冷卻過程中溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模型,研究了工件淬火冷卻時(shí)的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)分布,討論了主要計(jì)算結(jié)果和結(jié)論,并對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的誤差來源進(jìn)行了分析。 研究結(jié)果表明：1、ABAQUS有限元分析軟件可實(shí)現(xiàn)鋁合金材料淬火冷卻時(shí)熱物性參數(shù)和高溫力學(xué)性能參數(shù)非線性情況下溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬。2、溫度場(chǎng)模擬結(jié)果表明,應(yīng)力框試件冷卻過程存在一個(gè)臨界時(shí)間tc,當(dāng)冷卻時(shí)間小于tc時(shí)刻,細(xì)桿比粗桿的冷卻速度快,在tc時(shí)刻時(shí),粗桿和細(xì)桿溫度差達(dá)到最大但冷卻速度相等,當(dāng)冷卻時(shí)間大于tc時(shí)刻時(shí),粗桿的冷卻速度大于細(xì)桿冷卻速度。3、應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果表明,淬火過程中細(xì)桿部位經(jīng)歷從拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力的過程,粗桿部位經(jīng)歷從壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力的過程,并最終呈現(xiàn)細(xì)桿壓應(yīng)力,粗桿拉應(yīng)力的空間分布特征。此外,在淬火冷卻過程中應(yīng)力框試件呈逐漸收縮趨勢(shì),淬火開始階段試件表層和心部應(yīng)力值不斷增大,直至冷卻結(jié)束時(shí)熱應(yīng)力值趨于平緩,并達(dá)到最大值。
【關(guān)鍵詞】：7050鋁合金 數(shù)值模擬 應(yīng)力框 溫度場(chǎng) 熱應(yīng)力場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG166.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-26
• 1.1 引言8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外高強(qiáng)鋁合金的發(fā)展概況9-10
• 1.3 鋁合金熱處理工藝概述10-12
• 1.3.1 鋁合金的固溶處理10-11
• 1.3.2 鋁合金的時(shí)效處理11
• 1.3.3 鋁合金熱處理工藝參數(shù)對(duì)變形的影響11-12
• 1.3.4 鋁合金熱處理缺陷12
• 1.4 殘余應(yīng)力12-18
• 1.4.1 殘余應(yīng)力的研究概況12-14
• 1.4.2 殘余應(yīng)力的分類14
• 1.4.3 殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因14-16
• 1.4.4 殘余應(yīng)力對(duì)力學(xué)性能的影響16-17
• 1.4.5 殘余應(yīng)力的調(diào)整和消除17
• 1.4.6 殘余應(yīng)力的測(cè)量技術(shù)17-18
• 1.5 有限元法在數(shù)值計(jì)算中的應(yīng)用18-20
• 1.5.1 有限元法的發(fā)展18-19
• 1.5.2 有限元法的優(yōu)越性和局限性19
• 1.5.3 有限元軟件ABAQUS19-20
• 1.6 熱處理過程中的有限元模擬20-22
• 1.6.1 熱處理數(shù)值模擬技術(shù)概況20-21
• 1.6.2 耦合傳熱的熱應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬21-22
• 1.7 本課題研究的目的及內(nèi)容22-26
• 1.7.1 課題研究目的22-23
• 1.7.2 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線圖23-26
• 第二章 淬火時(shí)溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算的理論基礎(chǔ)26-38
• 2.1 淬火時(shí)溫度場(chǎng)的計(jì)算26-28
• 2.1.1 溫度場(chǎng)控制方程26-27
• 2.1.2 溫度場(chǎng)的初始條件27
• 2.1.3 溫度場(chǎng)的邊界條件27-28
• 2.2 淬火時(shí)熱應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算28-30
• 2.2.1 熱應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬的力學(xué)模型28-30
• 2.3 淬火冷卻時(shí)的表面換熱系數(shù)及確定方法30-33
• 2.3.1 淬冷時(shí)的表面換熱系數(shù)30-32
• 2.3.2 換熱系數(shù)的選定32-33
• 2.4 7050鋁合金試件淬火時(shí)的主要熱物性參數(shù)33-37
• 2.5 小結(jié)37-38
• 第三章 ABAQUS計(jì)算淬火冷卻溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)及結(jié)果分析38-54
• 3.1 ABAQUS分析步驟38-39
• 3.2 溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬39-41
• 3.2.1 ABAQUS軟件計(jì)算淬火溫度場(chǎng)的前處理39-41
• 3.3 應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬41-42
• 3.4 溫度場(chǎng)求解結(jié)果與分析42-46
• 3.5 熱應(yīng)力場(chǎng)求解結(jié)果與分析46-50
• 3.6 ABAQUS模擬結(jié)果的可靠性分析50-51
• 3.7 有限元數(shù)值模擬結(jié)果誤差分析51-53
• 3.7.1 溫度場(chǎng)模擬過程產(chǎn)生的誤差51-52
• 3.7.2 熱應(yīng)力場(chǎng)模擬過程產(chǎn)生的誤差52-53
• 3.8 小結(jié)53-54
• 第四章 ABAQUS有限元軟件在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用54-60
• 4.1 幾何建模與單元選擇54
• 4.2 溫度場(chǎng)的模擬54-55
• 4.3 熱應(yīng)力場(chǎng)的模擬55
• 4.4 計(jì)算結(jié)果與分析55-60
• 4.4.1 溫度場(chǎng)求解結(jié)果與分析55-58
• 4.4.2 熱應(yīng)力場(chǎng)求解結(jié)果與分析58-60
• 第五章 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-68
• 附錄 攻讀碩士期間研究成果68-70

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本文編號(hào)：393209