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《7a04铝合金构件深冷处理过程瞬态温度场的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、7A04铝合金构件深冷处理过程瞬态温度场的数值模拟2007年第2期总第156期低温工程CRYOGENICSNO.22007SumNo.1567A04铝合金构件深冷处理过程瞬态温度场的数值模拟赵祖德王秋成谢伟东康凤孟彬(中国兵器工业第五九研究所重庆400039)(浙江工业大学机电工程学院杭州310014)摘要:建立了7A04铝合金构件深冷处理过程瞬态温度场的有限元模型,对7A04铝合金材料在低温状态下的若干物性参数进行了实验研究,并运用温度场反算法分别得到了铝合金试件与低温(热)介质之间的传热系数.运用ABAQUS6.5有限元
2、软件,对7A04铝合金构件瞬态温度场的数值结果表明,在淬火,深冷与上坡淬火过程中,构件上端部位存在很陡峭的温度梯度.关键词:深冷处理温度场数值模拟铝合金中图分类号:TG156,0514.2文献标识码:A文章编号:1000—6516(2007)02—0021-03Numericalsimulationoftransienttemperaturefieldof7A04aluminumcomponentduringcryogenictreatmentZhaoZudeWangQiuchengXieWeiItongKangFengMe
3、ngbin(No.59InstituteofChinaOrdnanceIndustry,Chongqing400039,China)(SchoolofMechanicalEngineering,ZhejiangUniversitYofTechnology,Hangzhou310014,China)Abstract:TheFEMmodelof7A04aluminumcomponentwasproposedtocalculatetransienttempera—turedistributionsduringcryogenictr
4、eatment.Somepropertyparametersof7A04aluminumalloywereob—taineduponexperimentationforthenumericalsimulationofcryogenictreatment.Andaninversetemperaturefieldmethodwasusedtocomputetheheattransfercoefficientbetween7A04aluminumspecimenandhotorcoldquenchingmedium.Usingco
5、mmercialFEMcodeABAQUS6.5,theresultsobtainedshowthatverysteepthermalgradientexistsontheupperofthe7A04aluminumcomponentduringquenchingtreatment,cryogenictreatmentanduphillquenchingtreatment.Keywords:cryogenictreatment;temperaturefield;numericalsimulation;aluminumallo
6、y引言铝合金具有比重小,比强度,比刚度高等一系列优点,近几年来大量应用在航空,航天,兵器和汽车等行业中.尤其一些轻量化程度要求高的重要受力部件和结构件,往往采用铝合金锻件,并通过对其进行收稿日期:2007—01—15;修订日期:2007—02—27作者简介:赵祖德,男,46岁,教授级高级工程师.淬火时效处理来获得高强韧性.但是铝合金构件在快速淬火过程中获得高强度高韧性的同时,也造成巨大的表面与芯部温差以及组织转变的异步性,从而在构件中产生很大的残余应力¨.在后续机械加工中,由于构件内应力的释放会使加工后的零件发生变形,从而影
7、响零件的精度.在储存环境下,构件内部22低温工程2007年残余应力是诱发其尺寸稳定性的主要因素之一.国内外有关研究结果发现,深冷处理可以改善组织均匀性,提高尺寸稳定性.但在以往的深冷处理的相关研究中,一般采用实验研究的方法,存在实验周期长,实验费用昂贵等不足之处".为了缩短试验周期,减少实验费用,优化深冷处理工艺参数,本文将有限元技术运用于数值铝合金模锻件的淬火,深冷处理以及时效处理等工艺过程中的瞬态温度场,为今后的深冷处理工艺的实践提供参考依据.2深冷过程的热力学模型2.1深冷过程热力学方程与边界条件深冷过程工件瞬态温度场
8、满足下述热传导方程:(A)+(A,)+Q+一pC警=0初始条件:I….=(,Y),边界条件:一A=Hf(—To),Y∈F3上式中:T,To,Tw,T分别为瞬时温度,初始温度,工作表面温度和介质温度,A,C,P分别表示材料的导热系数,比热容及密度,t为时间,为传热系数,Q为热源即相变潜热和塑
