激光焊接热影响区晶粒长大monte+carlo模拟

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要材料的微观结构影响蒋材利n勺强度、硬度、塑性和抗腐蚀性等很多重要性能。而焊接热影响区的、卜均J硝拙尺寸是焊接件的重要微观结掏，因此，平均晶粒尺寸的预测对焊接1i程起符很关键fn作川。本课题采用耳f讶用于预测晶粒生长的常用概率性方法，Lip浆特}=岁(MC)法探H。J1·建立了模拟焊接热影n向区晶粒生睦的晶界迁移(GBD)模’‰以C+r

2、{uil(jur为外发1．具设计并实现了预测激光焊接热影响区品粒生长的软rJ：，咳软例：』女有通J1=『性，可以适用于各种单相或单晶材料不同激光焊接工艺下的晶粒7卜长、r均J0、r的预测。该模型的建立可以节省大量的试验，

3、提高效率，并且对激光焊接接头微观组织的分析具有一定的意义。运用Mc法模拟了热影响区晶粒氏大的动力学过程，并将其生长过程动态化。模拟结果符合晶粒生长的动力学。i司时通过分析计算得到材料微观组织拓扑学上的变化：建立了即．纯晶粒长大的平均晶粒尺寸￡与蒙特卡罗步t24cs之间的关系。本文以超纯铁索体不锈钢EBB6一L为模型验证对象，模拟和再现了焊接热影响区晶粒长大的动态过程，通过对激光焊接热源的分析和研究，采用了点热源+线热源模型，模拟了焊接热循环曲线。在单纯晶粒长大模型的基础上，考虑焊接工艺的实际参数和EB26一l铁索体4i锈铡的模拟参数，引入焊接热循环，建立了激光焊接EB26一l热影

4、响区(HAZ)品粒长大的动力学模型。存C++Bui[der开发平台上，运用面向对象方法设计并实现热影响区晶粒生长计算及可视化软件，比较准确地模拟了焊接热影响区的晶粒结构、微观组织的演变过程以及晶粒尺寸的分布情况；并成功地模拟了超纯铁素体EB261晖接热影响区中有温度梯度存在的热钉扎现象对晶粒长大的影响以及不同的焊接热输入下品粒的长大现象。该结果也进一步证明了该模型以及软件的普遍适刑‘P{·。针对焊接热输入、热钉扎现象、温度梯度对焊接热影响区晶粒长大的各种影响的模拟圈，发现焊接热影响区中的铁素体晶粒度与下列参数存在很大的关系：焊接HAZ悯,“17I·度梯度越大，距熔合线越远，热输入

5、越小，热钉扎参数越大，焊接HAZ桐r‘115IX的铁鬃体品粒』己、j越小。关键词：焊接热影响K，品粒长大，蒙特卡罗模拟，激光焊接，高纯铁素体不锈钢华中科技大学硕士学位论文AbastractThemacroscopicbehavioursofmaterials，suchasstrength，ductility,toughness，corrosionresistanceandSOon，arcstronglydeterminedbytheirmicrostructure．WithinthisscopegrainsizeandtextureplayanimportantroleThere

6、foreitis01'greatinterestinmaterialsciencetounderstandandtopredictgraingrowthandtextureevolutionduringweldingInthispaper，MonteCarlo(MC)techniquewasusedtosimulatethegraingrowthinheat—affectedzonej日theweldbylaserwelding，andaprogrammewasdevelopedunderC++Builder．Theprogrammeisgeneral—utility,which

7、canbeusedingeneralsingle—phasematerialsbylaserweldingThegraingrowthprocessandkineticsweresimulatedbyusinggrainboundarymigrationmodel(GBM)withtheprogrammedevelopedunderC++Builder．Thegrainsizewaspredicted，andthenthekineticprocessofgraingrowthandthetopologychangesofmaterialmicrostructureweresimu

8、lated，anditsgrowthprocesswasmadeanimatedly．TherelationofaveragegrainsizeandMonteCarlostepwasestablished．ThetemperaturefieldinweldingHAZWasstudiedandanalyzed．Consideringtheeffectoftheplasma，amathematicalmodelthatdividestheheatsourceintoaspothe