结构钢三维复杂热塑性加工中的相变过程数值模拟

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1、上海交通大学硕士学位论文结构钢三维复杂热塑性加工中的相变过程数值模拟姓名：宿德军申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：陈军20050101上海交通大学硕士学位论文摘要结构钢三维复杂热塑性加工中的相变过程数值模拟摘要目前的热塑性成形工艺过程往往只限于保证工件在形状和尺寸上达到设计要求而工件的组织性能则需通过反复的再加热热处理等工艺过程来保证这不仅降低了生产效率也造成了能源的二次消耗因而对工件内部微观组织的变化和力学性能的预测和控制实现工艺的简化合并与集成已成为现代热塑性成形工艺研究的重要方向本文是国家自然科学基金项目编号

2、50275094的一部分通过试验和理论推导的方式对热塑性成形和冷却阶段的冶金现象进行数学描述利用数值模拟方法进行计算机仿真实现对工件内部微观组织的变化和力学性能的预测和控制通过热模拟试验获得的F40MnV钢热变形的流变应力曲线和动态再结晶和静态再结晶的规律计算不同热变形条件下的位错密度亚晶粒尺寸和贮存能利用GLEEBLE3800热模拟试验机通过热模拟试验获得F40MnV钢等温膨胀曲线在综合考虑变形过程的储存能分布情况基础上以超组元模型为热力学基础结合材料的加工硬化再结晶理论和Cahn等人的相变动力学理论建立计算F40MnV钢热

3、变形奥氏体的铁素体和珠光体相变动力学的数学模型本文基于弹塑性有限元热力耦合分析技术并根据Scheil叠加原理以及建立的塑性变形后的铁素体和珠光体相变动力学的数学模型基于MARC分析软件平台和自主开发的用户子程序构筑了一个能够模拟从热变形过程到变形后的冷却过程的温度场应力场组织变化的分析系统对热塑性变形后的冷却相变过程在计算机上作了全过程的动态模拟模拟计算热变形后冷却过程各时段的温度场应力场特别是微观组织铁素体和珠光体转变分数I上海交通大学硕士学位论文摘要的演化过程本文利用自主构筑的这一分析系统首次对三维复杂零件热塑性成形后的冷

4、却相变过程铁素体和珠光体转变分数进行数值模拟仿真再现其对今后生产实践中要实现和达到的工序合并控制冷却组织预测和改善产品机械性能等目的均具有重要的参考价值关键词热模拟热变形奥氏体相变动力学贮存能数值模拟弹塑性有限元热力耦合分析II上海交通大学硕士学位论文AbstractNumericalSimulationStudyofPhaseTransformationofStructuralSteelduring3DComplexHotPlasticWorkingProcessABSTRACTNowadays,onlytherequire

5、mentsofshapeandsizeofproductsaretakenintoaccountindeformationprocess,theneedsofmicrostructureandpropertiesmustbemetbyfollowingheavyandcomplicatedreheatingproceduressuchasquenching,temperingandsoon,whichlowerproductivityandraiseenergyconsumption.Therefore,microstruct

6、uralevolution,theforecastandcontrolofmechanicalpropertiesandthecombinationofsomeprofessionsandproceduresbecomeoneofthemostimportantresearchdirectionsinmodernhotdeformationtechnology.ThispaperisonepartoftheprojectofNationalFundofNaturalScience(No.50275094),whichsetup

7、themathematicalmodelsofthemetallurgicalphenomenathatoccurredduringhotplasticworkingandfollowingcoolingprocessthroughexperimentandmathmethodsandachievetheaimofpredictingandcontrollingthemicrostructuralevolutionandmechanicalpropertiesthroughnumericalsimulation.Thedisl

8、ocationdensity,grainsizejustafterdynamicrecrystallizationanddepositenergyunderdifferentconditionofhotformingwerecalculatedthroughthestress