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1、毕业论文（2015届）题目基于ANSYS软件的钢球淬火过程分析学院数学计算机学院 专业信息与计算科学 年级2011级 学生学号12011242826 学生姓名杨坤 指导教师马文涛 基于ANSYS软件的钢球淬火过程分析数学计算机学院信息与计算科学专业2015届杨坤摘要：钢球广泛应用于工业生产中的多个领域，钢球的淬火处理是保证钢球质量的关键生产工艺之一.ANSYS有限元软件在温度场的模拟过程中，很好地结合了材料变温过程材料热物性参数的变化.特别适用于钢球淬火过程温度场的准确计算.本文利用ANSY
2、S有限元分析软件对钢球淬火过程温度场进行有限元模拟分析，得到了钢球温度随淬火时间变化的分布关系和钢球体内不同位置的温度分布情况.关键词：钢球淬火；温度场；ANSYS软件；模拟中图分类号：O313.3AnalysisoftheSteelBallQuenchingProcessBasedonANSYSSoftwareAbstract:Steelballiswidelyusedintheindustrialproduction,andhardenedsteelballisthekeytoensurethequalityoftheprod
3、uctionprocessofsteelball.NonlinearthermophysicsparametersareconsideredinANSYSfiniteelementsoftware,soitcanbeusedtocomputetemperatureinthequenching.InthispapermakesuseofANSYSfiniteelementsoftwaretosimulatethetemperaturefieldinquenchingprocessofsteelball,andobtainsthere
4、lationshipbetweentemperatureofsteelballandquenchingtimeandtemperaturedistributionofdifferentposition.Keywords:steelballquenching;temperaturefield;ANSYSsoftware;simulation目录1引言11.1材料及软件介绍11.2钢球催火的基本原理11.3钢球淬火的模拟方法12淬火过程数学模型22.1温度场控制方程22.2淬火过程导热微分方程22.3导热微分方程的定解条件32.4钢球
5、淬火过程有限分析42.4.1淬火模型求解42.4.2模型算例验证42.4.3有限元分析53基于ANSYS软件的温度场分析63.1非稳态温度场实例63.2钢球淬火的ANSYS模型63.2.1前处理阶段63.2.2后处理阶段84结术语10参考文献10致谢10基于ANSYS软件的钢球淬火过程分析1引言1.1材料及软件介绍(1)钢球主要用来制造轴承和粉碎物料等,有着较广泛的用途.钢球一般采用铸造或者由钢锭锻造的方式生产.生产过程中,钢球的淬火处理往往是其生产过程中的关键工艺之一.钢球的淬火处理一般采用把常温的钢球重新加热快速冷却的方式进行
6、.重新加热淬火时,淬火温度容易控制，钢球的部分碳化物溶解,碳向基体扩散,可以有效地提高钢球的表面硬度.传统粗放式生产方式常采用对一批(筐)钢球进行整体加热后一起倒入水中冷却的方式进行.(2)ANSYS软件是一个功能强大而灵活的大型通用有限元分析软件.John-Swanson博士与1970年开发的,经过几年对原始软件修改,目前,ANSYS软件的功能更加强大,使用更加便捷.新版本ANSYS软件中可以用来结构静力学分析、结构动力学分析、结构屈曲分析、热力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析、流体动力学分析.同时进行产品分析时,使用AN
7、SYS软件对产品性能进行仿真分析,可以发现产品的问题,降低产品成本,缩短设计周期,提高设计的成功率.1.2钢球催火的基本原理淬火[1]是把钢球加热到临界值以上,保温一定的时间,然后以大于临界冷却速度,从而获以马氏体为主的不平衡组织的一种热处理方法.在淬火冷却过程中,因为钢球内部温度分布不均匀,组织转变过程的不均匀而形成热应力和相变应力,这些应力的存在将直接影响钢球的组织性能和使用寿命.如果热处理不当,将会造成钢球组织性能达不到预定要求,甚至会产生过量变形或开裂而报废.1.3钢球淬火的模拟方法11目前普遍采用比较成熟的有限元法来模拟
8、淬火过程的变化.所使用的有限元软件有ADINA,NSYS,MARC等.大多数的模拟结果都得到了实验测试数据的支持,取得了令人满意的效果.计算机模拟技术是发展材料学与工程技术的桥梁.热处理计算机模拟有赖于计算传热学、相变动力学、热弹塑性力学、数值计算
