基于ANSYS淬冷过程的研究

论文摘要

淬火是实现工件组织结构优化的一个重要手段,也是机械行业的一项重要基础技术,它对于提高和控制材料的性能,充分发挥材料的性能潜力,节省原材料,减少能耗,提高产品的可靠性,延长其使用寿命,并提高生产单位的经济效益等都具有十分重要的意义。随着计算机技术的迅速发展,淬火过程的计算机模拟越来越受到人们的重视,已成为当今淬火过程研究和淬火工艺设计中必不可少的重要方法。热处理过程计算机模拟具有速度快、效率高、结果形象逼真、能综合全面反映热处理过程中各种变化规律的特点。与试验研究相结合,可以极大地拓展实测数据提供的信息,完成试验研究很难做到甚至不能做到的工作。国内的许多专家和学者运用CAE软件如MARC、ANSYS等对现实中热处理过程进行了模拟,而且取得了一系列令人满意的成果,并将模拟的结果指导于生产实践之中。本论文是在传热学基础上,考虑了材料性能参数随温度变化,以及相变潜热,淬火介质,工件形状以及材质对淬冷的影响,运用ANSYS为工程软件,对工件的淬火冷却过程进行建模,得到其淬冷过程中任一时刻和位置的温度场和应力场,分析其优缺点,从而为生产实践中钢材的淬火提供指导。本文主要成果有:1.对淬火的温度场的数学模型和有限元模型进了描述;2.对不同淬火介质对淬冷后工件温度场、应力场进行了模拟,比较其优缺点;3.对不同形状的工件的淬冷过程进行模拟,分析其不足;4.对不同材质的工件在相同条件下进行模拟:5.根据模拟结果,对淬火工艺提出了几点指导意见。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 淬冷过程的数值模拟
• 1.3 国内目前研究现状
• 1.4 发展趋势
• 1.5 本文研究意义、手段、创新点、主要研究内容
• 第二章 淬火简述
• 2.1 淬火的目的
• 2.2 淬火必要条件
• 2.3 工件淬冷的三个阶段
• 2.4 淬火介质
• 2.5 本章小节
• 第三章 淬火时热传导的数学模型
• 3.1 淬火时热传导方程的建立
• 3.2 淬火过程的定解问题与定解条件
• 3.3 金属及合金淬火时的初始条件
• 3.4 金属及合金淬火时的边界条件
• 第四章 温度场有限元法分析理论基础
• 4.1 有限元法的基本思路
• 4.2 有限元求解温度场的相关理论
• 4.3 有限元法的优缺点
• 4.4 本章小节
• 第五章 ANSYS简介
• 5.1 ANAYS简介
• 5.2 ANSYS三大主要模块介绍
• 5.3 典型的ANSYS分析工程问题流程
• 5.5 本章小节
• 第六章 淬冷过程的有限元仿真
• 6.1 有限元模型的建立
• 6.2 计算过程控制加载求解
• 6.3 淬火介质对热处理效果的影响
• 6.4 形状对热处理效果的影响
• 6.5 材质对热处理效果的影响
• 6.6 盘状零件的淬火模拟
• 6.7 本章小节
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录