棒材粗轧过程的有限元模拟和晶粒尺寸预报

论文题目: 棒材粗轧过程的有限元模拟和晶粒尺寸预报

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械设计及理论

作者: 任俊威

导师: 张文志

关键词: 应力场,应变场,温度场,棒材,微观组织,数值模拟

文献来源: 燕山大学

发表年度: 2005

论文摘要: 分析钢材轧制成形问题,利用计算机技术与塑性变形的物理冶金学理论相结合,对塑性变形过程进行有目的、可控制的模拟:求解在热加工的各个变形阶段轧件和轧辊内部的应力、应变、温度的变化分布规律;定量分析材料在热变形过程中的动态再结晶、静态再结晶及再结晶过程中的晶粒变化现象,揭示组织演变过程与各影响工艺参数间的关系,并为最终预报产品的性能,进而优化生产工艺,推动生产技术的发展打下基础。 在 GLEEBLE3500 热模拟试验机上测量了不同轧制温度下 40Cr 材料的真应力-真应变数据,进行了动态再结晶、静态再结晶模拟试验。通过金相实验分析,测量了发生再结晶后的平均晶粒尺寸。对热模拟数据进行回归处理,建立了热变形过程中的峰值应变模型、动态再结晶模型、静态再结晶模型。 结合钢厂实际生产的工艺数据,应用有限元软件 DEFORM-3D 程序,采用大变形刚塑性有限元法对材料为40Cr的棒材粗轧四道次过程进行数值模拟,对变形过程中的温度场、应力场、应变场的变化情况进行了分析;根据建立的动态再结晶模型及其晶粒尺寸变化模型,在软件中模拟了晶粒尺寸变化,讨论了晶粒尺寸和各变形参量的关系。

论文目录:

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 棒材轧制技术发展概述

1.2 钢材显微组织和性能预报的研究及发展

1.2.1 概述

1.2.2 组织模拟和性能预报的发展状况

1.3 热轧钢材微观组织－性能预报与控制技术

1.3.1 组织演变模型的建立

1.3.2 力学性能的预测

1.3.3 组织性能预报的研究方向

1.4 本课题研究的目的、意义和主要研究内容

1.4.1 课题研究的目的及意义

1.4.2 主要内容

第2章 轧制组织性能模拟的理论基础

2.1 有限元方法概述

2.1.1 有限元法简介

2.1.2 有限元法分析的一般过程

2.1.3 有限元法的应用

2.2 热变形过程中钢的奥氏体再结晶

2.2.1 钢的奥氏体形成及变形再结晶

2.2.2 热轧过程中钢的奥氏体再结晶

2.2.3 轧制间隙钢的奥氏体再结晶行为

2.2.4 奥氏体晶粒长大

2.3 轧制过程中钢的变形抗力

2.3.1 影响变形抗力的各种因素

2.3.2 钢在热轧时的变形抗力和高温组织

2.3.3 变形抗力的数学模型

2.4 本章小结

第3章 组织模拟性能试验

3.1 试验材料与方法

3.1.1 试验材料及其制备

3.1.2 热加工模拟工艺

3.2 光学金相分析

3.3 本章小结

第4章 组织模拟性能试验数据处理

4.1 线性回归方法

4.1.1 线性最小二乘法

4.1.2 非线性模型的参数估算方法

4.2 热加工模拟试验数据分析

4.2.1 奥氏体动态再结晶物理模拟数据分析

4.2.2 奥氏体静态再结晶数据分析

4.2.3 奥氏体晶粒空冷状态尺寸变化数据分析

4.2.4 热变形后的组织状态

4.2.5 变形抗力模型的建立

4.3 本章小结

第5章 棒材粗轧的数值模拟和晶粒尺寸预报

5.1 有限元软件 DEFORM-3D 简介

5.2 有限元模型及其边界条件

5.3 有限元模拟计算结果分析

5.3.1 第一道次模拟结果

5.3.2 第二道次模拟结果

5.3.3 第三道次模拟结果

5.3.4 第四道次模拟结果

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

作者简介

发布时间: 2005-07-22

参考文献

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