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《大连理工大学》 2004年
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数值模拟技术在金属材料固态加工中的应用

张立文  
【摘要】:随着计算机科学、有限元及有限差分方法的发展,可以建立适当的理论模型,描述材料固态加工及热处理的物理过程。然后,采用有限元及有限差分法对这些物理过程的温度场、应力场、应变场、微观组织场等进行精确的定量数值模拟计算。只要通过少量的实验验证理论模型及数值模拟计算的准确性,就可以利用计算机对大量的实际材料固态加工及热处理过程进行准确的数值模拟。这样就实现了基于计算机数值模拟的虚拟材料固态加工及热处理过程。通过大量的计算机数值模拟计算,可以建立材料固态加工及热处理工艺参数与材料固态加工及热处理后性能的定量关系。这些数值模拟计算结果可以用于优化材料固态加工及热处理工艺参数。论文主要包括以下内容: 建立了船用钢板激光弯曲成形过程的热弹塑性力学模型。对船用钢板激光弯曲成形过程的温度场、应力场及应变场进行了数值模拟。研究了板材厚度、板材宽度、激光功率和激光扫描速度对激光弯曲成形最终弯曲角度的影响。进行了钢板激光弯曲成形实验,实测了钢板的温度及弯曲角度。钢板的温度和弯曲角度的数值模拟结果与实验测量结果符合较好。 建立了发动机油底壳冲压成形过程的弹塑性力学模型。对发动机油底壳在冲压成形过程的应力、应变及厚度分布进行了数值模拟。实测了发动机油底壳冲压成形后的厚度分布。厚度分布的数值模拟结果与实验测量结果符合较好。 建立了GH4169高温合金大环形零件惯性摩擦焊过程的热弹塑性力学模型。对GH4169高温合金大环形零件惯性摩擦焊过程的温度场、应力场及应变场进行了数值模拟。对GH4169高温合金大环形零件惯性摩擦焊过程的温度及轴向缩短量进行了计算机实时测量。温度及轴向缩短量的数值模拟结果与实验测量结果符合较好。 建立了特殊钢棒线材热连轧过程的热弹塑性力学模型。对304不锈钢棒线材18道次热连轧过程的温度场、应力场及应变场进行了数值模拟。实测了304不锈钢棒线材18道次热连轧过程各道次的表面温度。表面温度的数值模拟结果与实验测量结果符合较好。 建立了激光相变硬化过程的热弹塑性力学模型。对激光相变硬化过程的温度场、应力场和激光相变硬化区的宽度及深度进行了数值模拟。实测了激光相变硬化区的宽度和深度及残余应力分布。激光相变硬化区的宽度和深度及残余应力分布的数值模拟结果与实验测量结果符合较好。 建立了35CrMo钢圆柱体大型锻件淬火冷却过程的传热学、相变模型。对35CrMo钢圆柱体大型锻件淬火冷却过程的温度场、组织场进行了数值模拟。实测了35CrMo钢圆柱体大型锻件淬火冷却过程的温度和淬火后的组织场。温度和淬火后组织场的数值模拟结果与实验测量结果符合较好。 建立了真空热处理过程的传热学模型。对GH4169高温合金零件真空热处理过程的温度场进行了数值模拟。预测了GH4169高温合金零件在真空炉中加热过程的滞后时间。实测了GH4169高温合金零件真空热处理过程温度随时间的变化。温度随时间变化的数值模拟结果与实验测量结果符合较好。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TG386

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【引证文献】
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1 王莹莹;无源光纤直流电流传感器的研究[D];沈阳工业大学;2011年
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【参考文献】
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10 赵丽丽;张以都;;基于轧制应力分布的铝合金厚板淬火应力仿真[J];北京航空航天大学学报;2006年01期
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1 段园培;薛克敏;;板料激光弯曲成形温度场的有限元初步分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
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9 付金荣;陈宏杰;周满春;刘战英;;铁素体区热轧带钢温度场的数值模拟[A];2008年河北省轧钢技术与学术年会论文集(上)[C];2008年
10 邓志;王兴华;姬园;;在车身设计中的应用DYNAFORM—PC软件分析钣金成型性[A];第六届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2009年
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1 张恒良;动力机械应用功能梯度材料寿命评估与优化研究[D];华中科技大学;2011年
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2 杨友华;基于交叉混合推理的刀具真空热处理专家系统[D];哈尔滨理工大学;2010年
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1 陈敦军,吴诗惇,向毅斌,李淼泉;板料激光成形的机制及其应用[J];兵器材料科学与工程;2000年06期
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1 熊爱明;钛合金锻造过程变形—传热—微观组织演化的耦合模拟[D];西北工业大学;2003年
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3 原思宇;特殊钢棒线材热连轧过程的有限元模拟与分析[D];大连理工大学;2007年
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5 王明伟;高温合金和钛合金真空热处理及热胀形过程数值模拟[D];大连理工大学;2007年
6 廖舒纶;GCr15轴承钢棒线材热连轧过程微观组织演化的数值模拟[D];大连理工大学;2008年
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1 王少辉;7085铝合金整体结构件淬火残余应力分析及其消减工艺研究[D];中南大学;2011年
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5 梁松;高速钢轧辊断裂失效的有限元分析[D];内蒙古科技大学;2010年
6 刘荣昌;曲轴圆角滚压强化工艺研究与数控系统设计[D];西安理工大学;2001年
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8 王大鹏;轴对称大锻件淬火过程温度场及组织场的数值模拟[D];大连理工大学;2002年
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3 张渤涛;复杂形状汽车覆盖件成形过程数值仿真模式的研究[D];山东大学;2005年
4 孙明新;起重机臂架受力状态模拟[D];山东大学;2005年
5 邱田金;日照港岚山港区30万吨原油码头工程潮流数值模拟及泥沙淤积分析[D];中国海洋大学;2005年
6 张皓光;轴向间隙引气对多级轴流压气机性能及流场影响的数值模拟[D];西北工业大学;2006年
7 李建平;超燃冲压发动机尾喷管设计及性能研究[D];西北工业大学;2006年
8 刘冰;高强混凝土试验及破坏过程模拟[D];河海大学;2006年
9 张敬芝;铝合金铁型覆砂铸造技术研究及其数值模拟[D];昆明理工大学;2006年
10 李晓娟;土体隧道围岩稳定性分析与研究[D];吉林大学;2006年
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