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《西安建筑科技大学》 2005年
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锻造用钢锭凝固过程温度场、应力场的数值模拟及其应用

董洁  
【摘要】:大型锻件质量的好坏与钢锭的质量有密切关系,要获得优质钢锭,必须控制钢锭的凝固过程。本文采用大型通用有限元软件ANSYS对钢锭凝固过程进行了三维温度场及应力场的数值模拟。 本文通过适当的模拟计算假设,考虑了材料性能随温度变化的特性,建立了钢锭凝固过程瞬态温度场、热弹塑性应力场的数学模型,对13吨锻造钢锭和钢锭模在凝固过程中温度和应力场的分布变化进行了数值计算及分析。并据此和传统钢锭模设计经验,对原13吨钢锭模进行了增加锥度和减小高宽比的重新设计,同时对不同冒口比例的钢锭模进行了模拟计算。计算结果验证了在其他的设计参数不变的情况下,冒口比例的选取将会影响钢锭的质量。因此,在进行钢锭模设计时,应综合考虑钢锭的质量和成材率。 另外,本文对原钢锭模和减薄壁厚的钢锭模进行了对比模拟分析。增加锭模壁厚可提高钢锭的冷却凝固速度;当壁厚增加到一定程度之后,对凝固速度的影响就逐渐减弱,模壁上热应力随壁厚增加而增大。因此,模壁既不能过薄也不宜过厚。 对凝固过程的数值模拟是目前实验室的研究重点及必然趋势。本文运用数值模拟方法对钢锭和钢锭模的温度及应力变化进行计算分析,为钢锭模的优化设计提供了依据,对实际生产具有一定的参考价值。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TG316

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【引证文献】
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1 李超;钛合金铸件应力的测量与数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2006年
2 孙丽文;铸钢件三维热应力场数值模拟技术研究[D];中北大学;2007年
3 陶国林;大规格7050铝合金扁锭凝固过程中温度场和应力场的数值模拟[D];重庆大学;2007年
4 韩雄伟;铝合金汽车轮毂压铸模具温度场及热应力数值分析研究[D];西华大学;2008年
5 马维策;7050铝合金大圆锭半连铸凝固过程数值模拟及裂纹倾向性分析[D];中南大学;2008年
6 吕蕊娇;铝热法制备块体纳米晶Fe_3Al材料凝固过程的温度场和组织计算研究[D];兰州理工大学;2010年
7 张丹;铝热法制备大尺寸Fe_3Al基纳米晶材料的温度场模拟和组织计算[D];兰州理工大学;2012年
8 秦义;高频感应熔涂温度场及应力场的数值模拟[D];内蒙古科技大学;2012年
9 王良刚;步进式加热炉内重轨钢坯温度场与应力场的数值模拟[D];内蒙古科技大学;2012年
【参考文献】
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2 郑贤淑;张兴国;金俊泽;于功利;韩万有;梁朝党;;依据温度场和应力场的钢锭模结构优化设计[J];钢铁;1992年05期
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8 廖敦明,林汉同,刘瑞祥,杨宠,周建兴;铸造热应力场数值模拟研究的最新进展[J];现代铸铁;2000年04期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 刘兴远,林文修,张琦彬,邓安福;挑梁下纵横墙墙体荷载分布规律的ANSYS分析[J];四川建筑科学研究;2004年01期
3 任国亮,赵远翔,何英明;厂房框架模型空间作用试验研究与ANSYS建模分析[J];四川建筑科学研究;2004年01期
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5 李玉杯,熊峰;高层建筑上部结构、基础与地基土共同作用的地震时程分析[J];四川建筑科学研究;2005年02期
6 曾祥蓉,江世永,陈进,王薇,蔡永君;不卸载时预应力碳纤维布加固混凝土梁有限元分析[J];四川建筑科学研究;2005年03期
7 傅光耀;王浩;;薄钢铺板对平台主梁变形影响的试验研究和分析[J];四川建筑科学研究;2006年02期
8 周志军;郭光玲;;纤维布包裹钢筋混凝土轴心受压柱非线性有限元数值模拟[J];四川建筑科学研究;2006年04期
9 张磊;薛勇;丁红岩;;碳纤维加固钢筋混凝土梁正截面受弯非线性有限元分析[J];四川建筑科学研究;2006年04期
10 常玉珍;吴敏哲;;组合肋壳几何非线性分析[J];四川建筑科学研究;2006年05期
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1 宫建国;陶钧;曾胜;金涛;;地基平面沉降下的大型石油储罐模态分析[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 张应迁;石艳;唐克伦;刘明;;外压容器临界载荷特性研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
3 周福庚;吕召全;;先进分析方法在重卡前轴结构设计中的应用[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
4 张光胜;孙宇峰;冒国兵;;制动盘铸件的凝固模拟及铸造工艺优化[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年
5 曹韩学;赵东林;郝婷婷;刘榆;;镁合金汽车控制臂挤压铸造缺陷预测分析[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
6 赵建华;田军;;基于Procast的消失模铸造数值模拟[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
7 赵建华;张恒;;凝固过程中铸件/铸型界面间隙的研究进展[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
8 王青平;白武明;王洪亮;;多重网格在二维泊松方程有限元分析中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
9 范佳;梅元槟;李建文;朱开军;;邯钢三炼钢小方坯连铸机结晶器凝固传热过程的数学模型开发[A];河北省2011年炼钢连铸生产技术与学术交流会论文集[C];2011年
10 范佳;孙玉虎;朱开军;;邯钢三炼钢厂小方坯凝固传热过程的计算机模拟[A];河北省2011年炼钢连铸生产技术与学术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张红哲;车身概念设计智能CAE关键技术的研究[D];长春理工大学;2010年
2 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
3 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
4 杨秀芝;低合金高强钢双丝焊热过程数值模拟及接头组织转变行为研究[D];华中科技大学;2010年
5 毛海涛;无限深透水地基上土石坝坝基渗流控制计算方法和防渗措施的研究[D];新疆农业大学;2010年
6 潘健怡;铝合金型材挤压的数值模拟及模具结构优化研究[D];华南理工大学;2010年
7 许兰贵;变壁厚大锥度薄壁铝罐成形关键技术的研究[D];华南理工大学;2010年
8 谭林;基于动力指纹的结构损伤识别可靠度方法研究[D];华南理工大学;2010年
9 袁志军;球管焊接数值模拟及焊接残余应力影响因素研究[D];南昌大学;2010年
10 卢兆刚;基于混合FE-SEA方法的汽车薄壁件中频声学特性预测及优化研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘冠岳;计算机仿真和试验设计技术在铸造工艺设计上的应用研究[D];安徽工程大学;2010年
2 薛志鹏;断层活化导致井巷破坏的数值模拟分析[D];河南理工大学;2010年
3 蒋建军;二维超声无磨料抛光工艺参数优选试验研究[D];河南理工大学;2010年
4 张锦志;耐磨铝青铜集电靴组织性能研究及金属型模具设计[D];河南理工大学;2010年
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6 孙威;Φ800mm通光口径纹影系统结构分析与设计[D];中国工程物理研究院;2010年
7 刘霞;圆柱直齿轮精锻成形工艺试验及数值模拟研究[D];南昌航空大学;2010年
8 胡婷萍;大厚度电子束焊缝的超声检测及缺陷散射信号的研究[D];南昌航空大学;2010年
9 马飞飞;框架结构轻钢加层的地震反应分析研究[D];山东科技大学;2010年
10 于群;钢—高强混凝土组合梁非线性分析[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
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1 刘坤,李先春,韩仁智;高温蓄热式加热炉内温度场的数值模拟[J];鞍钢技术;2004年05期
2 于功利,王丹群,郑贤淑,金俊泽;铸铁在高温下的弹塑性变形行为[J];鞍钢技术;1994年01期
3 杨明波,潘复生,丁培道;铸件凝固组织模拟的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2001年03期
4 党惊知,徐宏,李莉,程军;铸钢件凝固过程热裂纹数值模拟及预测[J];兵工学报;1999年01期
5 荆德君,蔡开科;连铸结晶器内铸坯温度场和应力场耦合过程数值模拟[J];北京科技大学学报;2000年05期
6 黄诚,宋波,毛璟红,赵沛;铁液非均质形核的热力学研究[J];北京科技大学学报;2003年02期
7 张家泉,崔立新,陈志平,陈素琼;板坯连铸结晶器内温度/应力场耦合模型[J];北京科技大学学报;2004年04期
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9 张家泉,金山同,于震宗,林家骝;合金热裂的凝固力学判据[J];北京科技大学学报;1995年01期
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1 王同敏;金属凝固过程微观模拟研究[D];大连理工大学;2000年
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3 曾渝;超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织与性能研究[D];中南大学;2004年
4 黄永俊;激光—感应复合熔覆工艺及机理研究[D];华中科技大学;2009年
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1 刘雪梅;大尺寸Fe_3Al基块体纳米晶合金的铝热法制备及其组织形成演化机理[D];兰州理工大学;2011年
2 范校尉;柴油机过盈装配连杆衬套孔径收缩量的仿真分析[D];中北大学;2011年
3 任振中;面向中小制造业企业的产品数据管理的研究[D];内蒙古科技大学;2011年
4 周丹晨;铸件温度场/应力场仿真与工艺优化设计系统的设计与开发[D];四川大学;2001年
5 马兆敏;铸造凝固过程三维温度场及热应力场有限元技术研究[D];广西大学;2002年
6 郭庆;铸件凝固过程的温度场模拟及缩孔、变形和热裂缺陷预测[D];河北工业大学;2002年
7 张红松;一般铸件凝固过程数值模拟研究[D];昆明理工大学;2003年
8 吴金富;基于ANSYS的感应加热数值模拟分析[D];浙江工业大学;2004年
9 黄继武;7055高强铝合金热加工工艺基础研究[D];中南大学;2004年
10 沙明红;连续铸钢结晶器温度场的实验研究及其数值模拟[D];大连理工大学;2005年
【二级引证文献】
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1 张立华;南江鹏;;大型轧钢机架铸造过程数值模拟分析[J];广西大学学报(自然科学版);2010年06期
2 刘广君;;L形镁合金铸件凝固过程温度场的有限元模拟[J];热加工工艺;2011年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 孔雪辉;生物质固化成型环模磨损实验研究及数值模拟[D];东北林业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 刘运兵;货车转向架摇枕铸造过程数值模拟研究[D];西南交通大学;2011年
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3 杨仁康;减震器筒体金属型铸造过程模拟及工艺优化[D];武汉理工大学;2009年
4 张晓明;7050铝合金半连续铸造工艺过程主参数匹配规律研究[D];中南大学;2009年
5 李丽丽;钛合金铸造热应力有限元分析及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 吴云玉;基于生物质固体成型机理研究的环模疲劳寿命分析[D];山东大学;2010年
7 刘诗月;铝合金超声凝固实验及铸造过程有限元仿真分析[D];中南大学;2009年
8 楚成刚;铝热法制备的纳米/微米双相不锈钢组织和性能及其组织形成机理[D];兰州理工大学;2011年
9 刘战生;铝合金扁锭铸造工艺技术优化研究[D];中南大学;2012年
【二级参考文献】
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1 郭可讱,金俊泽,高钦,黄琪瑞,徐安顺,王卫东;大型铸件凝固进程的数字模拟[J];大连工学院学报;1980年02期
2 江建华,刘庄,王祖唐;三维钢锭与锭模温度场耦合有限元分析系统[J];大型铸锻件;1995年04期
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4 贾宝仟,柳百成,王东涛;铸钢件准固态区域应力、应变数值模拟及热裂机制[J];金属学报;1997年05期
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7 赵海东,柳百成,刘蔚羽,王东涛;球墨铸铁件微观组织的数值模拟[J];机械工程学报;2000年02期
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9 邱伟,高志强,柳百成;用改进的 SOLA-VOF 法模拟铸造充型过程[J];清华大学学报(自然科学版);1997年11期
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【相似文献】
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1 吴冬;戴晴华;殷晨波;季鹏;张大雨;;挖掘机主平台三维焊接有限元模拟[J];电焊机;2011年06期
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4 付垚;徐向阳;谢水生;黄国杰;程磊;和优锋;;激光粉末沉积温度场和应力场的有限元数值模拟[J];热加工工艺;2009年05期
5 李冬林;基于ANSYS软件焊接温度场应力场模拟研究[J];湖北工业大学学报;2005年05期
6 熊震宇;董洁;谢雨田;蒋海侠;;焊接过程的有限元模拟[J];南昌航空大学学报(自然科学版);2008年02期
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9 董晓强;张洪兵;刘勇;张忠礼;;钢基模具喷涂层温度场和应力场模拟分析[J];焊接学报;2007年11期
10 刘李;阮剑平;赵章焰;;焊接温度场和残余应力的数值模拟[J];热加工工艺;2010年15期
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1 刘媛;张勤俭;叶书强;曹凤国;;聚晶金刚石复合片硬质合金层磨削过程数值模拟[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
2 沈敏敬;田建东;龙连春;;激光辐照圆柱壳体的数值模拟[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
3 饶龙;丁德馨;张志军;;裂隙岩体温度-渗流-应力耦合作用三维模型[A];中国西部复杂油气藏地质与勘探技术研讨会论文集[C];2006年
4 陈宏军;章博;秦勤;吴迪平;邹家祥;王三友;于广民;刘伟;;油气润滑状态下轴承的温度场和应力场[A];2001中国钢铁年会论文集(下卷)[C];2001年
5 张先锋;杨广衍;;区域熔融温度场数值模拟及试验研究[A];第十一届全国粉体工程学术会暨相关设备、产品交流会论文集[C];2005年
6 杜双松;胡献国;冯忆艰;程继贵;;功能梯度材料作为活塞热障涂层的热分析研究[A];第八届全国真空冶金与表面工程学术会议论文摘要集[C];2007年
7 程知言;;上海某隧道人工地层冻结工程现场实测研究[A];加强地质工作促进社会经济和谐发展——2007年华东六省一市地学科技论坛论文集[C];2007年
8 谢军龙;陈惠梅;王柳;杨柳;;文物库房空调气流组织设计中的CFD应用[A];全国暖通空调制冷2008年学术年会资料集[C];2008年
9 杜双松;胡献国;冯忆艰;程继贵;;功能梯度材料作为活塞热障涂层的热分析研究[A];真空冶金与表面工程——第八届真空冶金与表面工程学术会议论文集[C];2007年
10 柴军瑞;;裂隙岩体水-岩-热耦合非线性动力学模型研究综述[A];全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2003年
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1 通讯员 朱江 冯明农;风能项目组研讨数值模拟产品共享[N];中国气象报;2010年
2 本报记者 赵亚辉;探寻“大气”的奥秘[N];人民日报;2005年
3 李建安;泰冶高炉热风阀荣获“河北省名牌产品”称号[N];中国冶金报;2007年
4 记者  葛运溥;青藏高原冻土地区修路有了技术保障[N];中国交通报;2006年
5 张晓健;二重大型铸锻件数值模拟国家工程实验室获批[N];中国冶金报;2007年
6 泉州第七中学 施炜斌 指导教师 陈思鑫 杨利 普及部 供稿;基于LabVIEW的温度场测量系统研究[N];福建科技报;2008年
7 葛运溥;驰骋第三极 长歌雪域路[N];中国交通报;2006年
8 向杰 实习生:孙馨;在计算机上模拟大气和海洋运动[N];科技日报;2005年
9 长安大学 马骉;交通部西部交通建设科技项目验收[N];科技日报;2006年
10 本报记者 吴楠 通讯员 许家帅;数值模拟预测工程效果指导工程建设[N];中国交通报;2008年
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1 吴迪;强流脉冲离子束与靶材相互作用的数值研究[D];大连理工大学;2006年
2 秦颖;强流脉冲电子束材料改性机制及数值模拟[D];大连理工大学;2004年
3 程知言;浅表隧道工程多冷源冻结温度、应力、水分场耦合研究[D];中南大学;2003年
4 孙喜新;济阳坳陷馆陶组构造特征及成藏模式研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2005年
5 严春吉;液体射流分裂雾化机理及内燃机缸内工作过程的模拟[D];大连海事大学;2005年
6 何志伟;复合期权与路径相关期权定价理论模型、数值模拟及应用研究[D];华中科技大学;2005年
7 郭永红;超细粉再燃低NO_x燃烧技术的数值模拟与实验研究[D];华北电力大学(北京);2006年
8 胡国权;淮河试验时期的能量与水份循环研究[D];中国气象科学研究院;2001年
9 吴一红;管阵流体弹性不稳定性研究及流体诱发振动数值模拟[D];清华大学;1991年
10 陈黎明;电弧加热发动机的设计与研究[D];清华大学;2002年
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1 董洁;锻造用钢锭凝固过程温度场、应力场的数值模拟及其应用[D];西安建筑科技大学;2005年
2 吴元峰;低碳钢电阻点焊过程的数值模拟[D];合肥工业大学;2005年
3 韩荣娟;气体介质中电火花表面强化的有限元数值模拟[D];青岛科技大学;2009年
4 张珩;等离子熔积成形过程温度场与应力场的数值模拟[D];华中科技大学;2005年
5 廖和滨;机械密封环温度场/应力场的数值模拟及实验研究[D];福州大学;2005年
6 周维军;激光辐照短波通截止膜的温升规律和损伤效应研究[D];中国工程物理研究院;2005年
7 李迎霞;采用双光束CO_2激光的玻璃切割技术研究[D];华中科技大学;2006年
8 刘晓娜;强流脉冲电子束材料表面改性的二维数值模拟[D];大连理工大学;2006年
9 程林;二维金属切削应力场和温度场的数值模拟[D];合肥工业大学;2004年
10 谢元峰;基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究[D];武汉理工大学;2006年
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