收藏本站
收藏 | 论文排版

基于元胞自动机的球墨铸铁凝固演变数值模拟

赵庆明  
【摘要】:球墨铸铁由于其良好的机械性能和铸造性能,在实际中得到广泛应用。其机械性能与凝固过程形成的微观组织,特别是石墨球的形貌有关。球墨铸铁的凝固过程受多种因素的影响,如球化剂、孕育剂、冷却速度以及合金元素等。了解各因素对凝固过程的影响是非常复杂的工程。本文以Fe-C-Si系三元合金为研究对象,建立球墨铸铁的凝固模型,为将来建立更复杂的模型打下基础。元胞自动机方法(CA法)是模拟晶体凝固的一种随机性方法,具有较快的计算速度和一定物理背景,但在笛卡尔网格划分情况下具有非常强烈的各向异性。以往的研究多集中于枝晶生长的模拟。球墨铸铁凝固过程中,会出现三相共存的情形:液相,奥氏体和石墨。其中奥氏体呈枝晶状生长,具有优先生长方向,而石墨以球形生长,具有各向同性。本文建立了新的石墨生长模型,通过分析基于菲克第二定律传质方式,元胞溶质平衡算法和Von Neumann捕捉规则下产生各向异性的原因,利用浓度约化并引入形状参数的方法,使石墨长成球形或近球形。对于同一个石墨球,若所有位置界面生长环境相同,利用该模型石墨可以长成完美球形;若界面生长环境不同,该模型也能够保持这种差异引起的石墨球圆整度的降低。通过模拟单个石墨球的生长,确定合适的约化范围,约化次数和形状因子。将确定好的模型模拟两个石墨球的交互生长验证模型的正确性。将建立好的石墨生长模型与奥氏体模型相耦合建立了球墨铸铁的凝固过程生长模型。利用偏心立方算法和元胞溶质平衡方法计算奥氏体的长大。将奥氏体和石墨模型进行耦合。该模型规定了温度场的计算方法,各元胞三相比例变化,奥氏体和石墨长大引起元胞浓度变化,各元胞之间扩散通量以及元胞状态转变规则。本文利用C++语言在VS2010 MFC平台进行程序编写。规定了为了减少计算误差,多项相加和界面能各项异性函数的处理方式。利用此模型分别对亚共晶和过共晶球墨铸铁进行模拟,合理的估算了形核速率方程,分析凝固过程中浓度和组织的变化。该模型可以合理的再现球铁凝固过程中石墨和奥氏体的生长过程,特别是离异共晶过程。为了评价此模型,将该模型应用于实际模拟,得到的金相与冷却曲线和实验所得相对比,证明此模型可以得到与实际相近的结果。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张新宁;;石墨球对系列冲击温度下球墨铸铁断口作用机制[J];钢铁;2019年09期
2 郑洪亮,田卫星,孙建俊,詹成伟,田学雷;球墨铸铁缩松形成机理研究的现状[J];铸造;2005年11期
3 许峰;球墨铸铁的石墨球数及其影响因素[J];铸造;1996年05期
4 李传栻;;灰铸铁和球墨铸铁凝固过程中的几个问题(上)[J];金属加工(热加工);2014年11期
5 ;稀土—镁球墨铸铁中石墨球化类型对机械性能的影响[J];西安交通大学学报;1975年01期
6 曹荣军;;元胞自动机理论及其在图像边缘检测中的应用[J];电脑知识与技术;2009年21期
7 郭亮;孙升;周文军;;瞬时孕育对球墨铸铁组织的影响[J];铸造设备与工艺;2014年06期
8 许峰,赵红;球墨铸铁的石墨球数及其影响因素[J];现代铸铁;1996年02期
9 堀江皓;唐彦斌;;碳硅及石墨球数对薄壁球墨铸铁产生白口的影响[J];现代铸铁;1985年02期
10 张立权;谈球墨铸铁的孕育处理技术[J];机械工人;1998年05期
11 周道光,金建平,郭大展,陆文华;Mn-Cu及Mn-Cr合金化对铸态球墨铸铁组织及性能的影响[J];铸造技术;1995年02期
12 朱培钺;关于球墨铸铁球化和孕育中若干理论和实践问题的探讨[J];铸工;1973年04期
13 魏旭东;;基于元胞自动机健康模型的市场营销多态管理[J];福建商业高等专科学校学报;2008年06期
14 闫广武;元胞自动机与人工生命研究进展[J];吉林大学学报(理学版);2003年01期
15 张新宁;姜珂;;奥氏体球墨铸铁超低温冲击断裂行为研究[J];铸造;2017年12期
16 宗晓明;樊自田;肖伯涛;龙威;;振动对消失模铸造球墨铸铁石墨形态的影响[J];铸造;2011年12期
17 张蕾;赵红蕾;朱鸣芳;;球墨铸铁凝固显微组织的元胞自动机模拟[J];金属学报;2015年02期
18 马晓丽;雷富军;王珊;;薄壁球墨铸铁白口组织的形成及影响石墨化的因素[J];热加工工艺;2011年19期
19 ;奥氏体球墨铸铁的铸造与热处理问题[J];现代铸铁;1984年03期
20 吴大鹏;李炳新;张汉卿;孙长伟;;基于元胞自动机的生命游戏硬件以及软件实现[J];电子技术;2007年Z2期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 Adrian Udroiu;张宗来;马洪亮;;球墨铸铁中“碎块石墨”形成机理的楔子理论研究[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
2 方克明;;球墨铸铁熔炼中石墨球化的双因素理论[A];2008中国铸造活动周论文集[C];2008年
3 唐瑞春;舒信福;舒蕊;飞再益;翟凤瑞;常殿存;;球墨铸铁凝固过程微观组织模拟仿真[A];2004中国铸造活动周论文集[C];2004年
4 王福军;;薄壁奥氏体球墨铸铁叶轮的开发[A];中国机械工程学会铸造分会铸件质量控制及检测技术委员会第十一届学术年会暨天津市第十届铸造学术年会论文集[C];2016年
5 田欢欢;薛郁;;考虑行人占据影响的元胞自动机疏散模型[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
6 刘碧川;吴秋轩;;零边界条件下二维元胞自动机矩阵可逆性分析[A];浙江省信号处理学会2012学术年会论文集[C];2012年
7 陈子华;;提高球墨铸铁冶金质量的预处理技术[A];第二届中国环渤海经济区铸造论坛文集[C];2010年
8 肖伯涛;樊自田;龙威;宗晓明;;振动消失模铸造球墨铸铁凝固组织转变研究[A];第十一届消失模与V法铸造学术年会论文集[C];2013年
9 李天森;;如何做到正确的分析球墨铸铁试样中的炭含量[A];中国铸造行业第五届高层论坛论文集[C];2011年
10 付彬国;李卓情;赵雪勃;申震;李国禄;刘金海;;超低碳球墨铸铁中的球状碳化物形成机制[A];中国机械工程学会铸造分会铸件质量控制及检测技术委员会第十一届学术年会暨天津市第十届铸造学术年会论文集[C];2016年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马璇;低碳钢锻造与轧制过程成形和组织演化的模拟计算[D];大连理工大学;2017年
2 秦大康;元胞自动机生成的时间序列的复杂性研究[D];苏州大学;2005年
3 赵道亮;紧急条件下人员疏散特殊行为的元胞自动机模拟[D];中国科学技术大学;2007年
4 曹兴芹;复杂系统的元胞自动机方法研究[D];华中科技大学;2006年
5 姜珂;超低温奥氏体球墨铸铁微观组织与低温冲击断裂行为的研究[D];沈阳工业大学;2017年
6 张新宁;铁素体球墨铸铁低温冲击性能影响因素及断裂行为研究[D];沈阳工业大学;2015年
7 马瑞;镍基合金焊接熔池凝固过程微观组织模拟[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 邹清川;过共晶铝硅合金电磁凝固过程中初生硅分离和提纯的研究[D];大连理工大学;2018年
9 鲁宇明;元胞遗传算法研究及应用[D];南京航空航天大学;2013年
10 丁雨田;热型连铸凝固过程微观组织形成的数值模拟[D];兰州理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵庆明;基于元胞自动机的球墨铸铁凝固演变数值模拟[D];山东大学;2016年
2 王佳;元胞自动机中的对称与复杂现象涌现机理研究[D];重庆大学;2009年
3 刘永欣;基于元胞自动机的交通流研究[D];西南交通大学;2003年
4 申志清;球墨铸铁石墨球核心组成及热力学分析[D];山东大学;2012年
5 单鹂娜;球墨铸铁石墨球化级别计算机评价系统研究[D];哈尔滨理工大学;2005年
6 周裕雄;固溶处理对锰镍系奥氏体球墨铸铁低温断裂特征的影响[D];沈阳工业大学;2017年
7 董银峰;初等元胞自动机的一种新的分类方法[D];吉林大学;2005年
8 邓黎;元胞自动机及其在可持续发展评价中的应用[D];武汉理工大学;2004年
9 蒋勇;元胞自动机在图像并行加密中的应用研究[D];重庆大学;2010年
10 刘超;火灾下钢筋混凝土结构非线性元胞自动机—有限元模型研究[D];华东交通大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 丁文;力普石墨球化生产线进军巴西[N];中国化工报;2012年
2 记者 盛文鹏;《管道用球墨铸铁修补器》行业标准发布[N];池州日报;2018年
3 李华;球墨铸铁行业两项标准通过审查[N];中国建材报;2014年
4 本报记者 郭丹;壮大“铁龙”企业兴[N];本溪日报;2018年
5 周永章;东汽刷新高端球墨铸铁铸件记录[N];中国工业报;2006年
6 记者魏国林;高耐磨性奥铁体球墨铸铁的研究及应用技术通过省级鉴定[N];中国建材报;2011年
7 ;用于灰口铸铁和球墨铸铁冷焊的新型铸铁电焊条[N];中国有色金属报;2003年
8 本报记者 邓晓洪;盖不严的窨井[N];成都日报;2004年
9 本报记者 钟文;集团作战 勇闯全世界[N];成都日报;2007年
10 王长军 梁剑雄 刘振宝 杨志勇 孙新军 雍岐龙;低成本低温高韧钢的研发及其机理分析[N];世界金属导报;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978