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1、气缸套激光淬火热处理技术研究1、相关定义1.1、定义材料特性激光焊接过程中构件经历了急剧变化的温度场,最高温度可达到材料的熔点和沸点,各种热物理性能参数必须考虑温度变化的影响。在进行温度场分析时要考虑下列材料特性参数:导热系数(W/m﹒℃)、对流系数(W/m2﹒℃)、密度(Kg/m3)、比热(J/Kg﹒℃)、焓(J/m3)等。本课题说采用的材料特性参数如下:吉林大学硕士学位论文41材料的密度和比热容都取为定值,分别为7800Kg/m3,573.6J/(Kg﹒℃)。1.2、接触定义在进行接触定义之前需要创建不同的part,ANSYS程序中自带创建part功能,它会自动地将具有相同类型一组单
2、元作为一个整体看待。具体的part编号见表3-3。在模拟试验中,设置上轧辊与6061铝合金接触,即part1与part3接触;下轧辊与AZ31B镁合金接触,即part2与part4接触。轧辊与轧件采用面面自动接触类型(ASTS),选取相对较软的镁/铝爆炸复合板上下表面为接触面,而轧辊的刚体表面为目标面。接触摩擦简化为库伦摩擦,这样当轧制压力达到一定值时摩擦力为常数。表3-3有限元模型中各项part编号Table3-3ThepartnumberoffiniteelementmodelPart编号材料编号单元类型编号实常数编号单元数111149002411490032211800043213
3、60001.3、高熵合金的定义高熵合金为多组元合金,由N(≥5)种金属或金属与非金属,且各组成元素的摩尔分数均比较大,每种主要元素含量为5at%~35at%[3],一般通过真空电弧熔炼技术进行合金的制备。在随机互溶的状态下,高熵合金的混合焓ΔSconf远大于传统合金。高熵合金并非要求各组元必须为等原子比,只要主要组元在需要的成分范围之内,且主要组元数大于或大于5即可,这便大大扩展了高熵合金的种类范围。个别情况下4种主元素也能达到较高的混合熵,形成四种元素的高熵合金。1.4、薄膜的定义在讨论薄膜电阻之前,有必要先讨论一下薄膜的定义。虽然薄膜(thinfilm)这个词完全是自然出现的,与类似
4、的词汇”涂层”(coating)、”层”(layer)、”箔”(foil)等有完全相同的意义,但有时其间又有些差别。”薄膜”这个概念实际上是很复杂的。首先,最本质的,薄膜是两个几何平面间所夹的物质,薄膜多数是由一个个的原子以无规则的方式射到平整表面上,并使其凝结而形成的。在薄膜形成的初期,由于原子的表面迁移(surfacemigration)、生核(nucleation)等,从微观上看所得到的物质多数为丘陵状的岛状结构(islandstructure)。即使在这种状态下如果从宏观上,”可看作”是各向同性和均匀的,这种物质即为薄膜。薄膜很难用一句话来定义,有时为了与厚膜相区别,将厚度小于1
5、μm的膜成为薄膜[6]。61.5、定义重轨约束条件和载荷条件并求解3.2.1边界条件约束和加载3.2.1边界条件约束和加载在某钢厂实际淬火过程如图3.9所示,重轨淬火模拟约束加载完全按照实际的生产工序加载。在重轨淬火之前,先给重轨加载一个初始的环境温度30℃。重轨加热的过程中,经历了加热阶段,保温阶段加载方式如图3.10所示。喷风强制对流阶段如图3.11所示。空气冷却阶段加载方式如图3.12所示。空冷阶段的对流换热系数是非线性的,采用表格法加载,加载方式如图3.13所示。图3.10加热、保温加载模型Fig3.10Themodelofheating、heatpreservation28图3
6、.11喷风加载模型Fig3.11Themodelofcompressedaircoolingloading图3.12空冷加载模型Fig3.12Themodelofaircoolingloading(a)29(b)图3.13表格法加载Fig3.13loadingwithtablemethod1.6、定义分析步及边界条件根据后处理的结果显示,一个步长的时间在0.001~10s之间,温度变化为2s,每10步保存计算数据。虽然重轨是轴对称图形,为了方便后处理的图形直观的显示效果,这里不需要定义对称。由于热处理工艺定义时已经定义环境温度恒为20℃,这里默认自动附加边界条件。图4.16为定义分析步及
7、边界条件的窗口。图4.16分析步及边界条件321.7、定义载荷步文件批求解法ANSYS可以利用以序列的载荷步文件进行批处理求解,每个载荷步文件记录一个载荷步中边界条件、载荷、载荷步设置等全部信息,但是不记录模型信息。该方法的过程如下:(1)进入求解器,选择瞬态分析方式。(2)定义第1载荷步(重轨轨头加热)的载荷并设置载荷步选项,然后写出第1载荷步文件Jobname.s01。(3)定义第2载荷步(重轨轨头保温)的载荷并设置载荷步选项,
