热塑性成形过程微观组织模拟研究新进展.pdf

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1、第44卷增刊南京航空航天大学学报V01．44No．S2012年4月JournalofNanjingUniversityofAeronautics8LAstronauticsApr．2012热塑性成形过程微观组织模拟研究新进展李旭周清陈明和王小芳(南京航空航天大学机电学院，南京，210016)摘要：金属在热塑性成形过程中微观组织发生晶粒形核、长大、相变、再结晶等一系列的复杂变化，直接影响加工过程与产品的机械性能。本文对目前应用在热成形微观组织演变模拟方面的主要模拟技术作了比较全面的评述，对比了不同微观组织模拟方法，总结了利用各种模拟技术所

2、取得的最新研究成果。关键词：热成形；微观组织；数值模拟；蒙特卡罗波茨模型；元胞自动机中图分类号：TGl11文献标识码：A文章编号：1005—2615(2o12)S一0083—08RecentProgressonNumericalSimulationofMicrostructureEvolutionDuringHotDeformationLiXu，ZhouQing，ChenMinghe，WangXiaofang(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofA

3、eronautics&AstronauticsNaniing，210016，China)Abstract：Duringmetalhotforming，severalprocessesincludingnucleation，graingrowth，phasetransi—tion，andrecrystaUizationsignificantlyinfluencethemicrostructure．Themicrostructuredirectlyaffectsthemanufacturingprocessandthemechanicalp

4、ropertiesoftheproducts．Technologiesusingincurrentcomputersimulationofmicrostructureevolutioninhotformingarethoroughlyreviewed．Severalmodel—ingmethodsarecomparedwitheachother．Finally，thelatestresearchondifferentsimulationtechnolo—giesaresummarized．Keywords：hotforming；micr

5、ostructure；numericalsimulation；MonteCarloPotts；cellularautomata金属的热塑性成形作为材料塑性加工的重要演变模拟方法有蒙特卡罗波茨模型法、元胞自部分，包括热冲、热挤、热锻、热轧等，以其生产效率动机法’引、几何模型法n]、相场理论模型法[12-14]高，产品质量稳定，原材料消耗少，在制造业领域获结合微观组织的有限元方法[15-19等。得了广泛应用。热塑性成形金属零件的微观组织直1热成形过程的微观组织模拟方法接影响到材料的强度、塑性、韧性、耐腐蚀性，以及其他性能，通过对热成形过程和

6、微观组织演变的控I．1蒙特卡罗波茨模型制，可以获得高质量的工件。由于采用传统的理论蒙特卡罗波茨(MonteCarloPotts)模型，简研究和实验研究的方法，不能观察到材料微观组织称MCPotts模型，是一种离散的、统计学数值模连续的变化过程，因而对成形过程组织演变进行数拟模型，它可以模拟退火过程晶粒长大和再结晶，值模拟，动态跟踪组织演变的每个过程，对预测组织以及材料的织构的演化过程，通过计算机图形技变化，优化工艺参数和控制产品质量具有重要意义。术，可以方便地实现退火组织及其演化过程可视化自2O世纪7O年代SellarsL1首次将数值模

7、拟技仿真。术应用于材料微观组织演变过程，目前常用的组织在MCPorts模型中，连续的微观组织结构以基金项目：江苏省自然科学基金(BK2O1l736)资助项目收稿日期：2011—10—15；修订日期：2012—02—23通讯作者：周清，男，副教授，1970年生，E—mail：anzhouqing@nuaa．edu．cn。84南京航空航天大学学报第44卷向转换前后的能量差△E，若AE≤O，定义取向转换的概率为P=1；若△E>0，取向转换成功的概率为P=exp(一△E／愚)，其中k为玻耳兹曼常数，为绝对温度。在[O，1]之间产生一个随机数尺，

8、比较P和R，如果尸>R则取向转换成功；如果P