基于非线性有限元技术的淬火温度、组织和应力耦合分析(1).pdf

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1、基于非线性有限元技术的淬火温度!组织和应力耦合分析$$$李辉平!任旭芳!栾贻国等基于非线性有限元技术的淬火温度!组织和应力耦合分析李辉平!任旭芳!栾贻国!赵国群山东大学!济南!$T##("摘要"提出了淬火过程温度"组织和应力#应变之间耦合关系的处理方法!开发了淬火工艺有限元模拟软件$建立了适当的有限元模型!模拟了>$#钢端部淬火"无内热二维瞬态热传导问题和"#,#钢棒淬火工艺$利用]WS和83$#钢端部

2、淬火的组织场及力学性能场""#,#钢棒淬火工艺的应力场进行了验证$检验结果表明!有限元分析程序得到的模拟结果与理论值或实验结果相吻合$关键词"有限元法#淬火#耦合关系#模拟中图分类号"%&"T’!!!文章编号""##)$"’$*%$##(&"+$$#(!$#TS"5D%)6’4),5%/*)"6"-R$,D$(/*5($’N+/8$Q*(/68-"(,/*)"6/634*($88)6^5$60+)6’N("0$88./8$3"6!"6Q%)6$/(9)6)*$:%$,$6*;$*+"345265I501!U30*6E-01!46-0/516.!‘;-.&6.J60]

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6、中’由于温度不均匀!组织转变也不均匀’会产生瞬时应力淬火过程是温度!组织和应力+应变三方面交及残余应力’影响零件使用寿命’甚至产生裂纹或互作用的复杂过程’它们之间的相互耦合关系包括开裂(淬火变形和残余应力长期以来一直困扰着温度对应力+应变的作用!应力+应变对温度的作工艺技术人员’是阻碍机械制造和工模具制造进步用!温度对组织的作用!相变对温度的作用!组织对的难题之一(淬火过程中的瞬时应力和残余应力应力+应变的作用!应力+应变对组织的作用(要提一直是热处理工作者极为关注的问题’是热处理领高有限元方法对淬火过程的模拟精度’应该对温)"’$*度!组织和应力+应变进行耦合求解

7、’但是如果对三域在世界范围内的研究热点和最新研究方向(近几年’随着计算机和有限元技术的发展’可者之间进行完全耦合’并迭代至收敛’这将需要大根据淬火过程建立适当的物理及数学模型’借助计量的计算时间’而且容易产生迭代不收敛现象(本算机求解温度!组织及应力+应变等场量’并根据数文考虑了计算精度及计算时间’对三者的耦合关系值模拟结果’找出合适的工艺参数’为实际生产过进行处理(（"）温度场和组织场之间!在模拟过程中’相收稿日期"$##($#($",变将会产生大量的相变潜热’而且组织的变化会影基金项目"国家杰出青年科学基金资助项目%T#)$TT"!&#教育部跨世纪优秀人才基