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铸钢件三维热应力场数值模拟技术研究

专 业: 材料加工工程
关键词: 铸件凝固过程 热应力场 数值模拟 ANSYS 残余应力
分类号: TG213
形 态: 共 60 页 约 39,300 个字 约 1.88 M内容
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内容摘要


对铸件凝固过程热应力场进行数值模拟,预测和分析了铸件裂纹、变形及残余应力,为优化铸造工艺、控制缺陷、保证铸件尺寸精度及稳定性、提高铸件质量提供了科学依据。

本文总结了铸件凝固过程应力场数值模拟研究的发展状况,以及数值计算方法与模拟软件的应用趋势。

根据铸造过程热、应力场特性,建立了铸件凝固过程中凝固以后阶段热弹塑性模型本构方程,并对铸件/铸型边界条件、材料高温力学性能参数取值作了全面分析,确定采用间接法进行热应力计算。

选取大型有限元分析软件ANSYS进行热应力场数值模拟研究。

考虑了材料性能随温度变化的特性,采用非线性分析。

基于温度场求解时对材料热物性参数取值、初始条件、边界条件、潜热等处理原则,对应力框、高脚杯形件和水轮机叶片铸件进行了应力计算分析。

应力框的模拟结果和定性的理论分析相同:

利用分块模型化的特点,选取高脚杯形件八分之一模型进行应力分析,结果显示出现应力集中部位与实际吻合;考虑到不同网格模型对模拟结果的影响,采用粗细两种网格对轴流式水轮机叶片进行残余应力计算分析,模拟结果中产生应力集中的部位和相关资料报道相同。

对凝固过程应力场数值模拟研究是本文的研究重点。

本文运用数值模拟方法对铸件进行应力应变研究,为CASTSoft软件的应力场模拟提供了一种新方法..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1选题的背景和意义
1.2铸造过程热应力场数值模拟技术发展概况
1.2.1国内外研究现状
1.2.2应力分析数理模型
1.3数值模拟基本方法和数值模拟软件概述
1.4耦合温度计算的热应力数值模拟
第二章 铸件凝固过程热应力场数值模拟基础理论
2.1前言
2.2铸造过程热、应力场特性
2.3热弹塑性理论及本构方程
2.3.1基本假定
2.3.2塑性增量理论的基本准则
2.3.3弹塑性本构方程
2.4铸件/铸型边界条件处理
2.5材料高温力学性能
2.6铸件凝固过程热应力计算流程图
2.7小结
第三章 ANSYS软件介绍
3.1 ANSYS软件概述
3.1.1前言
3.1.2 ANSYS软件的发展过程
3.1.3 ANSYS的主要技术特点
3.1.4 ANSYS软件的功能
3.1.5 ANSYS软件的使用环境
3.2 ANSYS的主要功能模块
3.3 ANSYS分析问题步骤
3.4小结
第四章 算例分析
4.1材料的热物性参数及高温力学性能参数
4.1.1热物性参数
4.1.2高温力学性能参数
4.2温度场求解时的处理原则
4.2.1温度场模拟计算时的基本假设
4.2.2初始条件的确定
4.2.3材料热物性值的处理
4.2.4边界条件的确定
4.2.5潜热问题的处理
4.3应力场模拟结果分析
4.3.1应力框分析
4.3.2高脚杯形件应力场数值模拟
4.3.3水轮机叶片应力分析
4.4计算误差分析
4.4.1温度场数值模拟误差产生的来源
4.4.2应力场数值模拟误差产生的来源
4.5小结
第五章 结论
参考文献

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中图分类: > TG213 > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 铸造 > 铸造理论 > 铸造应力、变形、裂纹及其防止

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