复杂工况下连轧过程数值仿真系统研究

针对板、管、棒材连轧过程中出现的工艺制度难以确定、实验研究理论性不强等问题,以非线性有限元为内核,通过机型选择、系统仿真、工艺决策等措施,提出了确定最佳工艺制度的理论和方法.     

大型饼类锻件镦粗夹层裂纹缺陷形成机理研究

针对大型饼类锻件镦粗过程出现的夹层裂纹缺陷问题,采用有限元技术,建立锻件镦粗过程的热力耦合理论分析模型,计算了镦粗过程中等效应变、等效应变速率及其对应梯度的演变规律.通过对各场变量演变分布的分析,提出了基于变形程度与变形速度梯度组合式的夹层缺陷判断模型,并获得了锻件心部夹层裂纹的形貌和分布.通过对比计算结果与实验测试数据,二者吻合良好.     

基于有限元和优化的粗轧短行程控制曲线研究

针对热带钢粗轧段头尾部形状短行程控制SSC(Short Stroke Control)问题,提出了数值优化法研究改善头尾形状的SSC曲线。采用编程开发手段,将有限元分析与优化算法相结合,以端部宽度偏差最小为目标,建立了粗轧段SSC曲线数值优化分析系统。通过计算得到了优化迭代过程中短行程曲线和头尾宽度偏差的变化分布,最终给出优化后的SSC曲线和对应的头尾形貌。结果表明,该方法对粗轧段SSC曲线的优化是有效的,能够降低头尾部切损长度,研究成果可用于指导生产实践。     

Q345钢低温形变微纳米级铁素体制备实验研究

为了充分激发钢材自主控制晶粒的潜力,以Q345为研究对象,采用Gleeble-3500热模拟试验机进行低温大塑性平面变形实验,研究了低温大变形下制备微纳米级晶粒的工艺条件.实验中变形温度为500～700℃,应变速率为0.01～1 s-1,并借助数值模拟技术确定出了单道次平面压缩实验最大可产生4.0以上的塑性应变.根据实验金相分析结果,得出了Q345钢低温大变形下铁素体晶粒细化以动态再结晶为主和晶粒尺寸与Z因子的关系,且获得的铁素体晶粒尺寸小于1μrn.实验结果表明,Q345钢低温大塑性形变制备微纳米级铁素体组织是可行的.     

大棒材热轧工艺的数值模拟

大棒材轧制属于高温大变形塑性成形过程,为了研究轧制过程中轧件温度场、应变场及微观组织演变的规律,在热模拟实验的基础上建立了大棒材初轧道次热-力-组织耦合的有限元模拟模型.模拟结果显示,轧制过程中轧件由于发生再结晶使晶粒得到细化,初轧完成后,轧件平均晶粒尺寸由芯部到表层逐渐减小;由于大棒材初轧过程中轧件芯部变形量较小,不利于轧件芯部孔隙性缺陷的压实,因此提高热轧连铸坯的芯部致密度是改善大棒材芯部质量的重要措施之一.     

考虑晶粒度的GH4169高温合金微铣削残余应力仿真与实验研究

微细铣削中,由于受加工余量限制,铣刀每齿进给量非常小甚至小于材料内部晶粒尺寸。当切削在晶粒间进行时会造成切削不连续,从而使铣削过程颤振急剧增大,引起加工表面质量下降,严重影响微型零件的疲劳寿命和使用性能。本研究基于Voronoi图建立多晶体几何模型,通过仿真与实验验证的方法对刀具刃口圆弧半径、切削深度和晶粒尺寸对已加工表面残余应力的影响规律进行详细研究,建立多元线性回归模型并进行显著性检验。对经热处理后具备不同晶粒尺寸的高温合金GH4169进行微铣削实验,通过X射线衍射法测量工件进给方向已加工表面的残余应力值,将实验值与预测值进行对比,从而验证残余应力预测模型的准确性。结果表明,其误差分布在2.18%～7.35%,不超过10%,说明残余应力的预测模型准确性较高。