本文關(guān)鍵詞：鈦合金鑄造熱應(yīng)力有限元分析及實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2009年

鈦合金鑄造熱應(yīng)力有限元分析及實(shí)驗(yàn)研究

李麗麗  

【摘要】： 鈦合金具有比強(qiáng)度高、抗氧化性好等優(yōu)點(diǎn),是重要的航空航天材料。精密鑄造可降低鈦合金零件加工成本,已成為最成功且應(yīng)用最廣泛的近終形加工技術(shù)之一。本文綜述了國內(nèi)外在鈦合金離心鑄造工藝以及鑄造應(yīng)力場模擬研究方面的發(fā)展?fàn)顩r。 基于三維溫度場和應(yīng)力場的有限元數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用ProCAST有限元分析軟件進(jìn)行了與本文TC4鈦合金澆鑄實(shí)驗(yàn)相對應(yīng)的鑄件/鑄型熱應(yīng)力/應(yīng)變的數(shù)值模擬,以研究鑄件的應(yīng)力分布規(guī)律及主要影響因素,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比。根據(jù)TC4鈦合金的實(shí)測成分,利用ProCAST軟件自帶的數(shù)據(jù)庫算得TC4鈦合金的物性參數(shù),特別是熱應(yīng)力計(jì)算所需數(shù)據(jù)。研究了不同界面約束條件及不同有限元網(wǎng)格尺寸等參數(shù)對溫度場和應(yīng)力場計(jì)算結(jié)果的影響。 進(jìn)行了TC4鈦合金石墨型真空離心及重力澆鑄實(shí)驗(yàn),采用多通道溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),測定了鈦合金鑄件、澆注系統(tǒng)及石墨鑄型中不同部位的冷卻曲線,并測定了鈦合金鑄造系統(tǒng)的尺寸收縮。根據(jù)測得的溫度變化曲線,利用ProCAST軟件反算確定了鑄件與鑄型等各材質(zhì)之間等效界面換熱系數(shù),以及澆注時的入流速度等工藝參數(shù),以保證對本文鑄造系統(tǒng)熱應(yīng)力/應(yīng)變有限元計(jì)算機(jī)模擬的可靠性。計(jì)算得到的鑄件系統(tǒng)尺寸收縮量,以及石墨鑄型中的熱應(yīng)力集中分布狀態(tài)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。 建立了真空鑄造條件下,合金凝固結(jié)殼之后冷卻階段的界面?zhèn)鳠崮Ｐ�。�?jì)算了TC4鈦合金鑄件系統(tǒng)中不同部位的離心力,并與相應(yīng)部位有限元分析得到的熱應(yīng)力/應(yīng)變大小進(jìn)行了對比。結(jié)果分析表明:鑄件凝固結(jié)殼因熱收縮受阻而產(chǎn)生的應(yīng)力,通常遠(yuǎn)大于一般離心鑄造工藝條件下產(chǎn)生的離心力,因而離心力不但不足以改變鑄件與鑄型之間的應(yīng)力接觸或分離產(chǎn)生間隙的狀態(tài),而且對鑄件/鑄型間隙厚度δ和相應(yīng)等效界面換熱系數(shù)h e的影響都很小,可以忽略。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TG27
【目錄】：

摘要4-5

Abstract5-9

第1章 緒論9-20

1.1 課題背景及研究的目的和意義9

1.2 鈦合金鑄造工藝9-15

1.2.1 鈦及鈦合金的性質(zhì)9-11

1.2.2 鈦合金材料在國內(nèi)外的應(yīng)用狀況11-12

1.2.3 鈦合金鑄造工藝12-15

1.3 鑄造應(yīng)力場數(shù)值模擬15-19

1.4 本文的主要研究內(nèi)容19-20

第2章 鑄造熱應(yīng)力場有限元計(jì)算模型及方法20-42

2.1 鑄造系統(tǒng)熱應(yīng)力形成特點(diǎn)及數(shù)學(xué)模型20-22

2.2 鑄造熱應(yīng)力系統(tǒng)的有限元計(jì)算模型22-25

2.3 ProCAST 鑄造模擬軟件簡介25-26

2.4 鑄造熱應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算實(shí)例26-40

2.4.1 模擬所用的材料物性參數(shù)26-30

2.4.2 計(jì)算實(shí)例30-40

2.5 本章小結(jié)40-42

第3章 鈦合金離心鑄造實(shí)驗(yàn)研究42-47

3.1 鈦合金重力/離心鑄造系統(tǒng)42-43

3.2 實(shí)驗(yàn)合金及實(shí)驗(yàn)分析方法43-46

3.3 本章小結(jié)46-47

第4章 鈦合金離心鑄造熱應(yīng)力應(yīng)變有限元分析47-65

4.1 不加應(yīng)力緩沖墊計(jì)算結(jié)果47-51

4.2 加應(yīng)力緩沖墊的計(jì)算結(jié)果51-52

4.3 應(yīng)力/應(yīng)變計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比52-56

4.3.1 鑄型破壞與計(jì)算結(jié)果對比52-55

4.3.2 鑄件尺寸收縮與計(jì)算結(jié)果對比55-56

4.4 離心力對鑄件/鑄型界面間隙及等效換熱系數(shù)的影響56-64

4.5 本章小結(jié)64-65

結(jié)論65-67

參考文獻(xiàn)67-73

致謝73

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【引證文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 賈麗敏;TC4合金立式離心充型凝固行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐達(dá)鳴,丁宏升,郭景杰,賈均,林清利;鑄造Ti-15-3合金的凝固行為及組織分析[J];材料科學(xué)與工藝;2001年02期

2 舒群,郭永良,陳子勇,孔凡濤,陳玉勇;鑄造鈦合金及其熔煉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J];材料科學(xué)與工藝;2004年03期

3 馬國印;李超;;鈦及鈦合金性能及設(shè)備應(yīng)用特點(diǎn)[J];化工裝備技術(shù);2006年05期

4 曹春曉;航空用鈦合金的發(fā)展概況[J];航空科學(xué)技術(shù);2005年04期

5 于帆;滕志貴;郭寶豐;;變形鋁合金鑄錠的鑄造應(yīng)力及調(diào)整措施[J];黑龍江冶金;2007年02期

6 周宇,楊賢金,崔振鐸;新型醫(yī)用β-鈦合金的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];金屬熱處理;2005年01期

7 郭志鵬;熊守美;曹尚鉉;崔正吉;;鋁合金ADC12Z高壓鑄造過程中鑄件與鑄型間界面熱交換系數(shù)的研究[J];金屬學(xué)報(bào);2007年01期

8 胡紅軍;ProCAST軟件的特點(diǎn)及其在鑄件成形過程中的應(yīng)用[J];熱加工工藝;2005年01期

9 郝煒;康健;馬敏團(tuán);黃引平;趙孟舟;雍藝龍;;鑄型界面換熱系數(shù)的測定方法研究[J];熱加工工藝;2007年21期

10 廖敦明,林漢同,劉瑞祥,楊寵,周建興;鑄造熱應(yīng)力場數(shù)值模擬研究的最新進(jìn)展[J];現(xiàn)代鑄鐵;2000年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 黃永玲;;TC4鈦合金脊柱融合器的應(yīng)用研究[A];2000年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（上）——2000年中國材料研討會論文集[C];2000年

2 陳玉勇;肖樹龍;李寶輝;司玉鋒;;鑄造鈦合金及鈦鋁系金屬間化合物的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢[A];2004中國鑄造活動周論文集[C];2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張延蕾;對流換熱系數(shù)的反求方法[D];大連交通大學(xué);2005年

2 賈麗敏;鈦合金離心精密鑄造凝固組織與力學(xué)性能分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

3 李超;鈦合金鑄件應(yīng)力的測量與數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐海生;王修信;;火災(zāi)高溫作用下鋼筋混凝土梁截面溫度場的計(jì)算與分析[J];四川建筑科學(xué)研究;2010年06期

2 羅云肖;畢松梅;;聚丙烯腈基預(yù)氧化織物的制備及性能研究[J];安徽工程科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年04期

3 金鑫焱,李雙壽,劉小剛,曾大本,許小忠,賴家燕,劉常明;低壓鑄造鎂合金輪轂溫度場及應(yīng)力場模擬[J];兵器材料科學(xué)與工程;2005年02期

4 胡紅軍;楊明波;龔喜兵;李國瑞;;鑄造工藝的數(shù)值模擬優(yōu)化[J];兵器材料科學(xué)與工程;2006年06期

5 郭瑞萍;孫葆森;高彬彬;;兵器裝備用鈦合金的低成本制造技術(shù)[J];兵器材料科學(xué)與工程;2008年05期

6 郭鐵能;戎偉;劉志峰;李富平;楊文通;董湘敏;;大功率大扭矩的擺角銑頭熱特性分析[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

7 朱國森,王新華,于會香,王萬軍;連鑄板坯三角區(qū)裂紋的影響因素[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2004年01期

8 朱國森,于會香,王新華,王萬軍;連鑄板坯凝固過程的應(yīng)變分析[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2004年03期

9 ;Strain in solidifying shell of continuous casting slabs[J];Journal of University of Science and Technology Beijing(English Edition);2003年06期

10 ;Formation mechanism of internal cracks in continuously cast slab[J];Journal of University of Science and Technology Beijing(English Edition);2004年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張光勝;孫宇峰;冒國兵;;制動盤鑄件的凝固模擬及鑄造工藝優(yōu)化[A];2011年安徽省科協(xié)年會——機(jī)械工程分年會論文集[C];2011年

2 趙建華;田軍;;基于Procast的消失模鑄造數(shù)值模擬[A];2012(第22屆)重慶市鑄造年會論文集[C];2012年

3 盧雪峰;肖鵬;;原位生長碳化硅納米纖維對炭/炭復(fù)合材料摩擦磨損行為的影響[A];2011年全國青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

4 劉鴻羽;劉時兵;史昆;姚謙;楊海濤;陳曉明;;我國鈦合金與鑄型材料界面反應(yīng)研究現(xiàn)狀[A];第十二屆全國鑄造年會暨2011中國鑄造活動周論文集[C];2011年

5 王磊華;王蘭芳;毛麒;;純鈦球體的鑄造工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];中國有色金屬學(xué)會第十四屆材料科學(xué)與合金加工學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

6 俞劉建;何歡;陳國平;;一種考慮厚度方向溫度梯度的板單元[A];第十屆全國振動理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（2011）下冊[C];2011年

7 曾小梅;張冠;趙炯心;張幼維;吳承訓(xùn);潘鼎;;PAN原絲成形過程中的雙擴(kuò)散和截面形狀的形成[A];第十五屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2008年

8 肖海波;王開;劉昌明;陸慧兵;;鋁合金盤狀零件離心鑄造成形過程數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究[A];重慶市機(jī)械工程學(xué)會鑄造分會、重慶鑄造行業(yè)協(xié)會2010重慶市鑄造年會論文集[C];2010年

9 孫麗平;趙建華;;高徑比對大型鋼錠質(zhì)量影響的計(jì)算機(jī)模擬[A];2011重慶市鑄造年會論文集[C];2011年

10 肖海波;王開;劉昌明;陸慧兵;;鋁合金盤狀零件離心鑄造成形過程數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究[A];2010年重慶市機(jī)械工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張建輝;竹材液化物碳纖維的制備、結(jié)構(gòu)與性能表征[D];北京林業(yè)大學(xué);2011年

2 袁志軍;球管焊接數(shù)值模擬及焊接殘余應(yīng)力影響因素研究[D];南昌大學(xué);2010年

3 吳偉;Mg-Al-Nd壓鑄鎂合金的組織性能及壓鑄成形過程的數(shù)值模擬[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2010年

4 周樂;Mg-Zn-(Al)系合金熱裂敏感性及其微觀機(jī)理研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

5 宋文慶;層狀金屬復(fù)合板件等離子體弧柔性成形技術(shù)基礎(chǔ)研究[D];大連理工大學(xué);2011年

6 皇攀凌;面向鈦合金銑削的變齒距立銑刀研究[D];山東大學(xué);2011年

7 謝方偉;溫度場及變形界面對液粘傳動特性影響規(guī)律的研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2010年

8 聶華貴;新型電化學(xué)生物傳感技術(shù)的研究及納米材料在其中的應(yīng)用[D];湖南大學(xué);2009年

9 王旭;合金元素對Cf/Al復(fù)合材料微觀組織及性能影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

10 李一楠;紫銅厚板GTAW熱裂紋形成機(jī)理及抑制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉冠岳;計(jì)算機(jī)仿真和試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)在鑄造工藝設(shè)計(jì)上的應(yīng)用研究[D];安徽工程大學(xué);2010年

2 賀睿;AZ81基稀土鎂合金組織與腐蝕性能的研究[D];河南理工大學(xué);2010年

3 寧錚;TC4鈦合金微弧氧化膜層的摩擦性能研究[D];南昌航空大學(xué);2010年

4 邱偉;TB6鈦合金的熱變形組織演變規(guī)律研究[D];南昌航空大學(xué);2010年

5 趙永梅;方鋼管混凝土火災(zāi)條件下溫度場和溫度應(yīng)力研究[D];山東科技大學(xué);2010年

6 任玲玲;EPS板保溫系統(tǒng)裂縫問題的數(shù)值分析[D];鄭州大學(xué);2010年

7 王晨;柴油機(jī)氣缸蓋熱—機(jī)械強(qiáng)度有限元分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

8 趙明藝;氮摻雜中孔碳納米殼的制備、表征及其電化學(xué)性能[D];遼寧師范大學(xué);2010年

9 葛明;不同炭質(zhì)多孔材料對二氧化碳的吸附性能比較[D];華東理工大學(xué);2011年

10 陶鑫;鑄造凝固過程溫度場與應(yīng)力場有限元數(shù)值模擬[D];昆明理工大學(xué);2009年

【同被引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐作霖;;鈦及鈦合金的發(fā)展現(xiàn)狀與動向[J];材料導(dǎo)報(bào);1988年19期

2 楊冠軍;趙永慶;于振濤;周廉;;鈦合金研究、加工與應(yīng)用的新進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2001年10期

3 陸盤金,王定華,薛志庠,吳崇周,趙亞利,吳明昌;Ti6A14V合金細(xì)化顯微組織的氫處理研究[J];材料工程;1991年03期

4 徐達(dá)鳴,王軍新,孫小波,郭景杰,安閣英,賈均;Ti-6Al-4V熔模精密鑄造充型及凝固過程計(jì)算機(jī)模擬[J];材料科學(xué)與工藝;1999年S1期

5 ;Mold Filling Behavior of Melts with Different Viscosity under Centrifugal Force Field[J];Journal of Materials Science & Technology;2002年02期

6 高敬,姚麗;國內(nèi)外鈦合金研究發(fā)展動態(tài)[J];世界有色金屬;2001年02期

7 曹國鑫,林建國,孫志鵬,張永剛,陳昌麒;晶粒尺度和片層厚度對全片層γ-TiAl合金性能的影響[J];稀有金屬材料與工程;2000年03期

8 蘇彥慶,郭景杰,賈均,丁宏升,崔紅保,柳松青;TiAl基合金渦輪熔模型殼離心精密鑄造[J];稀有金屬材料與工程;2002年04期

9 肖樹龍;陳玉勇;朱洪艷;田竟;吳寶昌;;大型復(fù)雜薄壁鈦合金鑄件熔模精密鑄造研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J];稀有金屬材料與工程;2006年05期

10 隋艷偉;李邦盛;劉愛輝;郭景杰;傅恒志;;離心鑄造鈦合金件的力學(xué)性能變化規(guī)律[J];稀有金屬材料與工程;2009年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳玉勇;肖樹龍;李寶輝;司玉鋒;;鑄造鈦合金及鈦鋁系金屬間化合物的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢[A];2004中國鑄造活動周論文集[C];2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉東戎;TiAl合金錠凝固組織形成的數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

2 隋艷偉;鈦合金立式離心鑄造缺陷形成與演化規(guī)律[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 曾興旺;離心鑄造充型過程數(shù)值模擬的研究[D];華中科技大學(xué);2004年

2 葉喜蔥;離心壓力下凝固組織形成熱力學(xué)與動力學(xué)分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

3 賈麗敏;鈦合金離心精密鑄造凝固組織與力學(xué)性能分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

4 馬洪亮;鈦合金離心鑄造充型與傳熱過程耦合模擬軟件系統(tǒng)的改進(jìn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

5 范學(xué)燚;離心充型凝固有限元模擬及鑄件—鑄型界面換熱系數(shù)確定[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

【二級引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張博;油膜軸承離心澆鑄的數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化研究[D];太原科技大學(xué);2014年

【二級參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 牛永生,張長松,路有昌,戴海潮,彭聰虎;運(yùn)用熱相似理論確定對流換熱系數(shù)α[J];安陽師范學(xué)院學(xué)報(bào);2000年02期

2 黨驚知,程軍,程眉,趙建平;Al-Si合金流變性能的研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;1993年04期

3 張家泉，于震宗，林家騮;樹脂砂高溫三軸力學(xué)特性[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);1994年06期

4 徐和麟,武文斐;內(nèi)含集中熱源空調(diào)房間內(nèi)表面對流換熱系數(shù)初探[J];包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);1998年02期

5 劉志堅(jiān),曲選輝,黃伯云;粉末冶金方法制備TiAl合金的進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);1995年02期

6 任伊賓,楊柯,梁勇;新型生物醫(yī)用金屬材料的研究和進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2002年02期

7 王慶如，張慶玲，陳玉文，，儲俊鵬，戴美云，王魯峰，楊瑜生，黃仲田，王世洪，沈桂琴;Ti－15－3鈦合金的應(yīng)用研究[J];材料工程;1996年12期

8 徐達(dá)鳴,王軍新,孫小波,郭景杰,安閣英,賈均;Ti-6Al-4V熔模精密鑄造充型及凝固過程計(jì)算機(jī)模擬[J];材料科學(xué)與工藝;1999年S1期

9 丁宏升,郭景杰,賈均,蘇彥慶;真空感應(yīng)凝殼熔煉TC4合金的顯微組織和力學(xué)性能[J];材料科學(xué)與工藝;1999年S1期

10 丁宏升,賈均,傅恒志,郭景杰,李金山,劉源;熱處理對鑄造Ti15-3合金顯微組織和力學(xué)性能的影響[J];材料科學(xué)與工藝;2000年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 董潔;鍛造用鋼錠凝固過程溫度場、應(yīng)力場的數(shù)值模擬及其應(yīng)用[D];西安建筑科技大學(xué);2005年

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