材料在凝固過程中的應力/應變本構模型,尤其是高溫階段本構模型,對于提高鑄造應力場模擬精度和實用化程度,具有重要的理論和實際意義。但是,目前對于高溫階段應力/應變本構關系的研究不充分,加上我國非常缺乏對于鑄造材料的高溫力學性能參數(shù)的測試,相關數(shù)據(jù)庫仍處于空白階段,給凝固過程應力/應變模型的研究帶來很大難度。本文通過對ZL205A合金進行低溫和高溫條件下的拉伸實驗,獲得不同溫度下的應力/應變曲線,計算得到ZL205A在低溫和高溫時的力學性能參數(shù)。使用ProCAST模擬軟件,選用Perzyna粘彈塑性本構模型作為計算ZL205A合金凝固過程應力場的本構模型。分別使用線彈性、彈塑性和粘彈塑性模型對應力框試樣進行應力場模擬,并與實驗結果進行比較。結果表明,應力場模擬中,粘彈塑性模型的模擬結果與實驗結果最接近;分別使用線彈性、彈塑性和粘彈塑性模型對改進后的熱裂試樣進行模擬計算,并進行熱裂試樣的澆注實驗,將模擬值與實驗值進行比較。結果表明,粘彈塑性模型模擬結果優(yōu)于線彈性模型和彈塑性模型。使用粘彈塑性模型對大型薄壁筒形件進行應力場模擬,模擬結果顯示,筒形件的應力主要集中在法蘭與薄壁的交界處,薄壁處外側的應力大于內側應力,導致筒形件出現(xiàn)產生上下端向內收,中間向外凸出,法蘭向外張開的變形。通過模擬計算不同筋高的筒形件的應力值和變形量,得到增大筋高可以達到降低應力、減少變形的結論。當筋高從19mm提高到為48mm時,筒形件中法蘭與薄壁交界處的應力降低了一半,變形量減小了四分之一。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TG292
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文精度、穩(wěn)定性與收斂性等。域的幾何形狀，在鑄造過程數(shù)值模擬中，主要是鑄件比較規(guī)則的幾何形狀時，模擬計算精度比較高。但是幾則具有較低的精度。但有限差分法在于某些特殊情況下優(yōu)勢。迄今為止，在某些特定的領域，例如流體力學等。體積法控制體積法是將整體區(qū)域劃分成為有限個互不交叉的一個計算網(wǎng)格點，使用每個計算格點粗略代表每個控制計算，最后使用微分方程對劃分得到的每一個控制體積1 所示。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文有限元法的中心原理是將一個復雜問題變換為一個較簡單問題后，進行運算。采用的運算方法，即是使用將連續(xù)體問題進行離散化的方法。把連續(xù)體剖分網(wǎng)格，形成有限個單元，并根據(jù)邊界條件中的有限個的參數(shù)約束了單元的大小和形狀；使用與求解標準離散問題的完全相同的適用規(guī)則，求解作為連續(xù)體剖分成的單元的集合體的整個系統(tǒng)[24]。 本文使用的 ProCAST 模擬軟件即使用的有限元法。有限元法是基于變分原理，建立在傳統(tǒng)的 Ritz 法的基礎上，導出代數(shù)方程組來求解偏微分方程。方法是將鑄件整體劃分成有限個網(wǎng)格用以求解邊界值問題，接著將每一單元體當做獨立個體進行分析，使用插值法進行求解[25]。有限元法可以解決許多的物理難題，包括彈性變形、塑性應變、溫度場問題、流動問題等，都可以用有限元法解決。在塑性加工情況下，最重要的條件就是體積不變，這一點可以使用拉格朗日乘數(shù)法或罰函數(shù)法進行引入。三維有限元分析系統(tǒng)如圖 1-2 所示，包括前處理模塊、中間計算模塊和后處理結果顯示模塊。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文進行前處理建模，通過繪圖軟件將二維工藝圖進行幾何造型，形成三維立體圖，進行網(wǎng)格劃分，生成單元體和節(jié)點的數(shù)據(jù)，并進行單元、材料等基礎數(shù)據(jù)庫，最后生成數(shù)據(jù)文件，結束前處理部分；中間計算模塊是使用主控程序進行計算求解，并將前處理模塊生成數(shù)據(jù)文件代入計算過程，讀入初始數(shù)據(jù)文件，并施加邊界以及約束條件，接下來進行溫度場計算，并變形計算，并使用兩者進行耦合，然后進行應力/應變計算，并根據(jù)應力/應變模擬計算結果反饋回溫度場計算和變形計算中，最后生成計算結果數(shù)據(jù)文件，中間計算模塊結束；在后處理結果顯示當中，代入前處理模塊和中間計算模塊生成的數(shù)據(jù)文件，并讀取模型數(shù)據(jù)文件以及計算結果數(shù)據(jù)文件，并生成顯示文件，包括計算數(shù)據(jù)的圖顯、動畫顯示網(wǎng)格節(jié)點、鍛件以及模具優(yōu)化結果圖以及其他結果，根據(jù)這些結果進行分析，得出結論，后處理結果結束。不管采用怎樣的方法進行數(shù)值方程的計算，凝固階段數(shù)值模擬相關程序都應該囊括三個方面：前處理模塊，中間計算模塊和后處理模塊，如圖 1-3 所示。
【引證文獻】

相關碩士學位論文 前1條

1 許騰躍;ZM6鎂合金鑄件應力與工藝特性分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

本文編號：2838066