本文以ZL205A合金為研究材料,采用低壓鑄造方法澆注了帶有壁厚差結(jié)構(gòu)特征的大型筒形件,研究了復(fù)雜結(jié)構(gòu)筒形件凝固過程的應(yīng)力應(yīng)變分布及變形規(guī)律,分析了筒形件變形機(jī)理,分析了冷卻速率對鑄件應(yīng)力應(yīng)變的影響,通過改進(jìn)工藝方案控制鑄件的凝固速率改善了大型鑄件應(yīng)力應(yīng)變問題。對ZL205A細(xì)桿鑄件凝固過程進(jìn)行了應(yīng)力場模擬,從流變學(xué)角度對鑄件應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行了分析,合金在固液兩相區(qū)的流變模型符合經(jīng)典五元件模型,合金即將結(jié)束凝固前的應(yīng)變主要來源于賓漢體產(chǎn)生的應(yīng)變,賓漢體具有松弛特性,松弛時(shí)間越長,合金應(yīng)力越小,但應(yīng)變越大。分析了冷卻速率與屈服強(qiáng)度、響應(yīng)時(shí)間的關(guān)系,通過擬合獲得了屈服強(qiáng)度、響應(yīng)時(shí)間二者與冷卻速率的數(shù)學(xué)關(guān)系,關(guān)系表明鑄件在冷卻過程中存在臨界冷卻速率,當(dāng)冷卻速率小于臨界冷卻速率2.2℃/s時(shí),屈服強(qiáng)度與冷卻速率之間符合線性關(guān)系,冷卻速率增大,屈服強(qiáng)度線性增大;當(dāng)冷卻速率大于臨界冷卻速率2.2℃/s時(shí),屈服強(qiáng)度與冷卻速率之間符合指數(shù)型關(guān)系,冷卻速率增大,屈服強(qiáng)度呈指數(shù)增長。應(yīng)變響應(yīng)時(shí)間與冷卻速率之間具有同屈服強(qiáng)度與冷卻速率之間類似的數(shù)學(xué)關(guān)系,臨界冷卻速率同樣是2.2℃/s。當(dāng)應(yīng)變響應(yīng)時(shí)間大于凝固時(shí)間... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 論文背景及研究意義
    1.2 鑄件凝固過程應(yīng)力場數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.2.1 鑄造過程應(yīng)力場數(shù)值模擬國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 鑄件凝固過程應(yīng)力場數(shù)值模擬國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 應(yīng)力場數(shù)值模擬的發(fā)展方向
    1.3 鑄造過程應(yīng)力分析數(shù)理模型
        1.3.1 準(zhǔn)固態(tài)相區(qū)的應(yīng)力場數(shù)值模擬
        1.3.2 凝固以后的應(yīng)力場模擬
    1.4 應(yīng)力應(yīng)變的產(chǎn)生及控制
        1.4.1 應(yīng)力的產(chǎn)生及控制
        1.4.2 應(yīng)變的產(chǎn)生及控制
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料以及研究方法
    2.1 ZL205A合金簡介
    2.2 ZL205A性能數(shù)據(jù)庫建立
        2.2.1 ZL205A合金熱物理性能參數(shù)
        2.2.2 ZL205A合金力學(xué)性能參數(shù)
    2.3 溫度場模型的建立
    2.4 應(yīng)力場模型的建立
    2.5 熱-力耦合效應(yīng)
    2.6 邊界條件的設(shè)定
    2.7 本章小結(jié)
第3章 ZL205A細(xì)桿件凝固過程應(yīng)力場模擬
    3.1 引言
    3.2 模擬結(jié)果分析
        3.2.1 溫度場模擬結(jié)果
        3.2.2 應(yīng)力場模擬結(jié)果
    3.3 凝固過程應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系
    3.4 冷鐵對應(yīng)力應(yīng)變的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 ZL205A復(fù)雜結(jié)構(gòu)筒形件應(yīng)力場研究
    4.1 引言
    4.2 筒形件模擬方案
    4.3 筒形件溫度場模擬結(jié)果
    4.4 筒形件應(yīng)力場模擬
        4.4.1 應(yīng)力模擬結(jié)果
        4.4.2 應(yīng)變模擬結(jié)果
    4.5 筒形件變形規(guī)律分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 ZL205A復(fù)雜結(jié)構(gòu)筒形件變形控制研究
    5.1 引言
    5.2 施加內(nèi)冷鐵冷卻速率
        5.2.1 加內(nèi)冷鐵之后的溫度場
        5.2.2 加內(nèi)冷鐵之后的應(yīng)力場
        5.2.3 加內(nèi)冷鐵之后的應(yīng)變場
        5.2.4 加內(nèi)冷鐵之后的變形
    5.3 調(diào)節(jié)溫度場及控制冷卻速率
        5.3.1 流場及溫度場變化
        5.3.2 應(yīng)力及應(yīng)變變化
        5.3.3 優(yōu)化后的應(yīng)變場
        5.3.4 優(yōu)化后的總位移變化
    5.4 筒形件低壓澆注
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]從凝固過程的位移數(shù)值模擬結(jié)果中提取鑄件的變形[J]. 程建國,康進(jìn)武,張家鋒,黃天佑,柳百成.  鑄造技術(shù). 2008(10)
[2]兩種不同約束條件下發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄件熱應(yīng)力場的數(shù)值模擬[J]. 朱慧,黃天佑,康進(jìn)武.  鑄造. 2006(06)
[3]基于有限差分網(wǎng)格的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄件熱應(yīng)力模擬[J]. 朱慧,康進(jìn)武,黃天佑.  鑄造技術(shù). 2005(07)
[4]鑄件鑄造過程應(yīng)力場數(shù)值模擬[J]. 劉強(qiáng),蔣玉明,楊屹,齊慧.  熱加工工藝. 2002(05)
[5]鑄造應(yīng)力場數(shù)值模擬的研究進(jìn)展[J]. 李梅娥,邢建東.  鑄造. 2002(03)
[6]基于凝固進(jìn)程數(shù)值模擬的鑄件裂紋預(yù)測方法[J]. 鄭賢淑,李治,金俊澤.  材料研究學(xué)報(bào). 2000(S1)
[7]鑄造熱應(yīng)力場數(shù)值模擬研究的最新進(jìn)展[J]. 廖敦明,林漢同,劉瑞祥,楊寵,周建興.  現(xiàn)代鑄鐵. 2000(04)
[8]合金的熱裂機(jī)理及其研究進(jìn)展[J]. 王業(yè)雙,王渠東,丁文江,盧晨.  特種鑄造及有色合金. 2000(02)
[9]鑄件充型凝固過程數(shù)值模擬國內(nèi)外研究進(jìn)展[J]. 柳百成.  鑄造. 1999(08)
[10]熱裂預(yù)測的等效應(yīng)變判據(jù)[J]. 王恒林,鄭賢淑,姚山,金俊澤.  大連理工大學(xué)學(xué)報(bào). 1998(02)

碩士論文
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[2]基于MATLAB平臺(tái)有限單元法的鑄造熱應(yīng)力場數(shù)值模擬[D]. 向智.華中科技大學(xué) 2011
[3]基于ABAQUS的鑄件準(zhǔn)固態(tài)區(qū)熱應(yīng)力場數(shù)值模擬技術(shù)[D]. 張彬.華中科技大學(xué) 2011
[4]A356合金鑄造熱應(yīng)力數(shù)值模擬及熱裂紋預(yù)測[D]. 趙征偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[5]鈦合金鑄造熱應(yīng)力有限元分析及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李麗麗.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[6]鈦合金鑄件應(yīng)力的測量與數(shù)值模擬[D]. 李超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



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