本文關鍵詞：不銹鋼葉輪熱處理變形的計算機模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：對于尺寸較大、幾何形狀復雜的核主泵不銹鋼葉輪,熱處理后常常會引起葉輪局部發(fā)生開裂或尺寸變化超出限度范圍,使不銹鋼葉輪需要經(jīng)過多次熱處理、機械加工、甚至直接報廢處理,造成產(chǎn)品生產(chǎn)成本的提高以及生產(chǎn)周期的延長。通過對不銹鋼葉輪熱處理過程進行數(shù)值仿真模擬分析,可以使我們得到葉輪內(nèi)部在熱處理過程中的應力場、應變場以及溫度場的分布規(guī)律,能夠預測其在成型過程中有可能產(chǎn)生的缺陷以及經(jīng)過熱處理后葉輪特定部位尺寸的變化量,從而可以為科研人員進行不銹鋼葉輪熱處理的工藝分析與工藝優(yōu)化設計提供科學的依據(jù)。本文論述了熱處理數(shù)值模擬技術以及其發(fā)展現(xiàn)狀,基于DEFORM熱處理軟件建立了不銹鋼葉輪熱處理模擬有限元模型,包括參數(shù)的選定,單元類型的選取,網(wǎng)格的劃分,邊界條件的設定等,并研究熱應力與組織相變相耦合的模擬系統(tǒng)。以相關不銹鋼熱處理工藝為基礎,模擬并分析了300℃、400℃、500℃三種不同裝爐溫度以及100℃/h、125℃/h、150℃/h三種不同加熱速度對升溫過程中最大應力曲線的影響,研究表明:當裝爐溫度為400℃、加熱速度為125℃/h時,升溫過程中產(chǎn)生的最大應力值658MPa,最接近且未超過材料在該溫度下的屈服強度,該熱處理工藝在保證了熱處理效果的前提下,最大程度地縮短了葉輪在爐內(nèi)熱處理時間,提高了熱處理設備的使用效率,同時避免了過大塑性變形的產(chǎn)生;冷卻時采用正火的熱處理方式,空冷過程中出現(xiàn)的最大應力值為802MPa,位置在葉輪葉片的根部,此時溫度為454℃,未超過此材料在該溫度下的抗拉強度860MPa,葉片根部不會出現(xiàn)開裂。制定相應的熱處理工藝分析熱處理工藝對葉輪不同位置的溫度場、應力場以及組織演變的影響;利用組織-溫度-應力三場耦合的分析方法,得到熱處理后葉輪的最大變形量為葉輪的最大直徑尺寸變化量3.9mm,并探討組織相變對于變形的影響,結(jié)果表明葉輪的變形為熱應力與組織應力共同作用下的結(jié)果,不可忽略組織轉(zhuǎn)變的影響因素。采用實驗的方法對模擬結(jié)果進行了驗證,驗證結(jié)果顯示真實值與模擬值最大誤差不足0.5mm,驗證了模擬結(jié)果的可靠性。該研究對于復雜工件的熱處理工藝的選擇及變形預測具有一定的指導意義。
【關鍵詞】：熱處理 熱應力 組織 有限元 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG162.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 不銹鋼應用與熱處理9-10
• 1.2 熱處理過程模擬技術研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 熱處理計算機模擬的應用與發(fā)展11-12
• 1.2.2 熱處理過程的數(shù)值模擬12-14
• 1.2.3 國內(nèi)外熱處理模擬技術的發(fā)展14-15
• 1.2.4 熱處理過程數(shù)值模擬存在的主要問題和發(fā)展方向15-16
• 1.3 課題研究的背景及意義16-17
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 熱處理過程數(shù)值模擬的理論基礎18-25
• 2.1 熱傳導的理論18-20
• 2.1.1 三種基本的熱傳遞方式18-19
• 2.1.2 有限元求解溫度場的理論19-20
• 2.2 熱力耦合問題的研究20-22
• 2.2.1 熱力耦合問題的特征20
• 2.2.2 熱力耦合分析方法20-21
• 2.2.3 熱力耦合熱傳導方程和耦合的本構(gòu)方程21-22
• 2.3 熱處理中組織轉(zhuǎn)變的問題22-23
• 2.4 熱處理工藝制定基本方法23-25
• 第3章 熱處理過程中應力與熱處理后變形數(shù)值模擬25-56
• 3.1 DEFORM軟件簡介25-26
• 3.2 熱應力數(shù)值模擬前處理26-30
• 3.2.1 葉輪三維實體造型26
• 3.2.2 有限元網(wǎng)格劃分26-28
• 3.2.3 材料的物性參數(shù)28-29
• 3.2.4 邊界條件的設置29-30
• 3.3 熱處理工藝試驗方案30-32
• 3.3.1 裝爐溫度方案31
• 3.3.2 加熱速度方案31-32
• 3.3.3 冷卻速度方案32
• 3.4 熱處理工藝方案模擬結(jié)果32-39
• 3.4.1 裝爐溫度對應力的影響32-36
• 3.4.2 加熱速度對應力的影響36-39
• 3.5 熱處理工藝方案分析39-56
• 3.5.1 應力場、溫度場分析41-45
• 3.5.2 組織轉(zhuǎn)變分析45-51
• 3.5.3 變形分析51-56
• 第4章 模擬結(jié)果實驗驗證56-59
• 4.1 核主泵不銹鋼葉輪實體尺寸測量56-57
• 4.2 誤差分析57-59
• 第5章 結(jié)論59-60
• 參考文獻60-64
• 致謝64

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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9 楊源

本文編號：507202