本文關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度大棒材低溫縱軋成形數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 中碳鋼 大型棒材 低溫大變形 超微細(xì)晶粒 數(shù)值仿真模擬

【摘要】：棒材是一種應(yīng)用十分廣泛的鋼材,在工程建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)建設(shè)中扮演著不可替代的角色。然而在棒材高強(qiáng)度化推進(jìn)的過(guò)程中,棒材自身的韌性以及延展性不足成為阻礙其高強(qiáng)度化發(fā)展的敏感性問(wèn)題。通過(guò)大應(yīng)變、高Z值加工條件下變形基體內(nèi)部發(fā)生的動(dòng)態(tài)回復(fù)/再結(jié)晶轉(zhuǎn)化機(jī)制實(shí)現(xiàn)大棒材晶粒的超微細(xì)化可以在不添加合金元素的前提下使鋼鐵材料在強(qiáng)度加倍后仍然保持優(yōu)異的強(qiáng)韌性配合,是一種理想的晶粒細(xì)化方式。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值仿真模擬相結(jié)合的方式,綜合考慮棒材產(chǎn)品尺寸與使用性能,對(duì)中碳鋼大棒材的微觀組織細(xì)化理論進(jìn)行了深入研究,并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出一套適用于具有超微細(xì)化晶粒組織的高強(qiáng)度大棒材生產(chǎn)的新型連軋孔型系統(tǒng)——扁凸橢圓/圓形孔型系統(tǒng)。為獲得中碳鋼在低溫領(lǐng)域軋制制備超微細(xì)晶組織的工藝參數(shù),借助Gleeble-3800熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)及SEM場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)中碳鋼在大應(yīng)變低溫領(lǐng)域的變形特性及組織演化過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,證實(shí)了高Z值(低溫高應(yīng)變速率)加工條件下的大變形工藝可以滿足中碳鋼超微細(xì)晶粒組織產(chǎn)生的條件。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果,通過(guò)對(duì)應(yīng)力—應(yīng)變曲線中峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變與Z之間的相互關(guān)系的研究,推導(dǎo)計(jì)算出中碳鋼塑性變形的本構(gòu)方程;利用有限元的二次開(kāi)發(fā),模擬并獲得了各變形條件下得到的最終鐵素體晶粒平均尺寸,并利用其計(jì)算獲得鐵素體晶粒平均尺寸的計(jì)算公式。借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與有限元仿真模擬技術(shù),開(kāi)發(fā)扁凸橢圓/圓形孔型系統(tǒng),并對(duì)中碳鋼連軋過(guò)程進(jìn)行了應(yīng)變、變形溫度、應(yīng)變速率等多條件耦合有限元模型的建立與模擬,對(duì)軋件截面在連軋過(guò)程中的應(yīng)變分布、溫度分布以及組織演化過(guò)程進(jìn)行了研究與分析,獲得良好效果。實(shí)驗(yàn)及數(shù)值仿真模擬結(jié)果相互吻合,驗(yàn)證了該新型工藝適用于具有超微細(xì)化晶粒組織的高強(qiáng)度大型棒材的生產(chǎn)。
【關(guān)鍵詞】：中碳鋼 大型棒材 低溫大變形 超微細(xì)晶粒 數(shù)值仿真模擬
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG335.62
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 高強(qiáng)度棒材的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 課題研究意義13-14
• 1.4 課題來(lái)源與主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 1.4.1 課題來(lái)源14-15
• 1.4.2 研究主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第2章 棒材連軋孔型設(shè)計(jì)與超微細(xì)晶理論16-26
• 2.1 連軋孔型及其分類(lèi)16-17
• 2.2 連軋孔型設(shè)計(jì)基本理論17-19
• 2.2.1 連軋孔型設(shè)計(jì)的基本原則17
• 2.2.2 連軋孔型的基本設(shè)計(jì)內(nèi)容、步驟及要求17-19
• 2.3 棒材連軋過(guò)程數(shù)學(xué)模型建的建立19-23
• 2.3.1 各道次變形系數(shù)分配模型19-20
• 2.3.2 軋制過(guò)程的寬展模型20-23
• 2.4 微觀晶粒組織的細(xì)化理論及方法23-24
• 2.4.1 Hall-Petch關(guān)系式——細(xì)晶強(qiáng)化的理論依據(jù)23-24
• 2.4.2 組織超微細(xì)化方法24
• 2.5 本章小結(jié)24-26
• 第3章 Gleeble熱模擬實(shí)驗(yàn)方案26-32
• 3.1 引言26
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料26-28
• 3.2.1 試件化學(xué)成分26
• 3.2.2 試件尺寸及實(shí)驗(yàn)流程26-27
• 3.2.3 試件變形區(qū)域的變形帶分布27-28
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法28-31
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)步驟29-31
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第4章 超微細(xì)晶粒高強(qiáng)度中碳鋼大棒材的制備理論32-52
• 4.1 引言32
• 4.2 35鋼應(yīng)力—應(yīng)變曲線本構(gòu)方程計(jì)算32-42
• 4.2.1 35鋼真應(yīng)力應(yīng)變曲線的類(lèi)型33-36
• 4.2.3 35號(hào)鋼真應(yīng)力應(yīng)變曲線本構(gòu)方程的計(jì)算36-37
• 4.2.4 本構(gòu)方程中系數(shù)的求解37-41
• 4.2.5 本構(gòu)方程41-42
• 4.3 高Z值大變形的工藝效果42-44
• 4.4 中碳鋼低溫大變形的組織演化分析44-50
• 4.4.1 低溫領(lǐng)域變形過(guò)程中的組織演化44-48
• 4.4.2 微觀組織演化的數(shù)學(xué)模型48-50
• 4.5 本章小結(jié)50-52
• 第5章 棒材連軋孔型設(shè)計(jì)及有限元分析52-72
• 5.1 引言52
• 5.2 圓鋼的傳統(tǒng)孔型設(shè)計(jì)52-54
• 5.2.1 傳統(tǒng)圓鋼孔型系統(tǒng)52-53
• 5.2.2 傳統(tǒng)圓鋼孔型系統(tǒng)的有限元模擬53-54
• 5.3 大棒材新型孔型設(shè)計(jì)54-59
• 5.3.1 中凸橢圓系統(tǒng)大棒材連軋過(guò)程的數(shù)值模擬54-59
• 5.4 扁凸橢圓/圓形孔型系統(tǒng)59-68
• 5.4.1 扁凸橢圓的提出59-60
• 5.4.2 扁凸橢圓的有限元模擬60-64
• 5.4.3 連軋過(guò)程應(yīng)變場(chǎng)有限元分析結(jié)果64-68
• 5.5 連軋過(guò)程軋件的溫度場(chǎng)分析68
• 5.7 棒材軋制超微細(xì)晶預(yù)測(cè)68-70
• 5.8 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果78-79
• 致謝79

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 范忠起;高強(qiáng)度大棒材低溫縱軋成形數(shù)值模擬研究[D];燕山大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：971915