本文關(guān)鍵詞：特殊形貌氧化鈦及以其前驅(qū)體為模板鈦酸鋰制備與研究

  更多相關(guān)文章： 焊接熱影響區(qū) 固態(tài)相變 晶粒長大 定量分析 計(jì)算機(jī)模擬

【摘要】：碳鋼是世界上用量最大的金屬材料,熔焊是鋼結(jié)構(gòu)最重要的連接方法之一,其應(yīng)用遍及國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個領(lǐng)域。熔焊是一個極不均勻加熱和冷卻的過程,熱輸入產(chǎn)生的焊接熱循環(huán)引起焊接熱影響區(qū)內(nèi)奧氏體晶粒長大和固態(tài)相變,嚴(yán)重影響焊接接頭力學(xué)性能,甚至導(dǎo)致焊接失效。研究焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變和晶粒長大過程規(guī)律,可為優(yōu)化材料組織、提高接頭性能、指導(dǎo)焊接工藝制定提供依據(jù),具有重要的理論意義和工程價值。本文以典型碳鋼Q235B、Q345E、45號鋼為試驗(yàn)材料,相繼進(jìn)行熔化極活性氣體保護(hù)焊平板對接試驗(yàn)、金相試驗(yàn)和定量分析試驗(yàn)對三種鋼材焊接熱影響區(qū)各類組織的體積分?jǐn)?shù)及Q345E鋼粗晶區(qū)內(nèi)不同位置的晶粒尺寸進(jìn)行測定。結(jié)合實(shí)際焊接工藝,選用J.Goldak雙橢球功率密度分布體熱源模型,綜合傳熱理論,建立MAG焊接溫度場模型,依據(jù)Kirkaldy和Koistinen-Marburger相變動力學(xué)方程建立焊接熱影響區(qū)相變模型,并將二者進(jìn)行耦合,利用FORTRAN語言分別編寫熱源(DFLUX)和相變(UMATHT)子程序,運(yùn)用ABAQUS三維有限元分析軟件,建立適當(dāng)?shù)挠邢拊Ｐ?實(shí)現(xiàn)Q235B、Q345E和45號鋼三種鋼材MAG焊接溫度場及熱影響區(qū)固態(tài)相變過程的計(jì)算機(jī)模擬。模擬結(jié)果顯示:焊接熔池模擬形貌與實(shí)際形貌基本符合,其熔寬和熔深分別為7.2mm和4.5mm;焊接熱影響區(qū)各類組織體積分?jǐn)?shù)的模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果基本吻合,偏離度均在±10%以內(nèi),驗(yàn)證了HAZ相變模型可靠度。運(yùn)用N.E.Hannerz解析公式計(jì)算焊接熱循環(huán),基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)蒙特卡洛時間步與真實(shí)時間—溫度關(guān)系之間的轉(zhuǎn)化,結(jié)合蒙特卡洛法和晶粒長大動力學(xué)理論,建立二維蒙特卡洛晶粒長大模型,運(yùn)用MATALAB軟件編寫晶粒長大程序,實(shí)現(xiàn)Q345E鋼粗晶區(qū)晶粒長大過程的動態(tài)計(jì)算機(jī)模擬。模擬結(jié)果顯示:Q345E鋼粗晶區(qū)內(nèi)不同位置,晶粒長大程度不同;距熔合線越近,晶粒尺寸越大。Q345E鋼粗晶區(qū)內(nèi)距熔合線100、200、300、400和500um五個位置,最終晶粒尺寸模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果相符,偏離度均在±10%以內(nèi),驗(yàn)證了CGHAZ晶粒長大模型可靠度。
【關(guān)鍵詞】：焊接熱影響區(qū) 固態(tài)相變 晶粒長大 定量分析 計(jì)算機(jī)模擬
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題背景10
• 1.2 國內(nèi)外相變的研究現(xiàn)狀10-19
• 1.2.1 試驗(yàn)研究10-12
• 1.2.2 計(jì)算機(jī)模擬12-19
• 1.3 本課題的研究內(nèi)容19-20
• 第二章 固態(tài)相變基礎(chǔ)20-35
• 2.1.固態(tài)相變的定義20
• 2.2 固態(tài)相變的主要分類20-23
• 2.2.1 按熱力學(xué)分類20
• 2.2.2 按平衡狀態(tài)圖分類20-22
• 2.2.3 按原子遷移情況特征分類22-23
• 2.2.4 按相變方式分類23
• 2.3 固態(tài)相變的特點(diǎn)23-24
• 2.4 固態(tài)相變的熱力學(xué)24-27
• 2.4.1 相變驅(qū)動力24-25
• 2.4.2 相變勢壘25-27
• 2.5 固態(tài)相變的形核27-30
• 2.5.1 均勻形核27
• 2.5.2 非均勻形核27-30
• 2.6 固態(tài)相變的晶核長大30-33
• 2.6.1 長大機(jī)制30-31
• 2.6.2 長大速度31-33
• 2.7 固態(tài)相變動力學(xué)33-34
• 2.7.1 形核率33-34
• 2.7.2 長大速率34
• 2.8 本章小結(jié)34-35
• 第三章 試驗(yàn)材料及方法35-46
• 3.1 試驗(yàn)材料35-37
• 3.2 試驗(yàn)方法37-44
• 3.2.1 焊接試驗(yàn)37-38
• 3.2.2 金相試驗(yàn)38-40
• 3.2.3 定量分析試驗(yàn)40-44
• 3.3 本章小結(jié)44-46
• 第四章 焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變和晶粒長大的計(jì)算機(jī)模擬46-63
• 4.1 焊接溫度場模型的建立46-47
• 4.1.1 控制方程46
• 4.1.2 熱源模型46-47
• 4.1.3 邊界條件47
• 4.2.焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變模型的建立47-53
• 4.2.1 相變臨界溫度47-48
• 4.2.2 相變動力學(xué)模型48-50
• 4.2.3 焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變計(jì)算機(jī)模擬程序設(shè)計(jì)50-53
• 4.3 有限元計(jì)算模型的建立53-57
• 4.3.1 建立幾何模型53
• 4.3.2 材料的熱物理性能參數(shù)53-55
• 4.3.3 裝配部件55
• 4.3.4 設(shè)定分析步55-56
• 4.3.5 邊界條件56
• 4.3.6 施加載荷56
• 4.3.7 劃分網(wǎng)格56
• 4.3.8 相變的影響56-57
• 4.4 焊接熱影響區(qū)晶粒長大模型的建立57-62
• 4.4.1 蒙特卡洛正常晶粒長大模型57-59
• 4.4.2 焊接熱循環(huán)曲線的計(jì)算59
• 4.4.3 焊接熱影響區(qū)晶粒長大動力學(xué)59
• 4.4.4 蒙特卡洛時間步與真實(shí)時間-溫度關(guān)系轉(zhuǎn)換59-60
• 4.4.5 格點(diǎn)概率60
• 4.4.6 焊接熱影響區(qū)晶粒長大程序設(shè)計(jì)60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 試驗(yàn)結(jié)果與分析63-79
• 5.1 焊接熱影響區(qū)金相分析試驗(yàn)結(jié)果63-66
• 5.1.1 焊接熱影響區(qū)金相圖63-65
• 5.1.2 金相組織體積分?jǐn)?shù)測定結(jié)果65-66
• 5.1.3 晶粒尺寸測定結(jié)果66
• 5.2 焊接溫度場的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果66-69
• 5.2.1 焊接溫度場計(jì)算結(jié)果66-67
• 5.2.2 焊接熱循環(huán)計(jì)算結(jié)果67-69
• 5.3 焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果69-74
• 5.3.1 焊接熱影響區(qū)組織預(yù)測結(jié)果69-71
• 5.3.2 焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變模型驗(yàn)證71-74
• 5.4 焊接熱影響區(qū)晶粒長大的蒙特卡洛計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果74-77
• 5.4.1 焊接熱循環(huán)曲線74
• 5.4.2 蒙特卡洛時間步與真實(shí)時間溫度關(guān)系之間的轉(zhuǎn)換74-75
• 5.4.3 焊接熱影響區(qū)晶粒長大模擬結(jié)果75-77
• 5.4.4 焊接熱影響區(qū)晶粒長大模型驗(yàn)證77
• 5.5 本章小結(jié)77-79
• 第六章 結(jié)論79-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 致謝83-84

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 許峰云;;第八屆固態(tài)相變、凝固及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議在上海召開[J];金屬熱處理;2008年12期

2 ;第九屆全國固態(tài)相變、凝固及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議[J];金屬熱處理;2010年02期

3 繆成亮;;第九屆固態(tài)相變與凝固及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議在寧波召開[J];金屬熱處理;2010年06期

4 徐祖耀;;1981年國際固態(tài)相變會議概況[J];上海金屬.有色分冊;1982年01期

5 常輝;周廉;張廷杰;;鈦合金固態(tài)相變的研究進(jìn)展[J];稀有金屬材料與工程;2007年09期

6 任曉;周文龍;陳國清;吳承偉;黃朝暉;張俊善;;穩(wěn)恒強(qiáng)磁場在固態(tài)相變中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J];材料工程;2009年03期

7 繆成亮;;第九屆固態(tài)相變與凝固及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議在寧波勝利召開[J];材料熱處理學(xué)報;2010年06期

8 ;新書《金屬固態(tài)相變教程》介紹[J];熱處理;2011年02期

9 曹梅青;崔洪芝;孫宏飛;宋強(qiáng);;《金屬固態(tài)相變原理》教學(xué)改革初探[J];科技視界;2012年28期

10 高寧;固態(tài)相變的動力學(xué)模型[J];金屬熱處理學(xué)報;1998年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 邵暉;葛鵬;趙永慶;曾衛(wèi)東;王凱旋;周偉;楊義;;TB6鈦合金降溫時溫度場模擬及固態(tài)相變[A];第十四屆全國鈦及鈦合金學(xué)術(shù)交流會論文集（上冊）[C];2010年

2 陳水源;沈博彥;;Y-PSZ氧化鋯的t'→c'相變化[A];海峽兩岸電子顯微學(xué)研討會論文專集[C];1992年

3 龍木軍;董志華;陳登福;張星;盛俊豪;陳春梅;;連鑄坯固態(tài)相變中奧氏體溶解行為研究[A];第十七屆（2013年）全國冶金反應(yīng)工程學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2013年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 勵志峰;強(qiáng)磁場下AZ91合金固態(tài)相變行為研究[D];上海交通大學(xué);2008年

2 袁泉;機(jī)械驅(qū)動及放電條件下Ti-C-N體系的固態(tài)相變[D];南京航空航天大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 趙萬祺;高壓對Al-20Mg合金固態(tài)相變及力學(xué)性能影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 王薇;特殊形貌氧化鈦及以其前驅(qū)體為模板鈦酸鋰制備與研究[D];大連交通大學(xué);2015年

3 李紀(jì)鋒;單晶鋯固態(tài)相變與熔化特性的分子動力學(xué)模擬研究[D];中國工程物理研究院;2014年

，

本文編號：1006725