發(fā)布時間：2017-05-25 08:29

  本文關鍵詞：基于ABAQUS的7050鋁合金試件淬火溫度場及熱應力場模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自20世紀20年代德國科學家W.桑德爾和K.L.麥斯納發(fā)現Al-Zn-Mg合金經淬火和時效處理后具有很高的強度以來,固溶時效和淬火冷卻技術已成為當今材料強化技術中極具潛力的技術之一,通常作為對零件的內部組織和性能的最后調整,成為保證工件質量的最重要的一道工序。然而人們在通過淬火處理獲得特定的組織以滿足較高的性能和質量要求的同時,往往伴隨著瞬時應力以及熱處理后的殘余應力,這類應力的存在會導致工件變形甚至開裂,對工件的質量和壽命有很大的影響。而淬火冷卻又是一個相當復雜的過程,受多種因素影響,各影響因素之間又相互作用、相互制約,因此傳統(tǒng)的方法不能完整、全面和準確地分析及預測淬火過程的溫度場和熱應力場。 為了深入研究鋁合金材料淬火技術的應用,預測工件淬火后的應力分布情況,本論文綜合分析了淬火冷卻數值模擬技術的研究狀況,借助有限元軟件ABAQUS建立了7050鋁合金工件淬火冷卻過程中溫度場和熱應力場的數值模型,研究了工件淬火冷卻時的溫度場和熱應力場分布,討論了主要計算結果和結論,并對數值模擬結果的誤差來源進行了分析。 研究結果表明：1、ABAQUS有限元分析軟件可實現鋁合金材料淬火冷卻時熱物性參數和高溫力學性能參數非線性情況下溫度場和熱應力場的數值模擬。2、溫度場模擬結果表明,應力框試件冷卻過程存在一個臨界時間tc,當冷卻時間小于tc時刻,細桿比粗桿的冷卻速度快,在tc時刻時,粗桿和細桿溫度差達到最大但冷卻速度相等,當冷卻時間大于tc時刻時,粗桿的冷卻速度大于細桿冷卻速度。3、應力場模擬結果表明,淬火過程中細桿部位經歷從拉應力轉變?yōu)閴簯Φ倪^程,粗桿部位經歷從壓應力轉變?yōu)槔瓚Φ倪^程,并最終呈現細桿壓應力,粗桿拉應力的空間分布特征。此外,在淬火冷卻過程中應力框試件呈逐漸收縮趨勢,淬火開始階段試件表層和心部應力值不斷增大,直至冷卻結束時熱應力值趨于平緩,并達到最大值。
【關鍵詞】：7050鋁合金 數值模擬 應力框 溫度場 熱應力場
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TG166.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-26
• 1.1 引言8-9
• 1.2 國內外高強鋁合金的發(fā)展概況9-10
• 1.3 鋁合金熱處理工藝概述10-12
• 1.3.1 鋁合金的固溶處理10-11
• 1.3.2 鋁合金的時效處理11
• 1.3.3 鋁合金熱處理工藝參數對變形的影響11-12
• 1.3.4 鋁合金熱處理缺陷12
• 1.4 殘余應力12-18
• 1.4.1 殘余應力的研究概況12-14
• 1.4.2 殘余應力的分類14
• 1.4.3 殘余應力的產生原因14-16
• 1.4.4 殘余應力對力學性能的影響16-17
• 1.4.5 殘余應力的調整和消除17
• 1.4.6 殘余應力的測量技術17-18
• 1.5 有限元法在數值計算中的應用18-20
• 1.5.1 有限元法的發(fā)展18-19
• 1.5.2 有限元法的優(yōu)越性和局限性19
• 1.5.3 有限元軟件ABAQUS19-20
• 1.6 熱處理過程中的有限元模擬20-22
• 1.6.1 熱處理數值模擬技術概況20-21
• 1.6.2 耦合傳熱的熱應力場數值模擬21-22
• 1.7 本課題研究的目的及內容22-26
• 1.7.1 課題研究目的22-23
• 1.7.2 研究內容及技術路線圖23-26
• 第二章 淬火時溫度場及熱應力場計算的理論基礎26-38
• 2.1 淬火時溫度場的計算26-28
• 2.1.1 溫度場控制方程26-27
• 2.1.2 溫度場的初始條件27
• 2.1.3 溫度場的邊界條件27-28
• 2.2 淬火時熱應力場的計算28-30
• 2.2.1 熱應力場數值模擬的力學模型28-30
• 2.3 淬火冷卻時的表面換熱系數及確定方法30-33
• 2.3.1 淬冷時的表面換熱系數30-32
• 2.3.2 換熱系數的選定32-33
• 2.4 7050鋁合金試件淬火時的主要熱物性參數33-37
• 2.5 小結37-38
• 第三章 ABAQUS計算淬火冷卻溫度場和熱應力場及結果分析38-54
• 3.1 ABAQUS分析步驟38-39
• 3.2 溫度場的數值模擬39-41
• 3.2.1 ABAQUS軟件計算淬火溫度場的前處理39-41
• 3.3 應力場的數值模擬41-42
• 3.4 溫度場求解結果與分析42-46
• 3.5 熱應力場求解結果與分析46-50
• 3.6 ABAQUS模擬結果的可靠性分析50-51
• 3.7 有限元數值模擬結果誤差分析51-53
• 3.7.1 溫度場模擬過程產生的誤差51-52
• 3.7.2 熱應力場模擬過程產生的誤差52-53
• 3.8 小結53-54
• 第四章 ABAQUS有限元軟件在實際生產中的應用54-60
• 4.1 幾何建模與單元選擇54
• 4.2 溫度場的模擬54-55
• 4.3 熱應力場的模擬55
• 4.4 計算結果與分析55-60
• 4.4.1 溫度場求解結果與分析55-58
• 4.4.2 熱應力場求解結果與分析58-60
• 第五章 結論60-62
• 參考文獻62-66
• 致謝66-68
• 附錄 攻讀碩士期間研究成果68-70

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