為了深入研究金屬及合金淬火技術(shù)的理論及應(yīng)用情況，提高金屬及合金工件的淬火質(zhì)量，預(yù)測(cè)工件淬火后的性能，定量研究金屬及合金的淬火過(guò)程，為金屬及合金高壓氣體淬火數(shù)值模擬的理論研究做些基礎(chǔ)工作，論文將材料科學(xué)、力學(xué)、傳熱學(xué)和計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)等學(xué)科相結(jié)合，從45鋼、T10鋼、9SiCr鋼和W18Cr4V鋼四種典型金屬及合金在清水、錠子油和高壓氮?dú)庵写慊鸬膶?shí)驗(yàn)出發(fā)，對(duì)金屬及合金常規(guī)淬火和高壓氣體淬火過(guò)程進(jìn)行了理論研究和數(shù)值模擬。 論文從常規(guī)淬火工藝和高壓氣體淬火工藝的工業(yè)應(yīng)用情況出發(fā)，綜合分析了淬火過(guò)程數(shù)值模擬的研究狀況、淬火時(shí)工件內(nèi)部相變數(shù)值模擬的研究情況、表面綜合換熱系數(shù)的計(jì)算情況、淬火冷卻溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬情況；主要研究了金屬及合金工件淬火時(shí)非線性導(dǎo)熱的基本情況和相關(guān)的數(shù)學(xué)模型；模擬計(jì)算了金屬及合金工件淬火時(shí)工件內(nèi)相成分變化情況和相變潛熱釋放量；計(jì)算了工件淬火時(shí)的表面綜合換熱系數(shù)；研究了金屬及合金工件的淬冷溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)；測(cè)試了工件在多種淬火介質(zhì)中淬火時(shí)的冷卻曲線、工件淬火后的硬度和殘余應(yīng)力；觀測(cè)了淬火后工件中的微觀組織；比較分析了不同材料在不同介質(zhì)中淬火時(shí)的情況，討論了主要研... 

【文章來(lái)源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁(yè)數(shù)】：296 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 常規(guī)淬火工藝概述
    1.2 高壓氣體淬火技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 高壓氣體淬火的特點(diǎn)
        1.2.2 高壓氣體淬火設(shè)備的發(fā)展情況
        1.2.3 影響高壓氣體淬火技術(shù)的主要因素
        1.2.4 高壓氣體淬火技術(shù)的經(jīng)濟(jì)因素
    1.3 淬火過(guò)程數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 淬火過(guò)程計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)
        1.3.2 淬火過(guò)程中淬火工件內(nèi)部相變情況的數(shù)值模擬
        1.3.3 淬火時(shí)表面綜合換熱系數(shù)的計(jì)算
        1.3.4 淬火時(shí)瞬態(tài)溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬
        1.3.5 淬火熱應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬和殘余應(yīng)力測(cè)試
        1.3.6 工件淬火后部分力學(xué)性能的數(shù)值模擬
    1.4 金屬及合金高壓氣體淬火的應(yīng)用和研究情況
        1.4.1 工業(yè)應(yīng)用情況
        1.4.2 高壓氣體淬火數(shù)值模擬研究情況
    1.5 論文研究課題的提出
        1.5.1 課題的背景
        1.5.2 課題的來(lái)源
        1.5.3 選題的依據(jù)及意義
    1.6 論文的總體思路和主要研究?jī)?nèi)容
        1.6.1 論文的總體思路
        1.6.2 論文的工作和主要任務(wù)
        1.6.3 論文研究工作的創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 淬火時(shí)熱傳導(dǎo)的基本原理和數(shù)學(xué)模型
    2.1 淬火過(guò)程熱傳導(dǎo)基本原理
        2.1.1 淬火時(shí)熱傳導(dǎo)方程的建立
        2.1.2 淬火過(guò)程的定解問(wèn)題與定解條件
        2.1.3 金屬及合金淬火時(shí)的初始條件
        2.1.4 金屬及合金淬火時(shí)的邊界條件
        2.1.5 金屬及合金的熱物理性能參數(shù)
        2.1.6 金屬及合金淬火時(shí)相變潛熱的計(jì)算
    2.2 導(dǎo)熱正問(wèn)題和逆問(wèn)題
        2.2.1 導(dǎo)熱正問(wèn)題與逆問(wèn)題的概念
        2.2.2 金屬及合金工件淬火時(shí)導(dǎo)熱問(wèn)題的分析
    2.3 求解淬火時(shí)非線性熱傳導(dǎo)逆問(wèn)題的方法
        2.3.1 主要方法概述
        2.3.2 有限差分法求解非線性導(dǎo)熱逆問(wèn)題
        2.3.3 有限單元法求解非線性導(dǎo)熱逆問(wèn)題
        2.3.4 逆解法求解非線性導(dǎo)熱逆問(wèn)題的思路
    2.4 淬火時(shí)非線性熱傳導(dǎo)控制方程組的差分格式
        2.4.1 非線性熱傳導(dǎo)方程的有限差分格式
        2.4.2 淬火時(shí)換熱邊界條件的差分格式
        2.4.3 淬火時(shí)非線性熱傳導(dǎo)控制方程組的有限差分格式
        2.4.4 淬火時(shí)非線性熱傳導(dǎo)控制方程組有限差分格式的穩(wěn)定性
    2.5 淬火時(shí)非線性導(dǎo)熱逆問(wèn)題的泛函及變分原理
        2.5.1 建立泛函的原理
        2.5.2 圓柱體試件淬火時(shí)非線性導(dǎo)熱問(wèn)題的泛函存在條件
        2.5.3 金屬及合金圓柱體試件淬火時(shí)導(dǎo)熱問(wèn)題的泛函
        2.5.4 金屬及合金圓柱體試件淬火時(shí)導(dǎo)熱問(wèn)題的變分原理
    2.6 本章小結(jié)
第三章 淬火冷卻曲線及淬火后材料部分性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)
    3.1 金屬及合金淬火冷卻曲線的測(cè)試實(shí)驗(yàn)
        3.1.1 淬火時(shí)冷卻曲線的計(jì)算機(jī)自動(dòng)采樣測(cè)試系統(tǒng)
        3.1.2 淬火實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)材料
        3.1.3 實(shí)驗(yàn)試件及儀器
        3.1.4 淬火實(shí)驗(yàn)方法及過(guò)程
        3.1.5 淬火冷卻曲線的測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.1.6 淬火冷卻曲線測(cè)試結(jié)果分析
        3.1.7 淬火時(shí)平均冷卻速度的測(cè)算結(jié)果與分析
    3.2 金屬及合金試件淬火后部分性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)
        3.2.1 淬火后試件金相的測(cè)試分析
        3.2.2 淬火后試件硬度的測(cè)試分析
        3.2.3 淬火后試件表面質(zhì)量的評(píng)價(jià)與分析
        3.2.4 淬火后試件中殘余應(yīng)力的測(cè)試分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 淬火時(shí)固態(tài)相變理論和相成分計(jì)算模型
    4.1 淬火時(shí)的固態(tài)相變理論
        4.1.1 淬火時(shí)金屬及合金材料中的相變類型
        4.1.2 金屬及合金淬火時(shí)的相變分析
        4.1.3 相變動(dòng)力學(xué)
    4.2 淬火時(shí)工件內(nèi)相成分模擬計(jì)算的數(shù)學(xué)模型
        4.2.1 連續(xù)冷卻的數(shù)學(xué)模型Ⅰ
        4.2.2 連續(xù)冷卻的數(shù)學(xué)模型Ⅱ
        4.2.3 兩種數(shù)學(xué)模型的比較分析
    4.3 相成分模擬計(jì)算的實(shí)現(xiàn)途徑
        4.3.1 相成分模擬計(jì)算的結(jié)果
        4.3.2 相成分模擬計(jì)算結(jié)果分析
        4.3.3 相成分模擬計(jì)算準(zhǔn)確性及可行性分析
    4.4 相變潛熱釋放量的模擬計(jì)算
    4.5 本章小結(jié)
第五章 淬火時(shí)表面綜合換熱系數(shù)的分析與計(jì)算
    5.1 淬火時(shí)表面綜合換熱系數(shù)的求解原理
    5.2 逆求解法計(jì)算淬火時(shí)表面綜合換熱系數(shù)
        5.2.1 表面綜合換熱系數(shù)增量的導(dǎo)出
        5.2.2 淬火時(shí)表面綜合換熱系數(shù)的計(jì)算過(guò)程
        5.2.3 表面換熱系數(shù)的計(jì)算結(jié)果
    5.3 淬火時(shí)表面綜合換熱系數(shù)測(cè)算結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 淬火冷卻溫度場(chǎng)的計(jì)算分析
    6.1 有限差分法計(jì)算淬冷溫度場(chǎng)
        6.1.1 淬冷溫度場(chǎng)的差分計(jì)算格式
        6.1.2 有限差分法計(jì)算淬冷溫度場(chǎng)的結(jié)果
    6.2 有限單元法計(jì)算淬冷溫度場(chǎng)
        6.2.1 淬冷溫度場(chǎng)的有限元基本列式
        6.2.2 自編有限元程序求解淬冷溫度場(chǎng)
    6.3 ANSYS軟件分析計(jì)算淬冷溫度場(chǎng)
        6.3.1 ANSYS軟件簡(jiǎn)介
        6.3.2 ANSYS軟件計(jì)算淬冷溫度場(chǎng)時(shí)的前處理
        6.3.3 ANSYS分析計(jì)算淬冷溫度場(chǎng)的結(jié)果
    6.4 不同方法計(jì)算淬冷溫度場(chǎng)結(jié)果的分析
    6.5 本章小結(jié)
第七章 淬火時(shí)熱應(yīng)力場(chǎng)和殘余應(yīng)力的模擬計(jì)算
    7.1 金屬及合金淬火熱應(yīng)力場(chǎng)的本構(gòu)關(guān)系
        7.1.1 彈性應(yīng)變?cè)隽?br>        7.1.2 塑性應(yīng)變?cè)隽?br>        7.1.3 熱應(yīng)變?cè)隽?br>        7.1.4 相變應(yīng)變?cè)隽?br>        7.1.5 金屬及合金淬火時(shí)增量型應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
    7.2 淬火熱應(yīng)力場(chǎng)的定解條件
    7.3 材料及邊界非線性的處理
    7.4 淬火熱應(yīng)力場(chǎng)的求解和計(jì)算結(jié)果分析
        7.4.1 求解淬火熱應(yīng)力場(chǎng)時(shí)的前處理
        7.4.2 淬火熱應(yīng)力場(chǎng)ANSYS有限元軟件求解結(jié)果
        7.4.3 淬火熱應(yīng)力場(chǎng)模擬計(jì)算結(jié)果的分析
    7.5 工件淬火后殘余應(yīng)力的研究及淬火熱應(yīng)力場(chǎng)的驗(yàn)證
    7.6 本章小結(jié)
第八章 結(jié)果分析與討論
    8.1 論文研究?jī)?nèi)容的主要結(jié)果與結(jié)論
    8.2 論文的創(chuàng)新性研究?jī)?nèi)容
    8.3 論文中存在的不足
    8.4 金屬及合金高壓氣體淬火技術(shù)的應(yīng)用前景
    8.5 部分問(wèn)題的探討
        8.5.1 實(shí)驗(yàn)研究中部分問(wèn)題的探討
        8.5.2 數(shù)值模擬計(jì)算中部分問(wèn)題的探討
    8.6 需要進(jìn)一步深入的研究工作
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄A（ANSYS軟件分析計(jì)算淬冷溫度場(chǎng)的命令流程序）
附錄B（ANSYS軟件分析計(jì)算淬冷熱應(yīng)力場(chǎng)的命令流程序）
附錄C（45鋼試件2.0MPa氮?dú)獯慊饡r(shí)熱應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果）
附錄D（攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表和完成的學(xué)術(shù)論文目錄）
附錄E（攻讀博士學(xué)位期間作為主要成員參加的科研工作）


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Solution of an Inverse Problem of Heat Conduction of 45 Steel with Martensite Phase Transformation in High Pressure during Gas Quenching[J]. Heming CHENG, Tianchun HE and Jianbin XIEDepartment of Engineering Mechanics, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China.  Journal of Materials Science & Technology. 2002(04)
[2]鋼淬火時(shí)非線性熱問(wèn)題的研究[J]. 謝建斌,程赫明,何天淳.  桂林工學(xué)院學(xué)報(bào). 2001(03)



本文編號(hào)：3023263