本文關(guān)鍵詞：基于元胞自動機(jī)法的TC4-DT鈦合金電子束焊接頭晶粒組織模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：通過對焊縫組織凝固過程的模擬來深入地了解焊接接頭的組織形態(tài),對建立基于焊接接頭細(xì)觀組織形態(tài)的失效模型、分析其在工作中的失效模式來說十分重要。本文運(yùn)用元胞自動機(jī)法(Cellular Automata),以TC4-DT鈦合金電子束焊為對象,模擬了焊縫晶粒生長的過程。為了體現(xiàn)鄰域元胞狀態(tài)對中心元胞生長的影響,對現(xiàn)有的元胞自動機(jī)模型中有關(guān)固相率和溶質(zhì)分配的算法進(jìn)行修正。運(yùn)用改進(jìn)模型對均勻溫度場下的等軸晶生長實(shí)現(xiàn)了動態(tài)模擬。模擬結(jié)果與晶粒生長動力學(xué)過程吻合較好,模擬所得的晶粒生長指數(shù)與理論值十分接近,而采用同樣方法對均勻溫度場下柱狀晶生長的模擬結(jié)果也達(dá)到了較好的效果。在以上工作基礎(chǔ)上,完成了對TC4-DT電子束焊縫溫度場的模擬,并將元胞自動機(jī)模型與宏觀溫度場耦合,對焊縫斷面組織生長進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果顯示:熔合線附近有大量形核晶粒,經(jīng)過競爭生長后形成了以粗大柱狀晶為主的組織;元胞網(wǎng)格尺寸越小,模擬的晶粒組織的形態(tài)越精確。論文最后將TC4-DT電子束焊焊縫晶粒生長模擬結(jié)果與實(shí)際電子束焊焊縫金相組織進(jìn)行了對比,結(jié)果顯示:焊縫整體組織模擬結(jié)果與實(shí)際焊縫組織不僅在形態(tài)上較為接近,在柱狀晶數(shù)量、平均柱狀晶尺寸、最大和最小柱狀晶尺寸兩者也十分接近。
【關(guān)鍵詞】：微觀組織 晶粒生長 元胞自動機(jī) 電子束焊 柱狀晶
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V263;TG456.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注釋表10-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 工程背景11-12
• 1.2 常用材料微觀組織模擬方法12-16
• 1.2.1 確定性方法12-13
• 1.2.2 隨機(jī)性方法13-15
• 1.2.3 相場法15-16
• 1.3 電子束焊接熔池凝固特點(diǎn)16-17
• 1.4 焊接接頭組織模擬現(xiàn)狀17-18
• 1.5 本論文研究的內(nèi)容和工作18-20
• 第二章TC4-DT電子束焊接熔池晶粒生長模型研究20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 電子束焊晶粒形核和生長理論20-25
• 2.2.1 晶粒形核20-21
• 2.2.2 熔池晶粒生長21
• 2.2.3 TC4-DT鈦合金電子束焊晶粒生長模型21-25
• 2.3 TC4-DT鈦合金電子束焊熔池晶粒尖端生長動力學(xué)25-32
• 2.3.1 過冷度25-26
• 2.3.2 溶質(zhì)擴(kuò)散26-27
• 2.3.3 枝晶尖端生長速度27-28
• 2.3.4 單位時(shí)間步長的選取28-29
• 2.3.5 固相率29-31
• 2.3.6 界面曲率的計(jì)算31-32
• 2.4 小結(jié)32-33
• 第三章TC4-DT電子束焊接溫度場的計(jì)算與分析33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 電子束焊接傳熱過程33-34
• 3.3 TC4-DT電子束焊有限元計(jì)算34-37
• 3.3.1 TC4-DT材料參數(shù)的確定34-35
• 3.3.2 電子束焊接熱源模型35-36
• 3.3.3 TC4-DT焊接件模型及網(wǎng)格劃分36-37
• 3.3.4 邊界條件37
• 3.4 TC4-DT電子束焊溫度場計(jì)算結(jié)果與分析37-40
• 3.5 小結(jié)40-41
• 第四章TC4-DT電子束焊接熔池晶粒生長模擬41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 TC4-DT電子束焊元胞自動機(jī)模型41-43
• 4.2.1 元胞狀態(tài)的定義41
• 4.2.2 元胞空間和鄰域41-42
• 4.2.3 元胞演變規(guī)則42-43
• 4.3 鈦合金電子束焊縫凝固的元胞自動機(jī)模型中的一些假設(shè)43
• 4.4 模擬的參數(shù)和初始條件43-44
• 4.5 焊接熔池等軸晶組織模擬44-48
• 4.5.1 等軸晶生長過程模擬44-45
• 4.5.2 等軸晶生長模擬分析與討論45-48
• 4.6 電子束焊接熔池柱狀晶組織模擬48-54
• 4.6.1 均勻溫度場下柱狀晶模擬48-49
• 4.6.2 非均勻溫度場下柱狀晶模擬與分析49-54
• 4.7 小結(jié)54-55
• 第五章 焊縫晶粒生長模型的驗(yàn)證與分析55-62
• 5.1 TC4-DT 鈦合金電子束焊接接頭金相組織分析55-57
• 5.2 焊縫組織 CA 模擬結(jié)果與實(shí)際金相組織對比57-61
• 5.3 小結(jié)61-62
• 第六章 總結(jié)62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的論文68

【相似文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于元胞自動機(jī)法的TC4-DT鈦合金電子束焊接頭晶粒組織模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：289689