大型鑄件宏觀偏析的消除仍然是當(dāng)前鑄造工程的難點(diǎn),要想真正解決此難題,必須把宏觀場(chǎng)與微觀組織在鑄件全域內(nèi)進(jìn)行真實(shí)耦合,選擇合適的微觀組織數(shù)值模型是解決該問(wèn)題的關(guān)鍵,本研究即針對(duì)該問(wèn)題展開(kāi)研究。首先,在前人關(guān)于CA（元胞自動(dòng)機(jī)）研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)其中的KGT模型提出了一種新的捕獲模型,根據(jù)枝晶尖端的生長(zhǎng)長(zhǎng)度來(lái)對(duì)鄰居元胞進(jìn)行選擇性捕獲,該模型能夠有效地消除元胞的各向異性,彌補(bǔ)Zigzag模型中在捕獲液態(tài)元胞時(shí)容易出現(xiàn)丟失現(xiàn)象的缺陷。其次,對(duì)CA方法的另一種生長(zhǎng)模型即溶質(zhì)擴(kuò)散控制模型也進(jìn)行了研究,并予以程序?qū)崿F(xiàn)。溶質(zhì)擴(kuò)散模型的基本原理是,在凝固過(guò)程中,界面元胞通過(guò)不斷地向鄰居液相元胞排出溶質(zhì)而完成進(jìn)一步生長(zhǎng)。本文的程序模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合。在上述兩種CA模型的基礎(chǔ)上,為了判定KGT模型和溶質(zhì)擴(kuò)散模型哪個(gè)更適合于宏觀偏析的計(jì)算,在同一溫度場(chǎng)下（先不考慮流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)）,提出了三個(gè)判斷準(zhǔn)則:1)能夠模擬出CET轉(zhuǎn)化過(guò)程;2)能夠計(jì)算出二次枝晶（便于預(yù)測(cè)A型偏析和V型偏析）;3)能夠較準(zhǔn)確地計(jì)算枝晶生長(zhǎng)過(guò)程中的溶質(zhì)分布。根據(jù)上述三個(gè)準(zhǔn)則,通過(guò)對(duì)鋁銅合金鑄錠的微觀組織模擬的對(duì)比,發(fā)現(xiàn):1)在元胞為... 

【文章來(lái)源】：河北工業(yè)大學(xué)天津市 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
        1.1.1 課題的研究背景
        1.1.2 課題的研究意義
    1.2 凝固過(guò)程微觀組織的數(shù)值模擬方法
    1.3 元胞自動(dòng)機(jī)法的發(fā)展歷程
        1.3.1 元胞自動(dòng)機(jī)法在國(guó)外的發(fā)展
        1.3.2 元胞自動(dòng)機(jī)法在國(guó)內(nèi)的發(fā)展
    1.4 本課題的研究目的、研究?jī)?nèi)容、研究思路
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究?jī)?nèi)容
        1.4.3 研究思路
    1.5 本章小結(jié)
第二章 鑄錠凝固過(guò)程中宏微觀耦合的數(shù)學(xué)模型
    2.1 溫度場(chǎng)模型
        2.1.1 熱量傳輸?shù)幕痉绞?br>        2.1.2 宏觀溫度場(chǎng)計(jì)算
        2.1.3 微觀溫度場(chǎng)計(jì)算
        2.1.4 宏微觀溫度場(chǎng)耦合
    2.2 形核模型
    2.3 生長(zhǎng)及捕獲模型
        2.3.1 過(guò)冷度的分析
        2.3.2 KGT生長(zhǎng)及其捕獲模型
        2.3.3 溶質(zhì)擴(kuò)散控制生長(zhǎng)及其捕獲模型
    2.4 溶質(zhì)場(chǎng)模型
        2.4.1 溶質(zhì)擴(kuò)散模型
        2.4.2 溶質(zhì)再分配模型
    2.5 本章小結(jié)
第三章 面向宏觀偏析計(jì)算的微觀組織CA模型的確定
    3.1 實(shí)驗(yàn)原理與過(guò)程
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)原理
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
    3.2 模擬計(jì)算
        3.2.1 模擬參數(shù)設(shè)置
        3.2.2 溫度場(chǎng)模擬
        3.2.3 兩種生長(zhǎng)模型微觀網(wǎng)格為 100μm×100μm時(shí)的模擬結(jié)果分析
        3.2.4 兩種生長(zhǎng)模型微觀網(wǎng)格為 10μm×10μm時(shí)的模擬結(jié)果分析
    3.3 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
    3.4 本章小結(jié)
第四章 帶二次枝晶臂的枝晶定向凝固過(guò)程研究
    4.1 澆注溫度的影響
    4.2 熔體內(nèi)部形核過(guò)冷度的影響
    4.3 冷卻速率的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一個(gè)新的用于元胞自動(dòng)機(jī)模擬微觀組織的溶質(zhì)分配模型及其計(jì)算驗(yàn)證[J]. 李日,沈煥弟,馮長(zhǎng)海,潘紅,馮傳寧.  物理學(xué)報(bào). 2013(18)
[2]三維枝晶生長(zhǎng)數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(英文)[J]. 石玉峰,許慶彥,柳百成.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(11)
[3]基于改進(jìn)元胞自動(dòng)機(jī)模型的三元合金枝晶生長(zhǎng)的數(shù)值模擬[J]. 石玉峰,許慶彥,柳百成.  物理學(xué)報(bào). 2012(10)
[4]基于MeshTV界面重構(gòu)算法的二元合金自由枝晶生長(zhǎng)元胞自動(dòng)機(jī)模型[J]. 魏雷,林鑫,王猛,黃衛(wèi)東.  物理學(xué)報(bào). 2012(09)
[5]對(duì)流作用下枝晶形貌演化的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究[J]. 石玉峰,許慶彥,柳百成.  物理學(xué)報(bào). 2011(12)
[6]三維溶質(zhì)枝晶生長(zhǎng)數(shù)值模擬[J]. 潘詩(shī)琰,朱鳴芳.  物理學(xué)報(bào). 2009(S1)
[7]純物質(zhì)枝晶凝固的元胞自動(dòng)機(jī)模型[J]. 單博煒,林鑫,魏雷,黃衛(wèi)東.  物理學(xué)報(bào). 2009(02)
[8]CA-LBM模型模擬自然對(duì)流作用下的枝晶生長(zhǎng)[J]. 楊朝蓉,孫東科,潘詩(shī)琰,戴挺,朱鳴芳.  金屬學(xué)報(bào). 2009(01)
[9]元胞自動(dòng)機(jī)模型模擬枝晶一次間距的選擇[J]. 單博煒,黃衛(wèi)東,林鑫,魏雷.  金屬學(xué)報(bào). 2008(09)
[10]鑄造鎂合金的枝晶生長(zhǎng)模擬[J]. 劉志勇,許慶彥,柳百成.  金屬學(xué)報(bào). 2007(04)

博士論文
[1]基于胞元自動(dòng)機(jī)方法的凝固過(guò)程微觀組織數(shù)值模擬[D]. 陳晉.東南大學(xué) 2005
[2]金屬凝固過(guò)程微觀模擬研究[D]. 王同敏.大連理工大學(xué) 2000

碩士論文
[1]Al-Si合金凝固組織的數(shù)值模擬[D]. 陳光友.武漢科技大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3601769