45钢交流闪光对焊焊接热影响区晶粒长大的数值模拟

基于45钢轴对称件交流闪光对焊过程的实测温度场和焊接热循环曲线的拟合处理,结合Monte Carlo(MC)算法确定的模拟模型常数,建立了焊接热影响区晶粒长大的模拟时间tMCS与实际时间t、温度T之间的关系,用MC方法模拟了焊接热影响区的晶粒长大。结果表明:在相同的tMCS值下,MC模拟热循环过程后晶粒平均尺寸约为等温加热转变过程后晶粒尺寸的70%左右;焊接热循环加热阶段后的晶粒尺寸仅为最终晶粒尺寸的25%~30%;模拟值与试验结果基本吻合。

正常晶粒长大的遗传算法模拟

引入遗传算法模拟正常晶粒长大过程,基于正常晶粒长大动力学和能量最小原理,建立晶粒长大的对应遗传规则和能量最小的适应度函数。该算法模拟结果表明:系统的晶界总周长和系统晶界能随着遗传代数的传递不断减少,系统的热力学状态趋于稳定;在5 000 GAS前后阶段的晶粒长大指数n分别为0.477和0.414,与理论值0.500相近,与正常晶粒长大的动力学规律较符合;晶粒半径分布具有Weibull函数拓朴结构形式,平均晶粒边数为5.923。遗传算法可以根据实际晶粒长大过程的约束条件对遗传规则和适应度函数进行设置,因而具有良好的柔性。

45钢交流闪光对焊焊接热影响区晶粒长大的遗传算法

引入遗传算法模拟了基于45钢交流闪光对焊焊接的实测温度场的焊接热影响区的奥氏体晶粒长大演化过程.应用遗传算法模拟晶粒长大时,同时考虑了系统能量最低和晶界向曲率半径方向迁移两大要素.该焊接热影响区的粗晶区和细晶区实测平均晶粒半径r分别为54.30,13.58μm,与遗传算法模拟所得的平均晶粒半径51.50μm和16.29μm结果相近.遗传算法模拟结果表明了焊接热循环过程中存在的温度梯度,使得焊接热影响区中的晶粒长大平均半径r仅为整体加热时晶粒平均半径r的66.8%.

轴对称件闪光对焊的温度场分布、组织和性能研究

利用正交试验法确定了45钢的闪光对焊轴对称件焊接工艺。通过温度场的测定及焊接接头的金相组织观察,明确了焊接接头的轴向指数温度场分布规律和径向抛物线型的温度分布规律及其组织转变情况,力学性能测试结果表明,焊接接头的抗拉强度高于母材,而其塑性较母材差。

MC方法模拟晶粒长大的改进算法和晶粒数统计的研究

基于材料等温下所有晶粒长大的同步性,认为单元进行再取向尝试时采用随机提取更符合物理模型,且所有单元全部提取并完成一次再取向尝试记为一个MCS,弥补了以往模拟中采用逐一提取单元的不足。晶粒长大模拟结果符合大晶粒不断变大且有相似性,小晶粒的无规则随机变小的规律。采用了对晶粒个数、面积的精确统计算法,得出晶粒长大指数达到0.48～0.51。

轴对称件闪光对焊温度场有限元分析

基于闪光对焊焊接过程的有限元分析,建立了模拟轴对称件温度场的二维热电直接耦合简化模型,分析了接触电阻及相变潜热在模拟过程中的处理方法。整个有限元模拟分析表明,可得到闪光对焊焊接加热过程任一时刻温度分布及任一位置焊接热循环;模拟与实测结果基本相吻合。