基于Gleeble热模拟机的GH2674合金变形行为研究

基于Gleeble材料热模拟试验机,对GH4169合金动态拉伸变形行为进行研究。实验表明,GH2674合金在热变形过程中应变速率比温度对其变形行为影响大,且真应力-真应变曲线在不同应变速率下随温度和应变的不同,变化规律不同,而且差异较大。在应变速率为0.1 s-1的晶粒比应变速率为10 s-1的晶粒形状等轴性好,结构均匀好,晶界分布平直、规则。

Gleeble热模拟在S32750奥氏体-铁素体双相钢中的热塑性应用研究

利用Gleeble试验机研究S32750双相钢(/%:0.20C,25.50Cr,7.05Ni,3.50Mo,0.28N)区铸态和固溶态柱状晶和等轴晶区在1000-1200℃的热塑性,表明得出该钢的延伸率和断面收缩率在1100-1150℃最佳。通过电镜分析,在1000-1050℃S32750钢呈脆性断裂,在1050-1150℃呈塑性断裂,在1150-1200℃为沿晶断裂。S32750钢1000-1050℃时裂纹沿相界,1150-1200℃时裂纹沿晶界。综合热模拟试验,确定S32750钢的最佳热塑性温度为1150-1200℃。

不同型号Gleeble热模拟试验机比对试验

采用集团有限公司技术研究院Gleeble2000D型热模拟试验机和中国钢研科技集团有限公司Gleeble1500型和Gleeble3800型热模拟试验机进行了动态再结晶、静念再结晶和相变比对试验。结果表明，采用Gleeble2000D型热模拟试验机测得的静念再结晶曲线存在波动和形态异常现象，但其与Gleeble1500型和Gleeble3800型热模拟试验机测得的动态再结晶和静态再结晶试验规律一致；无论动态相变还是静念相变，采川Gleeble3800型热模拟试验机测得的相变温度均高于Gleeble2000D型热模拟试验机。

第六届全国材料与热加工物理模拟及数值模拟学术会议暨第三届Gleeble热模拟技术交流会征文通知(第2轮)

第六届材料与热加工物理模拟及数值模拟学术会议暨第三届Gleeble热模拟技术交流会将于2015年9月16-19日在湖北宜昌举行,本次学术会议活动内容丰富、形式多样,届时将有来自国内外专家、企业家约200余人出席活动。大会除进行学术交流外,还要招募材料与热加工物理模拟与数值模拟国际联合会会员,为参加明年材料与热加工物理模拟与数值模拟国际会议进行筹备。

“第六届全国材料与热加工物理模拟及数值模拟学术会议暨第三届Gleeble热模拟技术交流会”征文通知(第3轮)

物理模拟及数值模拟是使材料科学研究由＂经验＂走向＂科学＂,由＂定性＂走向＂定量＂的桥梁。物理模拟可以省时、省钱、高效地揭示新材料研制及其热加工过程中材料组织及性能的变化规律;数值模拟可以描述与设计诸多难以用实验方法去展示的科学问题。因此世界各国都非常重视物理模拟和数值模拟技术的开发与推广,并成为21世纪材料科学研究的主要方法和手段之一。

多模式组合的居住区绿地对热环境影响的模拟研究

居住区作为城镇居民三生活动最主要的空间单元,其热环境质量直接决定了小区内居民的舒适感和幸福度.本文在归纳总结城镇居住区绿地组合模式的基础上,基于非静力流体力学技术和热力学原理,耦合有限差分及交替方向隐式算法对小区范围内不同模式结构组合的绿地生态系统进行热效应模拟研究,通过对比分析不同模式组合的绿地系统热环境效应特征,探寻多模式组合下的居住区绿地与局地热环境间的交互关系.结果表明:在相同的模拟条件下,“中心+宅间”绿地组合模式的热环境效应最好,“组团+宅间”模式次之,“宅间”模式热环境效应最差;模拟区域内三种绿地组合模式的最高最低温度差分别为2.36、2.31和2.34℃,且温度自西南向东北方呈现圈层式分布特征;多绿植类型的组合模式对局地热环境的改善效果依次为:草+灌+乔>草+乔>草+灌>草,灌木对绿地热环境舒适度的改善效果不显著.该研究能够为居住区绿地规划设计与实践提供科学参考.

干热岩压裂储层布井方式优选数值模拟

增强型地热系统(EGS)是从干热岩储层中提取热能的重要手段,而布井方式是影响其采热效果的关键因素,目前开展的布井方式研究较少考虑压裂储层开采模型的影响。建立了干热岩压裂储层采热的数值模型,通过不同位置的基质岩体温度下降幅度、热提取率、采出温度和采热功率对比分析了4种不同的布井方式对EGS采热性能的影响。结果表明:相较于直井,水平井的流体热交换的面积更大,能充分开发裂缝间的热量。在生产30 a时,考虑水力压裂裂缝连通的情况下,水平井一注两采模型的采热效率最高,其在垂直于井方向上温度波及范围约690 m,基质岩体平均温度下降38.09 K,热提取率为24.42%,采热功率为3.5 MW。研究成果为提高地热系统产热量、实现干热岩高效可持续开发提供了理论参考。

项目式教学在焊接热过程数值模拟课程中的实践

为了满足新工科教育对培养新型工科人才的需求,提高材料成型与控制工程(焊接)专业的教学质量,夯实学生的学科理论基础,培养学生的专业理论分析能力,以焊接热过程数值分析课程为研究对象,开展了项目式教学探索。将焊接热过程理论与流体动力学(CFD)理论和工具软件融合起来,开展了融合理论学习与数值模拟试验为一体的项目式教学探索。以典型熔焊工艺钨极氩弧焊熔池为分析对象,设计了熔池数值模拟模型,分别从材料属性、焊接参数、热源模型等方面分析了熔池热过程,完成数据分析和理论探讨。基于项目式教学模式,加强学生与教师的全过程互动,驱动学生自主学习,培养学生利用先进工具软件解决工程实际问题的能力,有利于培养具备厚实理论基础和实践能力的焊接人才。

不锈钢板式热沉传热特性的实验与模拟研究

目的 研究流量、胀高及焊点排布方式对不锈钢板式热沉传热特性的影响。方法 搭建实验平台,加工出结构参数不同的板式热沉实验件,同时采用静力隐式算法建立相应的几何模型,通过实验与数值模拟相结合的方法,研究流量、胀高和焊点排布方式的变化对板式热沉热阻的影响规律,并分析热沉流道内部流场状态。结果 首先计算了6个工况下的热阻,发现实际换热量为540 W时,数值模拟与实验结果的最大相对误差不大于25%。然后分析了误差来源,最后得到了热沉全流道速度场与温度场的分布情况。结论 实验与模拟结果有较好的符合程度,证明了数值模拟方法的可靠性。在换热量相同时,板式热沉的热阻随流量与胀高的增大而减小,焊点为菱形排布的热沉传热性能相对更好。板式热沉内部的流场具有周期性,焊点使流体扰动增强,并形成射流和旋涡,起到了强化传热的效果。

石蜡与低熔点合金双级联相变材料强化板翅式散热器换热性能的数值模拟

相变散热技术可以通过相变材料的物态变化,有效吸收或释放热量,从而实现被动式热管理。本文建立了一种板翅式相变散热器的结构模型,研究级联相变技术的相变传热过程及优化传热性能的措施,重点分析了相变材料(PCM)的组合方式、翅片结构以及不同的PCM体积比工况对相变散热器传热性能的影响。研究结果表明,改变PCM的组合方式对相变材料传热过程有显著影响,对于采用双PCM的级联相变散热器,PCM1和PCM2呈相变温度递减排列具备更优的热管理性能;当翅片数为16时,具备更低的工作温度,并且相比于四翅片结构的相变散热单元,两种级联PCM组合的相变散热单元的凝固时间分别缩短了25.3%和22.5%。因此,当翅片数为16及翅片厚度为0.5 mm时,热管理性能较优;采用石蜡和低熔点合金材料,当PCM体积比为1∶2时,两个临界温度下的热管理时间分别延长了17.2%和15%,温升速率也随着低熔点合金所占体积增多而逐渐减小,综合考虑热管理时间和温升速率,可知PCM体积比为1∶2时级联相变散热器的热管理性能较优。

Gleeble热机械模拟试验中焦耳效应的数值模拟和试验验证

为了提高Gleeble动态试验数值模拟的精度,考虑焦耳效应所产生的温度场,利用Abaqus建立了帽型试样热电耦合的有限元模拟。使用简化的长方体试样进行Abaqus有限元模拟和相同参数条件下的Gleeble试验,其结果基本一致,表明该模拟可以相当预测焦耳效应的温度场分布情况。模拟帽型试样在Gleeble试验机上的加热过程,获得了动态试验开始时试样内部的温度分布,其结果可作为应力分析阶段的定义温度场。此外,特别扩展分析了Gleeble验证试验中材料相变温度的测定。

柔性复合相变材料用于锂离子电池热管理的效果模拟研究

以石蜡为相变材料、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物为弹性载体、石墨烯为导热增强剂,制备了一种柔性复合相变材料(FCPCM),对FCPCM用于锂离子电池热管理的效果进行了模拟研究。结果表明:与空气自然对流热管理手段相比,将FCPCM贴敷于锂离子电池表面进行被动式控温,可使锂离子电池表面中心最高温度至少降低1.89℃;在一定范围内增大FCPCM的导热系数和厚度,可减小电池表面中心最高温度和电池厚度方向的温差;FCPCM与锂离子电池之间的接触热阻也明显影响热管理效果,随着接触热阻增大,热管理效果下降。

织物-空气层-皮肤三维结构建模及其传热模拟

热防护服装是消防员面对火灾环境的重要屏障,为分析织物组织对其热防护能力的影响,构建了消防服外层阻燃织物的三维几何模型,并考虑实际着装状态建立“织物-空气层-皮肤”流固耦合传热模型。根据实验结果验证模型,并选取外界环境、织物组织结构及纱线导热系数进行参数研究,对比织物表面温度分布及真皮层热流密度、温度变化曲线。结果表明,该模型能较好地拟合实验结果,随着热暴露峰值温度的上升及纱线宽度的增大,纱线表面温度、真皮层热流密度、真皮层温度均上升。纱线的导热系数对真皮层温度影响较小。纱线宽度对真皮层温度的影响与热环境相关。有必要针对热暴露环境设计织物结构,在保障热防护性能的同时减小热防护服装质量,降低消防员热应激。

用Gleeble 1500模拟IF钢汽车薄板热轧过程

通过限制热压缩试样外端区参与塑性变形的改进措施,解决了模拟连轧过程中应变速率低、总应变程度不足的问题,在实验室成功地模拟了武钢 IF 钢热轧过程。实践表明,本方法有效、正确,为今后研究 IF 钢热轧过程所涉及的各种问题创造了有利条件。

铜合金的Gleeble热模拟试验探讨

铜合金由于延展性好、耐磨损、导热性和导电性高等特点,广泛应用于电力、机械制造、化工、汽车、电气仪表和建筑等各个行业领域。但是在新型铜合金材料研发过程中,铜合金的Gleeble热模拟试验由于电偶焊接难、加热不稳定、均温区难以确定,导致试验失败率高,数据不准确,分析难度大等问题。使用Gleeble3800系统,系统地研究Cu-Cr-Zr合金的Gleeble热模拟试验。通过多种手段解决了以上问题,试验成功率达到90%以上,大大提高了试验效率。铜合金拉伸试验结果显示,高温条件下样品整体都会发生拉伸变形,但是主要变形集中在中间6 mm的均温区域,中间6 mm的变形量大约在90%~110%左右。

Gleeble-3800热模拟试验机的应用研究

介绍了Gleeble-3800热模拟试验机可供选配的3个测试单元的结构及功能,通过选配适当的测试单元,可以进行系列热模拟试验。同时结合鞍钢生产实际,详细介绍了热模拟试验机在新产品开发和工艺优化中的应用。

双螺杆挤出机塑化系统电磁加热过程的数值模拟与实验研究及应用

探究电磁加热相比于铸铜加热对双螺杆挤出机塑化系统的影响,首先针对现有双螺杆机筒和线圈分布建立几何模型,使用comsol有限元软件研究了电磁加热过程机筒磁通量变化以及温度均匀性;另外,在数值模拟的指导下开展具体试验验证,对比了电磁加热和铸铜加热的机筒内壁及法兰温度均匀性、用电量及电磁辐射安全性。结果表明,电磁加热具有更高的控温精度,保证温度均匀性在±1℃以内,与模拟结果相吻合;在相同的加热时间内,电磁加热可以实现机筒和法兰同步加热,预热时间节约40%,生产过程节能50%;另外电磁辐射符合国家安全标准(GB 8702—2014),保证车间工人的人身安全。

海相页岩芳烃演化规律及成熟度指示意义——来自西加拿大盆地二白斑组自然演化与热模拟样品的对比研究

选取西加拿大盆地白垩系科罗拉多群二白斑组低成熟海相页岩进行地层孔隙热解生烃模拟实验,利用GC-MS对自然演化系列样品和热模拟系列样品内的芳烃进行了定量分析,系统对比自然演化与热模拟样品芳烃地球化学特征。结果表明:(1)自然系列页岩三甲基萘和四甲基萘、菲和甲基菲绝对含量相对较高,且随着演化程度的增加而增加;热模拟系列页岩内菲和甲基菲绝对含量和变化趋势在较高的热演化程度下依然保持与自然系列相同,而三甲基萘和四甲基萘绝对含量相对较低且变化趋势不同,随成熟度增加表现为先增加后减少。(2)自然系列页岩三甲基萘指数(TMNR)值随埋深增加逐渐增大,而热模拟系列页岩TMNR值表现为先减小后增大;自然系列和热模拟系列页岩四甲基萘指数(TeMNR)值、甲基菲指数(MPI)值变化具有协同性,TeMNR值随成熟度的增加呈先减小后增大,MPI值随成熟度的增加而增加,表明菲系列化合物可有效指示热模拟和自然演化条件下页岩的成熟度。(3)热模拟实验在一定温度内能够较好地反演芳烃热演化历程,即:350℃之前热模拟页岩TMNR值与自然演化页岩的规律不同,350℃之后相同;425℃之前烷基菲相关参数与自然演化页岩的规律相同,超过425℃后与自然演化不同,这主要受温度达到临界值而导致芳烃演化机理改变以及升温速率和有机质赋存状态等因素的影响。

不同型号Gleeble热模拟试验机比对试验

采用首钢集团有限公司技术研究院Gleeble 2000D型热模拟试验机和中国钢研科技集团有限公司Gleeble1500型和Gleeble 3800型热模拟试验机进行了动态再结晶、静态再结晶和相变比对试验。结果表明,采用Gleeble2000D型热模拟试验机测得的静态再结晶曲线存在波动和形态异常现象,但其与Gleeble 1500型和Gleeble 3800型热模拟试验机测得的动态再结晶和静态再结晶试验规律一致;无论是动态相变还是静态相变,采用Gleeble 3800型热模拟试验机测得的相变温度均高于Gleeble 2000D型热模拟试验机。

Gleeble 3500热模拟HFW焊接工艺研究

采用Gleeble 3500实验机模拟了HFW焊接过程,研究了焊缝区金属挤出温度及其硬度和组织。结果表明:挤压形变量、挤压应力的波动变化主要与焊缝区金属挤出过程及焊后冷却过程中的相变有关;试验钢碳当量越高,焊缝区金属挤出开始温度就越高,终止温度就越低,不仅影响焊接质量,而且影响生产效率。