基于Voronoi图的晶体塑性有限元多晶几何建模

通常用规则的六边形或四边形等来表示晶粒,不能够反映出晶界的不规则性,本文使用Voronoi方法在大型有限元软件ABAQUS中建立了多晶材料的几何模型,能够表达出晶粒的几何形状与晶界的不规则性;在此基础上提出了一种控制晶粒大小分布及织构的方法,通过调整参数能够建立具有不同晶粒尺寸分布及织构的模型.

金属塑性成形的晶体塑性学有限元模拟研究进展

综述了金属塑性成形过程中晶体塑性有限元模拟的理论背景和应用方面的研究进展,同时总结了国内研究者该领域的研究现状,指出了晶体塑性有限元模拟所要解决的问题及研究重点。晶体塑性理论起源于20世纪20 年代,包括单晶塑性本构理论和多晶塑性本构理论,能够深刻揭示材料变形的规律。与此同时,开始于30多年前的有限元法也已经日益成为求解材料成形理论公式的有效工具。晶体塑性有限元法作为一个强大的模拟工具将二者有机地结合在一起,已经广泛地用于模拟材料的微观结构和各种力学响应,越来越被材料界和力学界的研究者所重视;然而,无论是在理论方面还是应用方面晶体塑性有限元法都还不尽完善。未来晶体塑性有限元模拟的理论研究重点是建立系统的理论架构用于预测由滑移和孪晶引起塑性变形材料的各种力学响应,应用研究重点是运用各种模型模拟其他与织构相关的性能或参数。晶体塑性有限元模拟不仅能够深化人们对材料成形规律的理解, 而且可以不断推进晶体塑性理论的发展。

面心纯铝单向拉伸的晶体塑性学有限元模拟

基于率相关晶体塑性本构模型,实现了晶体塑性学有限元模拟过程。直接将电子背散射衍射(EBSD)获取的晶粒初始取向输入晶体塑性有限元模型,分别预测了单向拉伸面心1050纯铝过程中的力学响应与织构演化。应力应变响应数值模拟结果与实验结果有较好的一致性,同时也存在一定的偏差。两种多晶模型(Taylor模型和有限单元模型)分别模拟了单向拉伸真应变0.25和0.37时的织构演化。随着真应变的增加,两种丝织构(〈111〉织构和〈100〉织构)变得更加锋锐,模拟结果与EBSD实验测得的织构演化结果有较好的一致性。

纯铝单向压缩过程的晶体塑性有限元模拟

在率相关晶体塑性理论框架下,分别将Taylor模型和有限单元模型两种多晶模型嵌入有限元程序ABAQUS中,实现了纯铝单向压缩过程的晶体塑性有限元模拟。直接将电子背散射衍射(EBSD)获取的晶粒初始取向输入UMAT子程序,预测了单向压缩1050纯铝过程的力学响应与变形织构演化。结果表明:模拟力学响应结果与试验结果有较好的一致性,同时也存在一定偏差。随着真应变的增加,压缩丝织构(<110>织构)趋于锋锐,模拟结果与EBSD试验测得的织构演化结果能较好地吻合。

基于3D有限元分析方法的连铸坯传热及矫直的研究

弯板的矫直处理会产生较大的矫直应变。在多点矫直时,在每个矫直点都会出现矫直应变率峰值,如果应变率过大,则会出现矫直裂纹。本文分析了板坯的凝固过程和热传递,并通过三维有限元分析法(FEM)计算了坯壳的形成及其三维温度场。基于对弯板五点矫直的有限元分析,得到了每个矫直点的应变与应变率,为矫直裂纹的分析奠定了基础。

金属轧制过程中影响带钢表面粗糙度状况因素的研究

随着冷轧超薄带钢作为小型化产品生产原料的需求的不断增加,促使研究者研究多种途径来提高超薄带钢的产品质量,特别是带钢表面粗糙度相关问题。在多数生产过程中,表面质量被认为是关系产品质量的关键因素。论文对金属轧制过程中,轧制参数对超薄带钢的表面粗糙度状况形成的影响进行了研究。研究结果表明,金属轧制过程中超薄带钢表面的粗糙度状况受设定工艺参数如终轧温度、压缩比、轧制道次及润滑的影响巨大。研究结果也证明了这些新发现的真实性。

通过流固耦合加热的轧辊温度场分析

针对目前镁合金板材轧制过程轧辊温度控制方式精度差,易造成板材的板形、板厚及裂纹等缺陷,采用流体循环流动传热的方式对轧辊进行温度控制,建立轧辊、流体传热过程的流固耦合模型,基于FLUENT软件对二者间的流固耦合传热过程进行数值模拟及试验验证。结果表明:用该方法加热轧辊时,辊身表面温度呈线性分布,边部与中间的温差范围为3～7℃,轧辊有效轧制区间占轧辊总长85%～100%左右,且流体温度与速度对其影响较小;在不同流体温度和流速下,轧辊表面温度均呈速率减小的趋势上升,流体温度升高及流速增大时,轧辊温升速率增大;得出在不同加热条件下,轧辊表面平均温度T与加热时间t的关系式;轧辊表面平均温度的试验与模拟值的最大相对误差为6.29%。该模型可正确预测轧辊表面的平均温度,作为镁合金板材轧制模型的一部分,利于轧制过程中轧辊的"等温"控制,实现"镁合金板材的等温轧制"控制。