淬火冷却过程三维有限元模拟及工艺参数优化的研究
| 摘要 | 第1-16页 |
| ABSTRACT | 第16-19页 |
| 符号表 | 第19-21页 |
| 第一章 绪论 | 第21-37页 |
| ·引言 | 第21-22页 |
| ·淬火工艺数值模拟的基本原理和方法 | 第22-27页 |
| ·耦合关系模型 | 第22-23页 |
| ·热传导方程 | 第23页 |
| ·相变动力学 | 第23-25页 |
| ·弹塑性本构关系 | 第25-26页 |
| ·混合定律 | 第26-27页 |
| ·非线性问题 | 第27页 |
| ·国内外淬火工艺模拟研究概况 | 第27-31页 |
| ·国内外热处理软件包 | 第31-32页 |
| ·淬火过程数值模拟的难点及存在的问题 | 第32-34页 |
| ·本文的主要研究内容 | 第34-37页 |
| 第二章 淬火冷却过程三维温度场的数值模拟 | 第37-61页 |
| ·引言 | 第37页 |
| ·淬火过程导热偏微分方程 | 第37-40页 |
| ·温度场控制方程 | 第37-38页 |
| ·初始条件 | 第38页 |
| ·边界条件 | 第38-40页 |
| ·瞬态温度场的变分 | 第40-46页 |
| ·瞬态温度场的求解 | 第46-47页 |
| ·时间差分方法 | 第46-47页 |
| ·温度场数值振荡问题 | 第47页 |
| ·热物性参数的选择 | 第47-48页 |
| ·温度场计算流程框图 | 第48-49页 |
| ·温度场有限元模拟程序验证 | 第49-53页 |
| ·数值振荡问题的研究 | 第53-58页 |
| ·局部网格细化 | 第53页 |
| ·动态时间步长 | 第53-54页 |
| ·集中热容矩阵 | 第54-55页 |
| ·数值模拟结果及分析 | 第55-58页 |
| ·非线性问题的研究 | 第58-60页 |
| ·小结 | 第60-61页 |
| 第三章 淬火冷却过程组织转变的数值模拟 | 第61-86页 |
| ·引言 | 第61-62页 |
| ·TTT曲线 | 第62页 |
| ·相变过程的数学模型 | 第62-66页 |
| ·扩散型转变 | 第63页 |
| ·非扩散型转变 | 第63-64页 |
| ·M_s温度的计算 | 第64-65页 |
| ·B_s温度的计算 | 第65页 |
| ·相变潜热的计算与处理 | 第65-66页 |
| ·Scheil叠加法则 | 第66-67页 |
| ·杠杆定律 | 第67-68页 |
| ·淬火过程的相变塑性 | 第68-70页 |
| ·淬火力学性能计算 | 第70-71页 |
| ·组织转变模拟流程框图 | 第71页 |
| ·组织转变有限元模拟程序验证 | 第71-84页 |
| ·模拟模型的建立 | 第71页 |
| ·热物性参数的选择 | 第71-74页 |
| ·模拟结果及讨论 | 第74-78页 |
| ·相变潜热对温度场和组织转变的影响 | 第78-80页 |
| ·淬火介质对温度场和组织转变的影响 | 第80-84页 |
| ·小结 | 第84-86页 |
| 第四章 淬火冷却过程边界换热系数的三维反传热分析 | 第86-110页 |
| ·引言 | 第86-87页 |
| ·计算模型及优化方法 | 第87-93页 |
| ·计算模型 | 第87页 |
| ·初始搜索区间的确定 | 第87-89页 |
| ·优化方法 | 第89-93页 |
| ·换热系数的求解 | 第93-97页 |
| ·实验装置 | 第97-104页 |
| ·实验工装 | 第97-100页 |
| ·热电偶 | 第100-101页 |
| ·热电偶调理板 | 第101-102页 |
| ·数据采集卡 | 第102-104页 |
| ·冷却曲线的采集及换热系数计算 | 第104-108页 |
| ·小结 | 第108-110页 |
| 第五章 淬火冷却过程三维应力/应变场的数值模拟 | 第110-133页 |
| ·引言 | 第110-111页 |
| ·淬火过程力学基本方程 | 第111-112页 |
| ·热弹塑性本构关系 | 第112-119页 |
| ·弹性区的应力应变关系 | 第112-114页 |
| ·塑性区的应力应变关系 | 第114-117页 |
| ·过渡区的弹塑性比例系数的计算 | 第117-119页 |
| ·应力/应变场有限元基本理论与技术 | 第119-123页 |
| ·单元和形函数 | 第119-120页 |
| ·单元应变速率矩阵 | 第120-122页 |
| ·等效应变速率矩阵 | 第122页 |
| ·边界条件 | 第122-123页 |
| ·热弹塑性问题求解 | 第123-126页 |
| ·变分方程及刚度矩阵 | 第123-124页 |
| ·增量变刚阵方法 | 第124-125页 |
| ·迭代收敛准则 | 第125-126页 |
| ·预应力淬火过程的应力、应变计算 | 第126-127页 |
| ·应力、应变计算流程图 | 第127页 |
| ·应力/应变计算程序检验 | 第127-132页 |
| ·小结 | 第132-133页 |
| 第六章 淬火过程温度、组织转变和应力耦合分析 | 第133-153页 |
| ·引言 | 第133页 |
| ·耦合分析程序框图 | 第133-135页 |
| ·空心圆柱体淬火分析 | 第135-138页 |
| ·有限元模型 | 第135页 |
| ·计算结果与分析 | 第135-138页 |
| ·无限长偏心圆柱体淬火过程的平面应变分析 | 第138-141页 |
| ·几何模型与有限元网格划分 | 第138-139页 |
| ·温度场的计算结果 | 第139-140页 |
| ·内应力的计算结果 | 第140-141页 |
| ·三维偏心圆柱体淬火分析 | 第141-151页 |
| ·几何模型与有限元网格划分 | 第141-142页 |
| ·温度场的模拟 | 第142-143页 |
| ·组织转变的模拟 | 第143-145页 |
| ·应力/应变场的模拟 | 第145-151页 |
| ·小结 | 第151-153页 |
| 第七章 气体淬火过程工艺参数的优化 | 第153-168页 |
| ·引言 | 第153-154页 |
| ·遗传算法概述 | 第154-161页 |
| ·遗传算法的工作原理 | 第154-156页 |
| ·遗传算法的基本实现技术 | 第156-160页 |
| ·遗传算法的特点 | 第160-161页 |
| ·气体淬火工艺及评估函数 | 第161-162页 |
| ·气体淬火技术 | 第161页 |
| ·评估函数 | 第161-162页 |
| ·阶段性换热系数优化 | 第162-167页 |
| ·有限元模型 | 第163页 |
| ·设计变量的确定 | 第163页 |
| ·优化目标函数的建立 | 第163-164页 |
| ·工艺参数的优化结果 | 第164-167页 |
| ·小结 | 第167-168页 |
| 第八章 结论与展望 | 第168-172页 |
| ·结论 | 第168-170页 |
| ·展望 | 第170-172页 |
| 参考文献 | 第172-181页 |
| 致谢 | 第181-182页 |
| 攻读博士学位期间完成的论文 | 第182-183页 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 | 第183-184页 |
| 附发表论文 | 第184-205页 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 | 第205页 |
