一、铝材铸轧过程中辊-板系统温度场的数值分析(论文文献综述)
乔东洋[1](2019)在《AZ31B镁合金双辊铸轧中新型铸轧辊冷却系统的三维数值模拟》文中认为双辊薄带连续铸轧技术是冶金领域内的一种新型加工工艺。其工艺特点是将熔融态金属液体浇入两个反方向旋转的铸轧辊辊缝之间,将快速凝固和轧制变形结合到一起,从而完成由液态金属到金属带材的近终成型过程。在镁合金带材的双辊连续铸轧过程中,铸轧辊的设计对带材的生产质量起着非常重要的作用。铸轧辊辊芯内流道的形式在不断发展,出现的结构也是多种多样。但流道的形式都是停留在怎样可以散热更快、更好,而对边部温度的控制却没有好的解决办法。根据各种金属不同生产方式的对比,铸轧是最为快捷、简便的一种短流程合金带材生产方式。然而,对于不同的合金带材而言,想要铸轧出较高的品质,就需要保证合金带材边部开裂程度降低。因此对铸轧辊的边部温度调节会提出更高的要求。至今为止,所有铸轧辊都不能人为地控制边部的温度,这很难满足铸轧过程中降低边部开裂程度的要求,这也是本领域尚未解决的问题。本课题采用的技术方案是,开发一种成对使用的新型铸轧辊,通过调整沿辊身长度方向上的水流量分布,来调整铸轧辊轴向的冷却强度分布,实现对镁合金铸轧带材边部质量的改善。首先,对铸轧辊内部的冷却水模型进行数学分析,并确定铸轧辊及铸轧区镁合金熔体温度场仿真所需要的传热方程及边界条件。其次,设计一种冷却水水量调节套,将其通过特定的结构装配到铸轧辊辊芯的冷却水进水管道内(可以通过旋转进行微调),从而调节辊芯上沟槽内冷却水的流量分布,来调节辊套轴向冷却强度分布。最后,利用三维建模软件Solid Works对冷却水、辊芯、辊套及镁合金熔体进行建模。先对加载水量调节套前后两种情况下的冷却水流场、温度场以及镁合金熔体温度场分别进行了仿真分析,然后对辊套内冷却水对流换热系数的分布进行三种假设。结合流体的能量控制方程,利用Fluent软件分别对三种设想情况下铸轧区AZ31B镁合金熔体的温度场进行了仿真模拟。通过对三种设想情况下的仿真结果进行对比,得出所设计的冷却水量调节套对铸轧辊冷却强度的影响规律,为现场生产提供重要的参考依据。
吴敦胜[2](2011)在《基于热力耦合的半固态镁合金双辊铸轧过程的数值模拟》文中提出半固态成型技术是诞生于二十世纪七十年代的一种近终成型技术,由于它具有成型零件致密度好、力学性能优越、模具寿命长、可制造较复杂的结构件、环保、高效节能等优点,越来越受到各国的重视,被认为是二十一世纪最具有发展潜力的金属成型技术之一。镁合金具有密度小、比强度大、刚度高、尺寸稳定性好以及电磁屏蔽效果好等优点,近年来成为航空、汽车、电子等行业的重工轻质材料。半固态成型技术具有非常广泛的的应用前景,目前对半固态镁合金的流变成型工艺的研究较少,因此本文对半固态镁合金的连续铸轧的流变成型的数值模拟具有非常重要的意义。本文在已有的铸轧过程温度场模型的基础上,进行流场、温度场、应力应变场的模拟,为热-力耦合的连续铸轧过程有限元数值模拟提供流场、温度场、应力应变场数据信息。建立描述连续铸轧过程材料流变行为的应力-应变场数学模型。对凝固区和变形区分别采用粘塑性有限元法和弹塑性有限元法,对数学模型进行离散并用有限元分析软件对模型进行求解,建立热力耦合数学模型。为此,本文将进行如下几个方面的研究:(1)建立热流控制方程和能量方程进行整体耦合考虑;(2)在整体耦合的基础上,建立热应力控制方程;(3)对一些主要参数进行重点处理;(4)对整体耦合方程的边界条件进行合理化处理;(5)本文利用ANSYS软件,进行流场、温度场和应力应变场的数值模拟。本文对计算结果进行比较分析,提出了一些合理的建议,为未来半固态镁合金带坯双辊铸轧技术的工业化生产提供了一定的参考依据。
任志峰,孟繁霞,孙斌煜[3](2011)在《铝带连续铸轧温度场有限元仿真》文中研究指明研究了铸轧过程中各相关主要工艺因素对铸轧辊-板系统温度场的影响,建立了铸轧辊-板系统传热规律的基本方程,揭示了铝带双辊铸轧过程中铸轧辊-板系统温度场的变化规律和传热的基本规律,为制定双辊铸轧工艺打下了基础。
胡红军[4](2010)在《变形镁合金挤压-剪切复合制备新技术研究》文中研究指明镁合金被誉为21世纪资源与环境可持续发展的绿色材料,已成为世界各国普遍关注的焦点。镁合金由于其具有的六方晶体结构的特点,在室温变形条件下独立的滑移系少,导致室温塑性低,变形加工困难。目前,90%以上的镁合金是以铸件的形式获得应用,而不是像铝合金那样大部分以挤压材和板材的形式获得应用。未来镁合金的发展必将依靠变形镁合金产品的大规模生产应用,而变形镁合金产品的广泛应用必须依靠镁合金塑性加工技术的根本突破。主要针对传统的镁合金挤压棒材的变形能力比较差和强韧性差,大变形技术(如ECAP)又难以工业化推广,而且工艺复杂、成本高等常见问题,提出了一种新型的镁合金复合挤压方法,就是将传统的挤压(Extrusion)和大塑性变形方法等通道挤压(ECAP)相结合,也就是将压缩变径挤压(Extrusion)和剪切(Shearing)(一次或者连续二次)结合起来(简称ES)。发展了一种低成本变形镁合金的挤压技术原型,对镁合金棒材进行晶粒细化及织构控制,找到一种提高镁合金塑性变形的新途径,形成一些新型的镁合金复合成形理论。所取得的成果如下:采用现代塑性加工方法从应力状态、变形路径以及变形能等方面对镁合金变形行为进行了研究。ES挤压不仅具有一般挤压的特点,而且在局部受到四向压力,而且承受连续剪切力。建立了镁合金ES变形过程应力状态模型和滑移场模型,推导出了考虑摩擦和不考虑摩擦的包含一次压缩减径挤压和n次连续剪切的挤压力模型。根据能量守恒原理建立了ES变形过程中变形区的温度场温升数学模型。确立了ES变形过程中累积应变,建立了Zener-Hollomon参数和模具结构的关系。在正挤压阶段Z1参数与挤压速度v1、挤压比λ、铸锭半径R1温度T之间的关系为:在一次剪切阶段Z2参数和二次剪切Z3与挤压速度v2、棒料半径R2、温度T、剪切通道转角β、夹角ψ之间的关系为:根据ES变形的思想,设计并制造了适合于热模拟仪Gleeble1500D的一次剪切的ES挤压装置。基于Gleeble1500D热模拟测试,证明了ES挤压是可行的。从ES热模拟挤压过程的应力-应变曲线和挤压力曲线的特点,ES热模拟实验中镁合金发生了与一般动态再结晶过程不一样的再结晶过程,具有明显的两个动态再结晶阶段,被称为“双级动态再结晶”。在300℃、350℃挤压速度为2mm/s时,经过ES热模拟设备挤压后动态再结晶尺寸分别为2μm、4μm。在正挤压阶段,累积应变的值较小,动态再结晶的方式主要是不连续再结晶。在剪切阶段主要为连续动态再结晶机制。根据热模拟实验建立了ES变形过程中每个阶段Z参数(压缩减径阶段lnZ1和剪切阶段lnZ2 )和晶粒尺寸的关系: InZ1=0.36-0.002Ind ;InZ2=0.81-0.004Ind。借鉴多道次等通道挤压工艺的特点,设计并制造了多付适合工业卧式挤压机上的ES变形组合凹模(挤压比为32.1、18、11.6)。进行了ES工艺实验和中试生产。中试生产在挤压温度为420℃、400℃和370℃挤压速度为20mm/s时取得了成功,由于挤压机的挤压能力的局限,使得在350℃下没有挤压成功。对坯料的应力状态进行了计算机模拟分析,发现ES挤压过程局部坯料受到四向压应力,坯料所承受的压力和剪切力比普通挤压大,因此可以更有效的细化晶粒。初步利用计算机模拟的结果建立了ES挤压极限图,为ES挤压工艺参数的选择奠定了基础。针对ES挤压实验留存在ES模具内部的棒料(挤压比为32.1、18)进行了微观组织观察和计算机模拟。结果表明在较低温度下ES挤压可以得到尺寸很小的动态再结晶晶粒,挤压比增大可以有效的细化晶粒,挤压温度升高虽然可以提高再结晶的体积分数,但使得再结晶晶粒长大。挤压比32.1、挤压温度420℃的工艺可以得到小到1-2μm的细小晶粒;温度为450℃组织较均匀,但晶粒长大迅速,最终组织较粗大。针对中试生产(挤压比为11.6)的ES挤压和普通挤压棒料的不同位置进行了微观组织观察,发现在370℃和400℃的ES挤压可以有效的细化晶粒,不仅可以细化棒材表层晶粒,心部也得到了细化。在对于420℃下的ES挤压效果比普通挤压效果要差,主要原因是高温下ES挤压的温升比普通挤压高,使得晶粒长大。在具有有二次连续剪切的ES热变形过程中由模拟计算的挤压力-时间曲线,可以发现双级动态再结晶的现象,在ES挤压的起初阶段主要是不连续动态再结晶,在挤压压缩变径和转角剪切阶段为连续动态再结晶。ES挤压可以在一定程度上提高屈服强度、抗拉强度。ES挤压前块状的第二相在剪切后逐步变成弥散分布在Mg基体上的小颗粒。挤压和连续两次剪切使更多的晶粒取向发生改变,使得基面与非基面取向共存。
苏茶旺[5](2010)在《基于遗传算法的铝铸轧过程材料力学性能研究及其参数优化》文中研究指明再结晶是金属材料最重要的物理冶金过程之一。再结晶退火也是工业上控制和改变金属材料组织、结构和性能的重要手段。对合金,包括耐热合金,对力学性能增长的需要已引起某些亟待解决的问题。由于连续铸轧过程十分复杂,在现场的工业实验难以准确控制与测取所要求的参数,通过对铸轧过程中力学性能的研究及其参数优化,可以较准确与清晰地认识材料在瞬态凝固、连续轧制成形过程中的凝固行为和流变行为,阐明连续铸轧金属流变成形的物理基础;从微观上研究连续铸轧金属流变成形过程以及变形条件对材料变形抗力的影响,为铸轧工艺参数的选择提供依据,从而达到改进产品质量、降低成本的目的。本文主要做了以下几方面研究:1.在常规和减薄提速情况下,铸轧过程中动态回复和动态再结晶对材料软化的影响及规律,以及发生动态回复和不连续动态再结晶以及连续动态再结晶的条件。2.再结晶过程中的晶核形成过程、晶界能与晶界迁移、再结晶的形核机理,再结晶晶粒的生长等过程,并通过拉伸实验对高温变形显微组织进行分析。3.运用遗传算法对铝铸轧过程中的流变应力与温度、变形量、变形速率及材料本身的特性的关系规律进行研究,建立在动态再结晶影响下的流变应力数学模型,描绘出三维模型图。
邱云阳[6](2008)在《基于热力藕合的铝带坯双锟铸轧过程应力—应变的数值仿真分析》文中认为
刘晓波,邹圆刚,马善红[7](2007)在《不同铸轧条件下铸轧区温度场分析》文中进行了进一步梳理依据建立的铝双辊铸轧区熔体流动凝固传热模型对铸轧区的温度场进行了数值模拟,研究了不同的铸轧工艺参数包括铸轧速度、带坯厚度、铸轧辊直径、内冷强度、铸轧区长度的变化对铸轧区温度场的影响规律,结果表明:铸轧速度增加,铸造区长度增加,带坯的出口温度增大;内冷强度的增加,铸造区长度变短,带坯的出口温度减小,这种影响随着内冷强度的增加而逐渐减弱,从而为优化铸轧工艺参数提供依据。
任志峰,孙斌煜,孟繁霞[8](2007)在《基于procast的不锈钢双辊铸轧过程中温度场数值模拟》文中提出借助商业软件procast研究了不锈钢双辊铸轧过程中各相关主要工艺因素对辊-板系统温度场的影响,建立了辊-板系统传热规律的基本方程,揭示了不锈钢双辊铸轧过程中辊-板系统温度场的变化规律和传热的基本规律,为制定不锈钢双辊铸轧工艺打下了基础。
王文明[9](2007)在《铝带坯双辊铸轧系统热力耦合行为及板形问题研究》文中认为随着铸轧工艺向提速与减薄方向发展,铸轧板板形问题日益突出。揭示铸轧工艺中特殊的板形现象与产生机理并进行有效控制,是铸轧发展的一项关键技术。本文以铝带坯双辊铸轧系统为研究对象,围绕铸轧板形的产生机理,通过计算机数值模拟并结合铸轧现场工业测试,对铸轧区内金属流动凝固传热问题、铸轧辊套三维温度场、轧件—辊套—辊芯三维多体接触系统的热力耦合变形行为进行了深入研究和仿真分析;为提高铸轧板形的控制精度,对铸轧板形检测信号中混杂的随机噪声和附加干扰分别进行了除噪处理和补偿研究。针对铸轧区内金属流动凝固传热问题,本文将铸轧区内处于不同状态的金属视为广义流体,实现了铸轧区流动凝固传热过程的统一数学描述,建立了铸轧区内铸轧板的等效厚度几何模型和有限元模型,提出了热流密度沿铸轧方向线性递减分布的宏观假设。通过对不同工艺条件下凝固传热过程的耦合求解,揭示了铸轧区内温度场的分布规律,求得了凝固前沿位置以及铸轧出口处带坯的最低温度,探明了常规铸轧工况下对应给定冷却条件的铸轧速度极限,同时厘清了液穴深度与铸轧速度之间的相互关系。针对铸轧辊套内微观热传导和宏观质量牵移传热联合作用下的典型周期性动边界传热问题,根据传热过程的等效性,本文将辊套的周向旋转视为圆环管内广义流体的有序环流,并基于流体流动传热分析法建立了一种新的辊套传热计算模型,成功地实现了移动传热边界的静态处理。通过对常规铸轧和超薄快速铸轧等多种工况下辊套传热过程的数值仿真研究,分别求得了相应的辊套温度场,充分揭示了辊套温度场关于铸轧速度、内冷强度和辊套材料导热系数等主要传热因素的响应规律,并为铸轧辊热力耦合变形的求解提供了原始数据条件。为了探明铸轧板形的产生机理,本文首次将铸轧工艺中轧件—辊套—辊芯构成的辊板系统视为三维多体接触问题,建立了辊板系统热力耦合变形的计算模型和有限元模型,系统阐述了有限元混合法求解的基本理论,给出了接触面定解条件及接触状态的判定条件,推导出了关于接触界面上内力分布的有限元方程的一般形式,具体分析了有限元计算中边界条件的处理,并分别建立了适合接触系统有限元分析的铸轧力模型和变温等效节点载荷模型。运用接触问题有限元混合法,对轧件—辊套—辊芯接触系统在多种铸轧工况下的热力耦合行为进行了数值模拟,揭示了铸轧辊热力耦合变形与铸轧速度、内冷换热强度、辊套材料等主要工艺因素之间的相互关系。板形检测是实现板形自动控制的必要条件,其检测精度是决定控制效果的首要因素。本文将铸轧板形检测信号视为动态时间序列,运用自适应滤波理论建立了一种通用的铸轧板形检测信号除噪方法,并研制开发了除噪分析软件,考题验证及仿真结果表明该法除噪效果明显,且能满足实时控制的要求。针对铸轧板形检测信号中固有的附加干扰,建立了附加温差板形补偿模型。运用本文的补偿方法可直接对铸轧板形检测信号进行修正,从而有效地避免了板形控制机构的误操作,提高了铸轧板形的控制精度,对铸轧板形的在线控制具有重要实用价值。在实验研究方面,针对国内某厂φ1020×1600mm铸轧机,分别拟定了辊套温度场、板面温度场、铸轧辊热变形及轧后带坯在线与离线横向厚差的工业测试方案并进行了现场实测。上述参数的实测结果与仿真计算值吻合较好,有效地验证了辊套温度场计算模型、辊板系统热力耦合变形计算模型、铸轧板形测控中附加干扰补偿模型的正确性、相关数值求解方法的可行性及仿真结果的可靠性。
湛利华[10](2005)在《铝合金连续铸轧过程流变行为研究及热—力耦合分析》文中认为双辊铸轧工艺是将快速凝固和变形结合在一起的技术。近年来,由于提高铸轧速度和减薄铸坯厚度具有降低能耗、提高效率和获得良好的带坯力学性能等优点而引起了众多研究者的关注。然而由于铸轧速度的提高和带坯厚度的减薄,铸轧区内金属的流变行为被强化,尤其是对于厚度为2mm量级的带坯,高温固—固流变更为突出,在液—固临界点迅速进入强力轧制,对于这种状态的铸轧区金属流变本构关系的研究几乎还是空白,其间带坯的热力学行为亦难以用传统的规律来分析。为了能准确认识快速铸轧中的一些新现象和建立铝带坯生产过程中最优工艺系统,对极为强化的铸轧过程流变行为基本规律的研究已是十分迫切的需要。 本文结合国家计委产业化前期关键技术与成套装备研制开发项目《铝及铝合金铸轧新技术与设备研制开发》及国家重大基础研究发展规划(“973”项目)《提高铝材质量的基础研究》的子项“瞬态凝固连续大变形能量转换与组织形成多重耦合机理”,对连续铸轧过程材料在瞬态凝固、连续轧制成形过程中的流变行为进行研究,并在此基础上进行热力耦合连续铸轧过程仿真分析。主要包括以下内容: (1)研制了一套与Gleeble-1500热/力模拟机配套的实验装置进行常规与快速铸轧过程的物理模拟实验研究,分别在10-2—10秒的范围内完成了金属从凝固到流变成形的全过程。同时,对铝合金在液固相变与热形变过程中的流变行为及其影响因素进行了系列的实验研究,获得了铝合金在这一特定过程中组织结构的变化情况。 (2)根据铝合金连续铸轧过程的变形特点,对比分析各种已有的铝合金半固态、固态高温本构模型,基于热力学理论,研究了铝合金铸轧过程中流变应力与变形温度、应变速率和应变等的相互关系,建立了相应的流变本构模型;运用多元线性回归分析方法确定了依赖于温度、应变速率等的本构模型参数,建立了适用于连续铸轧这一特定工况条件下的铝合金流变本构方程,并将其应用于铸轧过程的仿真分析之中,与实验结果进行了比较,证明了所建立的本构模型表达了其真实的流变规律。 (3)基于传热学和有限元基本理论,建立了凝固过程铸坯与轧
二、铝材铸轧过程中辊-板系统温度场的数值分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、铝材铸轧过程中辊-板系统温度场的数值分析(论文提纲范文)
(1)AZ31B镁合金双辊铸轧中新型铸轧辊冷却系统的三维数值模拟(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 镁合金的概述 |
1.1.1 镁合金的物性特点 |
1.1.2 镁合金材料的应用 |
1.1.3 镁合金材料的成形技术 |
1.2 镁合金双辊连续铸轧技术 |
1.2.1 双辊铸轧技术的原理 |
1.2.2 双辊铸轧技术的发展、现状及趋势 |
1.2.3 镁合金双辊铸轧研究 |
1.3 连续铸轧温度场数值模拟研究概况 |
1.4 课题来源及主要研究内容 |
第二章 有限元分析理论及关键问题的处理 |
2.1 传热学的基本理论 |
2.1.1 热传递的基本形式 |
2.1.2 传热中的能量守恒 |
2.1.3 广义条件下的导热偏微分方程 |
2.1.4 广义条件下的热传导差分方程 |
2.1.5 双辊铸轧过程中温度场的传热模型及边界条件 |
2.2 有限元分析的基本理论与软件Workbench简介 |
2.2.1 有限元分析理论 |
2.2.2 ANSYS Workbench软件概述 |
2.3 铸轧过程中关键问题的处理 |
2.3.1 铸轧区域的物理模型 |
2.3.2 镁合金熔体凝固潜热的处理 |
2.3.3 耦合界面热导的处理 |
2.3.4 熔体中的传热系数 |
2.4 本章小结 |
第三章 铸轧辊内冷却水流场仿真分析 |
3.1 镁合金铸轧辊的结构设计 |
3.1.1 铸轧辊相关材料的选取 |
3.1.2 辊芯的结构设计 |
3.1.3 水量调节套(TJT)的设计 |
3.2 铸轧辊的三维模型 |
3.2.1 铸轧辊套的三维模型 |
3.2.2 辊芯的三维模型 |
3.2.3 水量调节套的三维建模 |
3.3 模型的网格划分 |
3.4 边界条件及初始条件设置 |
3.5 冷却水流场数值模拟及结果分析 |
3.5.1 CFD计算分析模型 |
3.5.2 方程的离散化 |
3.5.3 差分方程的求解 |
3.5.4 基本假设 |
3.5.5 铸轧辊内流场仿真分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 镁合金双辊铸轧过程中温度场的仿真分析 |
4.1 铸轧过程有限元模型的建立 |
4.1.1 镁合金熔体几何模型的简化 |
4.1.2 网格划分 |
4.1.3 边界条件 |
4.2 铸轧过程温度场模拟结果 |
4.2.1 冷却水温度场模拟结果 |
4.2.2 镁合金熔体温度场的模拟结果 |
4.2.3 三种假设情况下的镁合金熔池温度场模拟结果 |
4.3 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间参加的科研项目和主要成果 |
(2)基于热力耦合的半固态镁合金双辊铸轧过程的数值模拟(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
引言 |
1.1 选题依据及研究意义 |
1.1.1 半固态成型技术 |
1.1.2 选题依据 |
1.2.2 本课题研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.2 以热-流耦合分析为主的数值模拟研究方法 |
1.2.3 以变形分析为主的数值模拟研究方法 |
1.2.4 以热-力耦合分析为主的数值模拟研究方法 |
1.3 主要研究内容 |
1.4 课题关键技术及难点 |
1.5 课题预计成果及创新点 |
1.6 本章小结 |
第二章 建立铸轧过程的热-力耦合模型 |
2.1 几个基本假设 |
2.2 温度场数学模型的建立 |
2.2.1 热传导有限元基本理论 |
2.2.2 铸轧过程模型的建立 |
2.2.3 热导率的确定 |
2.2.4 铸轧边界条件的确定 |
2.3 铸轧过程流场、应力应变数学模型的建立 |
2.4 数值模拟中几个关键问题的处理 |
2.4.1 铸轧坯与铸轧辊接触面的界面热导处理 |
2.4.2 带坯结晶潜热的处理 |
2.4.3 粘度的处理 |
2.4.4 相变过程中镁合金导热系数的处理 |
2.5 本章小结 |
第三章 模型求解 |
3.1 有限元法 |
3.1.1 有限元法的基本思想 |
3.1.2 有限元法的计算步骤 |
3.2 热传导有限元离散化过程 |
3.3 流场数学模型的有限元离散化过程 |
3.4 应力-应变数学模型的有限元离散 |
3.4.1 单元和形函数元 |
3.4.2 单元应变率矩阵 |
3.4.3 单元应力矩阵 |
3.4.4 求解矩阵 |
3.5 镁带坯连续铸轧过程热力耦合有限元分析模型 |
3.6 ANSYS 有限元分析 |
3.6.1 ANSYS 简介 |
3.6.2 热力耦合连续铸轧过程有限元分析技术 |
3.7 本章小结 |
第四章 铸轧过程的有限元数值模拟分析计算结果 |
4.1 有限元模型网格的划分 |
4.2 铸轧区流场的模拟结果与分析 |
4.2.1 浇注速度对铸轧区流场的影响 |
4.2.2 铸嘴型腔高度对铸轧区流场的影响 |
4.2.3 铸轧速度对铸轧区流场的影响 |
4.2.4 铸轧区长度对铸轧区流场的影响 |
4.3 铸轧区温度场模拟结果与分析 |
4.2 铸轧区应力场仿真及分析 |
4.3 铸轧区应变场仿真及分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论与未来展望 |
5.1 结论 |
5.2 下一步工作的方向 |
5.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(3)铝带连续铸轧温度场有限元仿真(论文提纲范文)
1 求解铸轧过程传热问题的基本方程 |
2 有限元模型及边界条件的处理 |
2.1 有限元模型(见图3)及网格划分 |
2.2 温度场分析主要工艺参数及仿真结果(见表1) |
2.3 浇口位置(见图4)及初始条件 |
2.4 温度场仿真结果 |
2.5 界面换热系数、浇注温度的变化对铸坯温度分布的影响 |
3 结语 |
(4)变形镁合金挤压-剪切复合制备新技术研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 问题的提出及研究意义 |
1.1.1 问题的提出 |
1.1.2 研究的意义 |
1.1.3 变形镁合金大塑性变形方法的国内外研究现状 |
1.2 ES 变形路径的提出 |
1.3 课题研究目的、内容、技术路线 |
1.3.1 研究目的 |
1.3.2 研究内容 |
1.3.3 技术路线 |
2 ES 工艺基本原理和理论模型 |
2.1 引言 |
2.2 ES 变形应力状态分析 |
2.3 ES 变形Z 参数模型 |
2.4 ES 工艺变形区温升模型 |
2.5 ES 工艺挤压力模型 |
2.6 AZ31 材料模型 |
2.7 本章小结 |
3 ES 挤压变形行为物理模拟实验和数值模型 |
3.1 引言 |
3.2 基于热模拟设备的ES 挤压实验 |
3.2.1 实验方案及装置 |
3.2.2 实验方法及材料 |
3.2.3 ES 挤压变形行为数值模型研究方法 |
3.3 ES 工艺物理和数值模拟结果与分析 |
3.3.1 ES 变形过程挤压力变化分析 |
3.3.2 ES 热模拟应力-应变曲线 |
3.3.3 微观组织和数值模拟分析 |
3.3.4 变形温度对双级动态再结晶的影响 |
3.3.5 挤压速度对双级动态再结晶的影响 |
3.4 ES 变形中物理场演变分析及变形的均匀性 |
3.5 基于热模拟的ES 挤压双级动态再结晶机制 |
3.6 本章小结 |
4 二次连续剪切的 ES 工艺实验及数值模型 |
4.1 引言 |
4.2 连续二次剪切ES 挤压过程分析 |
4.3 二次剪切的ES 组合凹模的设计与制造及挤压工艺 |
4.4 ES 挤压过程的有限元分析 |
4.4.1 ES 挤压有限元模型 |
4.4.2 ES 锥模挤压过程流动网格变化 |
4.4.3 ES 平模挤压过程金属流动与分区 |
4.4.4 ES 挤压过程的均匀性研究 |
4.5 ES 挤压中试生产与工艺分析 |
4.5.1 模具设计与制造 |
4.5.2 ES 挤压和普通挤压的比较 |
4.6 ES 挤压极限图的建立 |
4.7 本章小结 |
5 连续二次剪切 ES 工艺微观组织演化及分析 |
5.1 引言 |
5.2 实验材料及方法 |
5.3 ES 挤压过程微观组织演化与计算机模拟分析 |
5.3.1 动态再结晶理论计算 |
5.3.2 挤压比为32.1 的ES 变形微观组织 |
5.3.3 挤压比为18 的ES 变形微观组织 |
5.4 ES 挤压中试生产的微观组织演化与分析 |
5.4.1 ES 挤压过程动态再结晶的理论分析 |
5.4.2 挤压温度370℃下普通挤压和ES 挤压微观组织的影响 |
5.4.3 挤压温度400℃对普通挤压和ES 挤压微观组织的影响 |
5.4.4 挤压温度420℃对普通挤压和ES 挤压微观组织的影响 |
5.5 ES 变形过程中动态再结晶机制 |
5.6 本章小结 |
6 连续二次剪切 ES 变形对镁合金的力学性能的影响 |
6.1 引言 |
6.2 室温显微硬度测试 |
6.2.1 显微硬度测试方法及设备 |
6.2.2 ES 挤压棒的室温硬度测试结果与分析 |
6.3 压缩性能分析 |
6.4 拉压不对称性 |
6.5 挤压比11.6 时棒料的拉伸性能分析 |
6.6 本章小结 |
7 ES 工艺对第二相粒子(或夹杂物)和织构的影响 |
7.1 引言 |
7.2 ES 工艺对第二相或夹杂物的破碎作用 |
7.2.1 ES 变形对AZ31 第二相或夹杂物演化的影响 |
7.2.2 ES 变形的第二相(或夹杂物)细化和对基体细化的机制 |
7.3 ES 变形过程晶粒取向研究 |
7.3.1 X-射线衍射实验结果分析 |
7.3.2 ES 挤压EBSD 织构演变 |
7.3.3 本章小结 |
8 镁合金亚快速凝固热应力演变模型与分析 |
8.1 引言 |
8.2 镁合金激冷连续铸造数值模型研究 |
8.2.1 物理模型和有限元模型 |
8.2.2 结果和讨论 |
8.3 镁合金薄板铸轧过程热力耦合数值模型及分析 |
8.3.1 镁合金快速铸轧过程温度场及热应力的有限元模型 |
8.3.2 试验结果与讨论 |
8.4 本章小结 |
9 结论与展望 |
9.1 主要结论 |
9.2 研究工作的主要创新点 |
9.3 研究工作的前景展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果和参加的科研项目 |
(5)基于遗传算法的铝铸轧过程材料力学性能研究及其参数优化(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 连续铸轧简介 |
1.2 连续铸轧技术的发展 |
1.3 连续铸轧过程流变行为及显微组织国内外研究现状 |
1.3.1 铝合金连续铸轧过程流变行为研究现状 |
1.3.2 铝合金连续铸轧过程显微组织研究现状 |
1.4 课题来源及选题依据 |
1.5 课题主要研究内容 |
1.6 本章小结 |
第二章 铝的动态再结晶 |
2.1 研究铝动态再结晶的意义 |
2.2 动态回复和动态再结晶的应力—应变曲线 |
2.2.1 动态回复 |
2.2.2 动态再结晶 |
2.3 铝动态再结晶的机制 |
2.4 影响动态再结晶的因素 |
2.4.1 层错能 |
2.4.2 Z 参数 |
2.4.3 形变方式 |
2.4.4 原始组织状态 |
2.5 动态再结晶的形核机理 |
2.6 动态再结晶的临界判断条件 |
2.7 动态再结晶晶粒的生长 |
2.8 本章小结 |
第三章 遗传算法 |
3.1 遗传算法简介 |
3.2 遗传算法的运行过程 |
3.2.1 编码 |
3.2.2 初始群体的生成 |
3.2.3 适应度值评价检测 |
3.2.4 选择、交叉、变异 |
3.3 本章小结 |
第四章 铝的力学性能数学模型及优化流程 |
4.1 高温塑性变形流变应力模型 |
4.2 Zener-Hollomon 公式 |
4.3 力学性能的线性回归 |
4.4 基于遗传算法的力学性能优化 |
4.4.1 拟合算法 |
4.4.2 数值试验 |
4.5 本章小结 |
第五章 数据分析 |
5.1 变形程度对流变应力的影响 |
5.2 温度对流变应力的影响 |
5.3 变形速率对流变应力的影响 |
5.4 华北铝业减薄提速铸轧试验 |
5.4.1 铸轧减薄提速的实现过程 |
5.4.2 减薄提速铸轧试验料的力学性能 |
5.4.3 减速提拔的组织状况 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录个人简历及论文发表情况 |
(6)基于热力藕合的铝带坯双锟铸轧过程应力—应变的数值仿真分析(论文提纲范文)
第一章 绪论 |
1.1 课题来源、研究目的及意义 |
1.1.1 研究目的及意义 |
1.1.2 课题来源 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 连续铸轧技术的发展历史及现状 |
1.2.2 连续铸轧过程的数值模拟研究概况 |
1.3 本文主要研究内容 |
第二章 铸轧过程的热-力耦合模型建立 |
2.1 几个基本假设 |
2.2 温度场模型建立 |
2.2.1 热传导有限元基本理论 |
2.2.2 模型的建立 |
2.2.3 边界条件的确定 |
2.3 铸轧过程应力-应变数学模型的建立 |
2.4 几个关键问题的处理 |
2.4.1 铸坯与铸辊接触面的界面热导的处理 |
2.4.2 凝固潜热的处理 |
2.4.3 液固相变过程中铝材导热系数的处理 |
第三章 模型求解 |
3.1 有限元法 |
3.1.1 有限元法的基本思想 |
3.1.2 有限元法的计算步骤 |
3.2 热传导有限元离散 |
3.3 应力-应变数学模型的有限元离散 |
3.3.1 单元和形函数元 |
3.3.2 单元应变率矩阵 |
3.3.3 单元应力矩阵 |
3.3.4 求解矩阵 |
3.4 连续铸轧过程热力耦合有限元分析模型 |
3.5 MARC 有限元分析 |
3.5.1 Marc 简介 |
3.5.2 分析步骤 |
3.5.3 热力耦合连续铸轧过程有限元分析技术 |
第四章:有限元数值模拟分析 |
4.1 铸轧区温度场仿真及分析 |
4.2 铸轧区应力场仿真及分析 |
4.3 铸轧区应变场仿真及分析 |
第五章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
(8)基于procast的不锈钢双辊铸轧过程中温度场数值模拟(论文提纲范文)
1 求解铸轧过程传热问题的基本方程 |
2 单元网格的划分及边界条件的处理 |
2.1 单元网格的划分 |
2.2 边界条件的处理与确定 |
3 物理模型及物性参数 |
4 辊-板系统的温度场的数值分析 |
4.1 不锈钢板温度场的变化规律 |
4.2 铸轧辊温度场的变化规律 |
5 结论 |
(9)铝带坯双辊铸轧系统热力耦合行为及板形问题研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 板带铸轧工艺的发展概况 |
1.1.1 常规板带铸轧技术的发展 |
1.1.2 薄带坯快速铸轧的研究进展 |
1.2 铸轧板形理论与控制技术的研究现状及发展趋势 |
1.2.1 关于金属塑性变形的理论与分析 |
1.2.2 关于铸轧辊变形理论及计算方法 |
1.2.3 关于铸轧板形控制 |
1.3 本文主要研究内容 |
第二章 铸轧区内金属流动凝固传热问题研究 |
2.1 铸轧区流动凝固传热过程的数学描述 |
2.1.1 质量方程 |
2.1.2 动量方程 |
2.1.3 能量方程 |
2.2 几何模型 |
2.3 有限元模型 |
2.3.1 边界条件的确定 |
2.3.2 材料特性及几个重要问题的处理 |
2.3.3 计算区域的网格离散 |
2.4 铸轧区速度场与凝固传热的耦合求解 |
2.4.1 耦合模型的求解方法 |
2.4.1.1 有限元矩阵方程的建立 |
2.4.1.2 ANSYS软件简介 |
2.4.1.3 迭代过程与收敛准则 |
2.4.2 模拟参数的确定 |
2.4.3 铸轧区温度场计算结果与分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 铸轧辊套三维温度场数值模拟 |
3.1 铸轧辊传热特性分析 |
3.2 辊套温度场计算模型 |
3.2.1 一种新的辊套传热控制微分方程 |
3.2.2 辊套传热边界条件 |
3.3 辊套温度场计算模型的数值求解 |
3.3.1 模拟参数的确定 |
3.3.2 有限元网格离散 |
3.3.3 辊套温度场分布规律 |
3.3.4 辊套温度场的响应特性分析 |
3.4 铸轧辊温度场工业测试 |
3.4.1 测试原理及测试方案 |
3.4.2 辊面温度场实测结果与讨论 |
3.4.3 辊套温度场仿真结果的实测验证 |
3.5 本章小结 |
第四章 轧件—辊套—辊芯系统热力耦合变形的三维接触有限元分析 |
4.1 辊板系统变形的热力耦合模型 |
4.2 多体接触问题有限元混合法基本理论 |
4.2.1 坐标系的建立 |
4.2.2 接触面定解条件 |
4.2.3 接触状态的判定条件 |
4.2.4 接触问题有限元方程 |
4.2.5 有限元混合法求解过程 |
4.3 轧件—辊套—辊芯系统接触有限元模型 |
4.3.1 接触系统的有限元网格离散 |
4.3.2 载荷模型 |
4.3.3 边界条件 |
4.4 辊板系统热力耦合行为的数值模拟 |
4.4.1 模拟参数的确定 |
4.4.2 仿真结果与分析 |
4.5 铸轧辊热力变形的工业测试 |
4.5.1 主要测试设备及仪器 |
4.5.2 测试原理及测试方案 |
4.5.3 铸轧辊热变形的实测验证 |
4.5.4 铸轧辊热力耦合变形的实测验证 |
4.6 本章小结 |
第五章 铸轧板形检测信号处理及其补偿 |
5.1 铸轧板形的数学描述 |
5.1.1 板形的的概念 |
5.1.2 铸轧板形的评价指标 |
5.2 铸轧板形检测信号的除噪处理 |
5.2.1 自适应滤波原理 |
5.2.2 RPEM-KF自适应滤波算法 |
5.2.3 程序设计与考题验证 |
5.2.4 铸轧板形检测信号的仿真分析 |
5.3 铸轧板形检测信号的补偿模型 |
5.3.1 附加温差板形补偿模型 |
5.3.2 补偿模型的实测验证 |
5.4 本章小结 |
第六章 全文总结 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间主要的研究成果 |
(10)铝合金连续铸轧过程流变行为研究及热—力耦合分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源、研究目的及意义 |
1.2 传统连续铸轧技术的发展与快速铸轧技术的开发 |
1.2.1 双辊连续铸轧技术的发展历史及现状 |
1.2.2 快速铸轧技术的开发 |
1.3 铝合金连续铸轧过程流变行为研究概况 |
1.3.1 铝合金高温变形行为研究概况 |
1.3.2 铝合金连续铸轧过程流变行为及显微组织研究 |
1.3.3 铝合金连续铸轧过程流变本构方程研究概况 |
1.4 连续铸轧过程的数学物理模拟研究概况 |
1.4.1 连续铸轧过程的物理模拟研究概况 |
1.4.2 连续铸轧过程的数值模拟研究概况 |
1.5 本论文的主要研究内容 |
1.6 本章小结 |
第二章 铝合金连续铸轧过程物理模拟实验研究 |
2.1 实验设计 |
2.2 实验方法与条件 |
2.2.1 实验方法 |
2.2.2 试样的制备 |
2.2.3 连续铸轧过程物理模拟实验研究 |
2.2.4 热加工过程物理模拟实验研究 |
2.2.5 实验流程图 |
2.3 实验数据处理 |
2.3.1 修正摩擦的影响 |
2.3.2 修正变形温度的影响 |
2.3.3 修正变形速度的影响 |
2.4 实验结果与分析 |
2.4.1 连续铸轧过程的物理模拟实验结果与分析 |
2.4.2 材料高温压缩流变行为的实验结果与分析 |
2.4.3 铝合金高温压缩实验与连续铸轧过程物理模拟实验结果对比 |
2.5 本章小结 |
第三章 铝合金连续铸轧过程流变本构模型 |
3.1 材料高温流变本构模型研究的基本理论与分析 |
3.1.1 材料高温流变本构模型研究的基本理论 |
3.1.2 材料高温变形流变应力与其影响因素的经验关系 |
3.1.3 固态铝合金高温流变本构模型分析 |
3.1.4 固液共存态(半固态)铝合金流变本构模型分析 |
3.2 铝合金连续铸轧过程流变本构模型的建立 |
3.2.1 铝合金连续铸轧过程的变形特点 |
3.2.2 铝合金连续铸轧过程流变本构模型 |
3.3 模型计算结果与实验结果的对比分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 铝合金连续铸轧过程温度场分析 |
4.1 热传导有限元基本理论 |
4.2 铸轧过程物理模型及影响温度场的因素 |
4.3 几点基本假设 |
4.4 几个关键问题的处理 |
4.4.1 辊套与铸坯界面接触热导的确定 |
4.4.2 凝固潜热的处理 |
4.5 连续铸轧过程温度场有限元模型及边界条件的建立 |
4.5.1 温度场有限元模型的建立 |
4.5.2 边界条件的确定 |
4.6 连续铸轧过程温度场有限元仿真分析 |
4.6.1 连续铸轧温度场有限元仿真模型 |
4.6.2 温度场分析主要工艺参数及仿真结果 |
4.6.3 不同工艺参数条件下铸坯温度场有限元分析 |
4.7 本章小结 |
第五章 铝合金热力耦合连续铸轧过程有限元分析 |
5.1 热力耦合连续铸轧过程有限元分析的特点 |
5.2 刚粘塑性有限元基本理论 |
5.2.1 刚粘塑性材料的基本方程 |
5.2.2 刚粘塑性有限元变分原理 |
5.2.3 刚粘塑性有限元基本方程 |
5.3 连续铸轧过程有限元数值模拟中一些特殊问题的处理 |
5.3.1 铸坯液芯的处理 |
5.3.2 不同温度区间计算单元的本构模型赋予 |
5.3.3 中性点的处理 |
5.3.4 摩擦条件的处理 |
5.3.5 收敛准则及其控制技术 |
5.3.6 连续铸轧过程接触问题的有限元处理 |
5.3.7 温度场与应力场耦合时参数传递之间的网格再划分技术 |
5.4 热力耦合连续铸轧过程有限元模拟的实现 |
5.4.1 热力耦合连续铸轧过程有限元分析模型 |
5.4.2 ANSYS软件热力耦合分析模块 |
5.4.3 热力耦合连续铸轧过程有限元分析技术 |
5.5 热力耦合连续铸轧过程有限元仿真模型与物性参数的确定 |
5.6 仿真结果及分析 |
5.7 热力耦合超薄快速铸轧过程仿真分析 |
5.8 不同工艺参数对连续铸轧过程轧制力能参数的影响规律研究 |
5.8.1 铸轧速度的影响 |
5.8.2 铸轧带坯出口厚度的影响 |
5.8.3 铸轧区长度的影响 |
5.8.4 浇注温度的影响 |
5.9 本章小结 |
第六章 铝合金连续铸轧过程实验研究 |
6.1 测试目的 |
6.2 成都铝箔厂FATA Hunter铸轧机生产线技术参数 |
6.3 参数测试方法与测试系统 |
6.4 测试条件、数据与分析 |
6.5 测试结果分析 |
6.6 华北铝厂超薄快速铸轧工业实验 |
6.7 实验测试结果与仿真结果的对比 |
6.8 本章小结 |
第七章 全文总结 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间主要的研究成果 |
四、铝材铸轧过程中辊-板系统温度场的数值分析(论文参考文献)
- [1]AZ31B镁合金双辊铸轧中新型铸轧辊冷却系统的三维数值模拟[D]. 乔东洋. 太原科技大学, 2019(04)
- [2]基于热力耦合的半固态镁合金双辊铸轧过程的数值模拟[D]. 吴敦胜. 江西理工大学, 2011(11)
- [3]铝带连续铸轧温度场有限元仿真[J]. 任志峰,孟繁霞,孙斌煜. 山西冶金, 2011(02)
- [4]变形镁合金挤压-剪切复合制备新技术研究[D]. 胡红军. 重庆大学, 2010(12)
- [5]基于遗传算法的铝铸轧过程材料力学性能研究及其参数优化[D]. 苏茶旺. 江西理工大学, 2010(01)
- [6]基于热力藕合的铝带坯双锟铸轧过程应力—应变的数值仿真分析[D]. 邱云阳. 江西理工大学, 2008(S2)
- [7]不同铸轧条件下铸轧区温度场分析[J]. 刘晓波,邹圆刚,马善红. 江西理工大学学报, 2007(06)
- [8]基于procast的不锈钢双辊铸轧过程中温度场数值模拟[J]. 任志峰,孙斌煜,孟繁霞. 山西冶金, 2007(02)
- [9]铝带坯双辊铸轧系统热力耦合行为及板形问题研究[D]. 王文明. 中南大学, 2007(01)
- [10]铝合金连续铸轧过程流变行为研究及热—力耦合分析[D]. 湛利华. 中南大学, 2005(06)