在水浴过程中的应力变化进行了分析，应力分析时2种模型都作为平面应变问题来处理，应 力分析涉及到： (1)由于水浴时的激烈冷却，热应力已超过材料屈服点，所以该问题属于弹塑性应力问 题。 (2)水浴过程中，温度变化很快，模型内的温度场是瞬态的温度场，应力场也是瞬态的 应力场。 (3)水浴过程中温度变化范围很大，从100~850°C,必须考虑材料性质随温度变化而 变化的问题。 温度场及热应力分析用有限单元法进行计算。采用8结点等参数单元，模型【和模型I 的温度场分析和应力场分析计算均用同一单元和结点的划分，将该瞬态非线性过程按时间进 行变时间步长的划分，每个阶段按准静态问题处理。单元划分如图4（表示裁面的1/4部分）。 200 150F -一Mould I --Mould I 100 6￥ 50 =14161820 10 ,3 45 -24 -16 60 0 图4祖度场及应力场有限元计算的单元划分 图5水浴时·x的度化 Fig.4 The finite element mesh for the computation Fig.5 Change of ox at bath of temperature and stress field 由于温度场和应力场分析的原理和过程的内容较多，将另文论述，本文仅将分析结果表 述如下： (1)模型I、中应力0y很小不起主导作用。0x较大是引起龟裂的主要因素，模型I 和置各自的内、外壁，因热传导条件相似，应力大小和方向相差不大，模型表面应力分布规 律以内壁情况为例进行分析讨论。 (2)模型I和模型【的σx的分布见图5，可以看出：模型I的内表面ax明显减小，特 别是在缝的附近，σx趋近于零。 (3)由图5看出内表面（外表面也一样）在水浴初期受拉应力，水浴结束后残余应力为 压应力。而模壁内部各点在水浴初期受压应力，后期受拉应力。 (4)计算表明模型I内外表面的应力已超过材料的屈服强度，而模型【在窄缝附近的内 外表面应力低于材料的屈服强度。 因此，可以看出水浴过程初期的应力口x是造成龟裂的主要原因，进行开缝处理以放松周 向约束的模型I,在缝的附近0x大大低于模型I,这样就减缓了热疲劳龟裂的形成和发展。 同样，还对唐山钢铁公司第二炼钢厂使用的钢锭模进行了应力分析（分原型的钢锭模和 经开缝处理的钢锭模2种)，实际钢锭模和模型I、【的计算有一大的区别是：模型是均匀 加热，因而对模型进行应力分析时认为：水浴前模型内处于零应力状态。在实际钢锭模的分 515在水浴过程 中的应力变化进行 了分析 ， 应力分析时 种模型都作为平面应变问题来处理 ， 应 力分析涉及到 由于水浴时 的激 烈冷却 ， 热 应力 已超过材料屈服 点 ， 所 以该 问题属于 弹塑性应力问 题 。 水浴过程 中 ， 温度变化很快 ， 模型内的温 度场是瞬态的温度场 ， 应力 场也是 瞬态的 应力场 。 水浴过程 中温 度变化范 围很大 ， 从 一 。 。 ， 必 须考虑材 料 性质随温 度变化而 变化的问题 。 温度场及热 应力 分析 用有限单元法进行计算 。 采 用 结 点等参数单元 ， 模型 和模型 的温度场分析和应力场分析计算均 用同 一单元和结点的划 分 ， 将 该瞬态非线性过程 按 时 间进 行变时 间步长 的划分 ， 每个阶段按准静态 问题处 理 。 单元划分如 图 表示 截面 的 部分 。 人足日 弓 。 ‘ 。 心 一，，场‘ ‘， 于 一 ， “ ， ，， 盆 二夺 ’ “ ‘ ’ ‘ ， “ “ ’ 。 ” 一 图 沮度 场及应 力场有限 元计算的单 元划 分 图 巴 水浴时 口 的度化 。 二 由于温度场和应力场分析的原理和过程 的 内容较 多 ， 将 另文论 述 ， 本文仅将分析结 果 表 述如下 模型 、 中应力 。 ， 很小 不起主 导 作用 。 口 二 较 大是引起龟 裂的主要 因素 ， 模 型 和 各 自的 内 、 外壁 ， 因热 传导 条件相似 ， 应力 大小 和方 向相差 不大 ， 模型 表面 应力分布规 律以 内壁情况 为例进行 分析讨论 。 模型 和模型 的口 的分布见 图 ， 可 以看 出， 模型 的 内表面口 二 明 显 减 小 ， 特 别是 在缝 的附近 ， 叮 二 趋近于 零 。 由图 看 出内表面 外表面也 一样 在水 浴初期受拉应力 ， 水 浴结 束后残余 应力 为 压应力 。 而模壁 内部各点 在水浴初期受压 应力 ， 后期受拉应力 。 计算表明模型 内外表面 的应力 已超过材料 的屈服强 度 ， 而 模 型 在 窄缝 附近 的 内 外 表面应力低于材料的屈服强 度 。 因此 ， 可 以看 出水 浴过程 初期 的应力 二 是造成龟 裂的主要 原因 ， 进行开 缝 处 理 以放松 周 向约 束的 模型 ， 在缝 的附近 二 大大低于 模型 ， 这样就减缓 了热疲 劳龟 裂的形 成和 发展 。 同样 ， 还对唐 山钢铁 公 司第二炼 钢厂使 用的钢锭模进行 了应力 分析 分原型的 钢锭模和 经开 缝 处理的 钢锭模 种 ， 实际 钢锭模和 模型 、 的计 算有一大 的 区别是 模型是均匀 加热 ， 因而 对模型进行 应力分析时认为 水浴前模型 内处于零应力状态 。 在实际钢锭模的分 妻导