利用商业软件Thercast建立了描述水冷结晶器内钢液凝固传热和弹塑性变形的有限元模型,对凝固过程进行三维热力耦合求解.首先在坯壳表面施加热流密度,从而得到铸坯结晶器内凝固收缩量和坯壳温度分布,并分析钢水静压力的影响,提出结晶器锥度的设计原则,以确定合适的结晶器纵断面锥度.然后在结晶器铜管冷面施加水冷换热系数,并考虑保护渣和气隙对坯壳凝固的影响,研究坯壳在结晶器内的凝固过程,从而验证所提锥度的合理性

为了准确表征材料变形中逐渐劣化的过程,引入考虑损伤与裂纹萌发的弹塑性本构模型.基于Abaqus/Explicit的二次开发接口,编写耦合Lemaitre损伤模型的用户子程序,根据算例验证其可靠性.通过反复加载-卸载拉伸试验并利用弹性模量变化法来获得损伤参数值.建立辊式冲裁工艺有限元模型,应用Lemaitre损伤模型来预测断面质量,并进行试验验证.分析冲裁间隙、模具磨损与板厚等工艺参数对断面质量、冲裁力及扭矩的影响.结果表明:前刃口断面质量总体上要好于后刃口,但光亮带具有一定的倾角;塌角区会随冲裁间隙增加而增大;模具磨损程度增加会导致毛刺急剧增大;最大冲裁力与扭矩会随着板厚的增大而增大

应用ABAQUS有限元软件对平整轧制过程进行三维弹塑性建模及仿真研究,通过温度场模拟入口带钢的初始板形缺陷,利用刚性工作辊的辊形变化综合表达各板形控制手段对承载辊缝形状的调控功效.基于以上力学模型,针对具有初始板形缺陷的带钢,仿真研究平整轧制后带钢的板形缺陷及其与初始板形缺陷及平整工艺条件的关系,揭示带钢平整轧制过程中板形缺陷的遗传与演变的规律.仿真计算结果表明,承载辊缝形状是决定带钢板形缺陷遗传和演变的最主要因素,轧前带钢的初始板形缺陷的程度,即最大纵向延伸差的大小,对平整后带钢的板形缺陷仅有一定程度的遗传性影响

展平机组在铝带材进入冷轧机前使其产生反复的拉伸弯曲变形,改善板形的同时,也改善了带材的残余应力分布,对带材的轧制过程有着重要的影响.本文以某厂的2450冷轧铝板带生产线的五辊展平机组为研究对象,运用Abaqus有限元软件对其展平过程进行仿真研究,并提出了相关的评价指标.文中对不同类型的板形缺陷带材进行了系统的仿真计算,探讨了不同的塑性变形程度对展平过程及效果的影响规律.结果表明,对于不同板形缺陷的带材,最优的展平参数与其板形有关

应用配有能谱仪的场发射扫描电镜分析了A105钢中裂纹处及基体内残余元素Cu、As和Sn以及P含量.应用Thermo-Calc热力学计算软件计算了A105钢的主要析出相以及钢液中P含量随固相质量分数变化关系.应用Gleeble 1500热模拟试验机对A105钢的高温热塑性进行了研究.发现P偏析是该钢产生横裂的主要原因，残余元素Cu、As和Sn在晶界的偏聚加剧了裂纹的形成，矫直温度偏低加速了裂纹的扩展，而裂纹的形成可能与AlN的析出无关，因为析出的AlN很少

热锯机在冶金厂得到广泛的应用。提高锯片使用寿命,摸清锯齿失效原因,仍是当前值得注意的问题。本文从调查国内锯片使用的情况出发,归纳了锯片失效的类型。并用弹性力学有限单元法,解出了典型锯齿的应力场及应变场,对分析锯齿破坏机理,设计合理的齿形提供了力学依据。为确定合理锯切力能参数,本文应用了弹塑性有限元法求出的计算结果。我国冶金厂和机械厂拥有数千台锯机,每年要消耗大量的锯片。如唐山市冶金锯片厂这样的专业厂,每年要为上百个厂家提供各种规格的圆盘锯片,其中大直径的热切锯片占有一定的比例。近年来,由于改进了制造工艺,严格质量标准,使锯片质量得到了提高。但由使用的效果看,锯片早期破损的情况仍然发生。因此,进一步摸清锯片的失效原因,寻找其破坏的机理,提高锯片的使用寿命,仍是当前一项重要的工作

本文根据刚塑性有限单元法,采用20节点曲六面体等参单元对平辊轧制过程进行了分析。求得金属三维流动的速度场,以及在稳态轧制时轧件的外轮廓形状等,并与实验结果进行了比较

为实现岩石试样蠕变全过程的准确模拟,并从细观角度探究蠕变过程中微裂隙的发生和发展规律,在二维颗粒流程序(PFC2D)中开发出具有黏弹塑性特征的西原体流变接触本构模型,进一步提出包含两种非定常元件的非定常西原体模型,推导了模型本构关系和蠕变方程.在PFC2D中调用自定义西原体流变模型,通过参数调试,获得与真实试样具有相同强度特性的数值试样.以室内单轴压缩蠕变试验数据为基础,在Matlab中对模型非定常参数进行拟合反演分析.在此基础上,进行单轴压缩蠕变试验的模拟,计算过程中分别采用定常和非定常两种模型,并对微裂隙进行监测.对比分析结果表明:定常模型仅适用于衰减和稳定蠕变阶段;非定常模型也可用于描述加速蠕变阶段,从而准确模拟蠕变全过程;加速蠕变阶段主要是由微裂隙的加速发展而产生,加速蠕变将导致试样剪切破坏

以17%Cr超纯铁素体不锈钢的冷轧退火板为原料,研究了3%、6%、9%和12%横向预拉伸(即拉伸方向垂直于板材轧向)变形对其冲压成形表面抗皱性的影响.采用电子背散射衍射技术及X射线衍射技术探究了横向预拉伸前后板材内部织构取向和晶粒团簇的演变规律.结果表明,横向预拉伸9%后实验钢板表面抗皱性获得较大提高.由于在退火、横向预拉及纵向拉伸后{001}取向晶粒含量均非常少,因此基于厚向塑性应变比差异的Chao起皱机理不适用实验钢,而基于平面剪切应变的Takechi模型能较好地解释实验结果.在横向预拉伸后,由于γ纤维织构晶粒簇的宽度降低、方向整体偏转,使得板材抗皱性得到提高

采用一种新型熔体表面脉冲电磁技术对7A04铝合金半连续铸造凝固组织细化处理，分析脉冲电磁场对凝固组织及性能的影响.引入势能的观点，探讨脉冲磁能作用下的晶体形核动力学及初生晶核运动形式.结果表明，经表面脉冲电磁场处理后，凝固组织由晶粒尺寸粗大的玫瑰结构转变为细小且圆整的球状结构，铸锭心部及边部晶粒尺寸分别下降22.7%和14.2%，强度、塑性均有提高.动力学分析认为，脉冲电磁能降低体系形核所需的临界吉布斯自由能是增加形核率的重要原因，同时可导致初生α-Al运动的势能增加，促使初生α-Al颗粒优先到达稳定位置