检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：马福浚山东大学

学位级别：博士

晶须增韧陶瓷刀具具有较高的硬度、耐磨性和较好的化学稳定性,广泛应用于高速切削和难加工材料切削等领域。通过模拟预测晶须增韧陶瓷刀具的断裂韧度,指导材料体系设计,可降低研发成本,缩短研制周期。目前对传统陶瓷刀具材料微观组织的... 详细信息

晶须增韧陶瓷刀具具有较高的硬度、耐磨性和较好的化学稳定性,广泛应用于高速切削和难加工材料切削等领域。通过模拟预测晶须增韧陶瓷刀具的断裂韧度,指导材料体系设计,可降低研发成本,缩短研制周期。目前对传统陶瓷刀具材料微观组织的模拟技术研究较多,但对晶须增韧陶瓷微观组织模拟和力学性能预测的研究较少。因此,本文以预测晶须增韧陶瓷刀具的断裂韧度为主要研究目的,模拟研究微观组织损伤,研究晶须的位姿、尺寸、形貌和增韧机理等对断裂韧度的影响,为陶瓷刀具材料的研发提供指导。本文建立了基于晶须增韧机理的预测模型和基于断裂能的预测模型,实验验证了预测模型的有效性,并开发了微观组织模拟和断裂韧度预测软件系统。建立了晶须增韧陶瓷刀具二维和三维微观组织模拟模型,模拟结果为晶须增韧陶瓷刀的断裂韧度预测提供了原始参数。提出了二维截面形状为椭圆形晶须和三维晶须的防团聚算法。实验验证结果表明,二维和三维模型的微观组织开裂和损伤形貌的模拟结果与制备的陶瓷刀具材料的断口形貌较吻合。实现了对陶瓷刀具微观组织的拉伸损伤模拟,模拟结果表明,模拟裂纹从初始缺陷开始进行扩展,其穿晶断裂和沿晶断裂行为与实验结果吻合;分析了烧结制备的SiC晶须增韧Al2O3基陶瓷刀具的断口形貌,验证了微观组织模拟结果的正确性。建立了包含三根晶须相互作用的代表性体积单元,获得了弹性模量。研究了晶须增韧陶瓷刀具的弹性刚度张量及本征应变,分析了单根晶须分布角度对陶瓷刀具材料应力和应变的影响,两根和三根晶须的相互作用的应力、应变叠加效应及其对代表性体积单元的弹性刚度张量影响等。探讨了单根晶须的应力和应变随晶须与拉伸方向之间夹角变化的影响,模拟结果表明,晶须应力和应变呈90°对称分布;两根晶须轴线中心点的间距导致应力叠加时产生衰减。研究了包含三根晶须的无缺陷晶须增韧陶瓷刀具的应力和应变,获得了三根晶须相互影响下晶须增韧陶瓷刀具的应力叠加的影响因子及衰减函数,进而获得了包含三根晶须的陶瓷刀具的弹性刚度张量和弹性模量,实验验证表明弹性模量的理论值与实验值的误差较小。建立了基于断裂能的晶须增韧陶瓷刀具断裂韧度预测模型和基于晶须增韧机理的断裂韧度预测模型。预测了基于机械能、断裂能和内聚力单元法的晶须增韧陶瓷刀具断裂韧度,结果表明,基于断裂能法的预测结果更接近于实验结果。研究了晶须拔出和桥接及裂纹偏转的断口形貌对断裂韧度贡献值的权重。揭示了裂纹扩展方向与晶须轴线之间夹角对晶须挠度、势能和弹性应变能的影响规律;建立了基于机械能法且考虑剪切应力功的晶须总能量修正公式。提出了单根晶须的裂纹扩展面积实效比的概念,揭示了裂纹扩展方向与晶须轴线之间夹角对单根晶须的裂纹扩展面积实效比的影响规律。确定了晶须拔出、晶须桥接和裂纹偏转对断裂韧度的贡献值及其权重。开发了晶须增韧陶瓷刀具的微观组织模拟和断裂韧度预测软件系统。

关键词：晶须增韧陶瓷刀具微观组织模拟断裂韧度预测裂纹扩展面积实效比弹性模量

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变厚度环件轧制及微观组织模拟研究

变厚度环件轧制及微观组织模拟研究

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作者：齐铭方燕山大学

学位级别：硕士

环件被广泛应用于核电,风电等领域,随着工业的发展,对于环件的需求越来越大。变厚度环件可以很大程度的提高环件抗屈曲性能的同时还可以减轻自身重量,是未来环件的重要发展方向。采用环件轧制的方式制造变厚度环具有生产效率高,成形效... 详细信息

环件被广泛应用于核电,风电等领域,随着工业的发展,对于环件的需求越来越大。变厚度环件可以很大程度的提高环件抗屈曲性能的同时还可以减轻自身重量,是未来环件的重要发展方向。采用环件轧制的方式制造变厚度环具有生产效率高,成形效果好的特点,轧制过程金属流动复杂,是个多场耦合的过程,最终成形变厚度环件的微观组织很大程度上决定了产品的性能和质量。本文采用有限元数值模拟及二次开发的方法,对变厚度环件轧制过程的成形行为和微观组织情况进行了研究,主要研究内容如下: (1)基于环件轧制理论,根据变厚度环件的形貌特征,建立了芯辊的运动控制模型。为了进一步提高变厚度环件的成形质量,增加导向辊控制,建立了导向辊的位移控制模型。针对轧制后的变厚度环,建立了基于圆度和波纹度误差的质量评价标准。 (2)基于ABAQUS有限元软件,建立了单周期和多周期的变厚度环件有限元模型,仿真和分析了轧制过程的变厚度环件的应力,应变等轧制结果,并进一步对结果处理,对处理得到的轮廓尺寸、厚度和圆度等参数进行了研究。选取了3组对轧制结果影响较大的工艺参数,分别进行了有限元仿真,对不同参数下的仿真多周期变厚度环件进行质量评判,优化了轧制参数。 (3)基于Python语言,对ABAQUS有限元软件进行二次开发,编写了微观组织演变程序,将程序与变厚度环件轧制有限元模型进行耦合,模拟轧制后的变厚度环件的微观组织,并分析了成形工艺参数对微观组织的影响。

关键词：变厚度环件有限元模拟质量评判标准二次开发程序微观组织模拟

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遗传算法在金属体积成形微观组织模拟与优化中的应用

遗传算法在金属体积成形微观组织模拟与优化中的应用

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作者：管婧山东大学

学位级别：硕士

随着计算机软硬件技术的发展及金属塑性流动理论的成熟,使得金属塑性成形过程的计算机数值模拟得以实现.以有限无法为代表的数值模拟方法已广泛应用于各种金属成形问题的分析求解中.该文在对国内外锻造过程优化设计研究现状进行了全面... 详细信息

随着计算机软硬件技术的发展及金属塑性流动理论的成熟,使得金属塑性成形过程的计算机数值模拟得以实现.以有限无法为代表的数值模拟方法已广泛应用于各种金属成形问题的分析求解中.该文在对国内外锻造过程优化设计研究现状进行了全面的综合与回顾的基础上,采用有限元方法和遗传算法研究并实现了金属塑性成形过程中微观组织的模拟与优化,采用FORTRAN语言编写了金属体积成形微观组织模拟与优化软件,并对典型的热镦粗成形工艺过程进行了微观组织的模拟与优化.

关键词：有限元法体积成形遗传算法微观组织模拟微观组织优化金属塑性成形

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亚共晶铝硅铸造合金的微观组织模拟

亚共晶铝硅铸造合金的微观组织模拟

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作者：杨秀英沈阳工业大学

学位级别：硕士

该文以Al-7%Si铸造合金为研究对象,对其微观组织形成进行了模拟计算.以凝固过程的传热、传质、流动和结晶理论为基础,建立了传热、传质与非均质形核、生长和组织形态转变动力学统一的数学模型.模拟了铸件成型过程中的宏观温度及溶质浓度... 详细信息

该文以Al-7%Si铸造合金为研究对象,对其微观组织形成进行了模拟计算.以凝固过程的传热、传质、流动和结晶理论为基础,建立了传热、传质与非均质形核、生长和组织形态转变动力学统一的数学模型.模拟了铸件成型过程中的宏观温度及溶质浓度场.在形核模型中以非均质形核为主,在枝晶尖端生长模型中使用了描述二元合金枝晶生长过程的KGT模型.该文采用了Cellular Automaton方法对模拟结果进行了后处理,该方法考虑了枝晶的结晶特征和组织形态.特别是枝晶择优生长取向的影响,真实的再现了表层细等轴晶形核生长,柱状晶竞争生长和抑制过程,中间区域等轴晶的形核与生长、阻碍与吞并过程以及柱状晶区向等轴晶区过渡过程.针对试样的截面组织,将Al-7%Si凝固组织的初生α相的晶体形貌与截面组织联系起来,使人们通过截面组织可以更清楚的了解晶体在三维空间的生长情况,模拟结果证明初生α相以柱面生长方式生长,其截面组织形貌为圆形、椭圆形和蔷薇形.同实验所观察到的金相组织相吻合.

关键词：微观组织模拟 CA方法截面组织初生α相

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镁合金表面激光合金化SiC-316L微观组织模拟

镁合金表面激光合金化SiC-316L微观组织模拟

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作者：余梦华东交通大学

学位级别：硕士

镁合金铸造性能好、切削性极好、尺寸稳定、减震性好、耐冲击振动、抗电磁波干扰以及散热性好,比强度大、相对机械性能高、阻尼性和切削性好、导热性以及减震性好、且易于回收,使其在航天航空、汽车工业、电子通讯等方面得到越来越广泛... 详细信息

镁合金铸造性能好、切削性极好、尺寸稳定、减震性好、耐冲击振动、抗电磁波干扰以及散热性好,比强度大、相对机械性能高、阻尼性和切削性好、导热性以及减震性好、且易于回收,使其在航天航空、汽车工业、电子通讯等方面得到越来越广泛的应用,成为了21世纪最有发展潜力的轻质材料,也是一种新型的绿色工程材料。\n 本文以AZ31镁合金为基体预置的SiC-316L,利用ANSYS有限元软件模拟各种工艺参数下温度场分布,为后续微观组织模拟提供较为准确的模拟数据。建立激光合金化有限元的三维模型,对镁合金基体激光合金化进行温度场分析。通过对合金化层表面施加热流密度等外加载荷,得到镁合金激光合金化温度场。并且由温度场得到其最佳工艺参数和热循环曲线。根据温度场模拟选择最佳工艺参数,当激光功率为1000W,扫描速度为22mm/s时,得到热物理性较好的工艺参数。\n 材料的强度、硬度、耐磨性等主要取决于微观组织的结构。在激光合金化过程中,晶粒的平均尺寸成为衡量合金化好坏的重要标准,故预测激光合金化过程其平均晶粒尺寸非常重要。本文主要采用的是MATLAB编程软件编写蒙特卡罗晶粒生长的程序。在模拟中,采用Voronoi网格,和Radhakrishnan提出的近邻格点算法,将蒙特卡洛法与实际激光合金化工艺对应起来模拟AZ31镁合金激光合金化过程晶粒长大,模拟结果与试验结果吻合较好。

关键词：镁合金 SiC-316L复合涂层工艺参数温度场微观组织模拟

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球墨铸铁凝固过程微观组织模拟

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现代铸铁 2004年第5期24卷 16-20页

作者：唐瑞春舒信福肖雪诗翟凤瑞南京造币厂江苏南京211100 昆明理工大学云南昆明650093 云南华云实业总公司云南安宁650302

根据热力学和凝固原理等,建立了凝固过程中热传递、溶质传递和石墨球、奥氏体形核、生长的数学物理模型,以能量最小原理为基础,考虑体积自由能和界面能的定量影响,对奥氏体晶粒的形核和生长进行了摸拟。根据所建立的模型,采用了Microsof... 详细信息

根据热力学和凝固原理等,建立了凝固过程中热传递、溶质传递和石墨球、奥氏体形核、生长的数学物理模型,以能量最小原理为基础,考虑体积自由能和界面能的定量影响,对奥氏体晶粒的形核和生长进行了摸拟。根据所建立的模型,采用了Microsoft Visual C++6.0开发平台开发了相应的三维模似计算程序和二维动态显示程序。

关键词：微观组织模拟晶粒形核晶体生长

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球墨铸铁微观组织模拟的研究与开发

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现代铸铁 2000年第2期20卷 26-28页

作者：赵海东柳百成房贵如清华大学 100084 机械科学研究院 100044

根据球墨铸铁微观组织形成的凝固动力学模型 ,使用面向对象的编程技术开发了球铁微观组织模拟模块 ,同时使用了二维指针数组描述三维铸件单元 ,显著地提高了模块的计算规模。通过实际球铁件模拟结果与定量实验分析结果的比较得出 :石墨... 详细信息

根据球墨铸铁微观组织形成的凝固动力学模型 ,使用面向对象的编程技术开发了球铁微观组织模拟模块 ,同时使用了二维指针数组描述三维铸件单元 ,显著地提高了模块的计算规模。通过实际球铁件模拟结果与定量实验分析结果的比较得出 :石墨球数量和大小的模拟结果与定量分析结果吻合较好 ,而珠光体数量的模拟准确性尚有待作进一步的改进。

关键词：球墨铸铁微观组织模拟研究开发数学模型

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电阻点焊熔核微观组织模拟

电阻点焊熔核微观组织模拟

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中国机械工程学会焊接学会第十八次全国焊接学术会议

作者：冯梦楠罗震李洋天津大学材料科学与工程学院

基于有限差分思想建立了电阻点焊的三维宏观传热模型,并在此基础上通过进一步细化网格差分得到枝晶形核和生长所需的温度信息。基于元胞自动机方法建立枝晶形核和生长的微观模型,将已建立的宏观温度场模型和微观元胞自动机模型耦合起来... 详细信息

基于有限差分思想建立了电阻点焊的三维宏观传热模型,并在此基础上通过进一步细化网格差分得到枝晶形核和生长所需的温度信息。基于元胞自动机方法建立枝晶形核和生长的微观模型,将已建立的宏观温度场模型和微观元胞自动机模型耦合起来,建立了点焊熔核微观组织模拟的宏微观耦合模型。利用耦合模型模拟了5754铝合金电阻点焊一定参数下熔核的微观组织形成过程,结果为"柱状+等轴"晶组织,与实验结果吻合较好。

关键词：电阻点焊微观组织模拟元胞自动机有限差分法

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Monte Carlo方法在定向凝固微观组织模拟中的应用

Monte Carlo方法在定向凝固微观组织模拟中的应用

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第二届有色合金及铸造国际会议

作者：丁雨田王海南许广济李传军甘肃工业大学

本文分析了定向凝固过程中柱状晶的竞争生长机理,采用Panping zhu和Smith改进的Monte Carlo模型,根据界面能最低原则建立了定向凝固条件下晶粒的概率生长模型,模拟了定向凝固条件下等轴晶及柱状晶的形成、等轴晶向柱状晶的转变以及柱状... 详细信息

本文分析了定向凝固过程中柱状晶的竞争生长机理,采用Panping zhu和Smith改进的Monte Carlo模型,根据界面能最低原则建立了定向凝固条件下晶粒的概率生长模型,模拟了定向凝固条件下等轴晶及柱状晶的形成、等轴晶向柱状晶的转变以及柱状晶的竞争生长等微观组织的形成过程,模拟结果与实际情况非常接近.同时应用此方法模拟双向凝固、四边由表面向中心凝固及整体凝固条件下的微观组织形成过程.并通过与实际模拟结果对比分析了Monte Carlo方法用于微观组织模拟存在的问题和不足.

关键词： Monte Carlo方法定向凝固微观组织模拟金属凝固计算机模拟

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一种用于微观组织模拟的三维元胞自动机模型

一种用于微观组织模拟的三维元胞自动机模型

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首届江西青年科学家学术年会

作者：许林杨湘杰郭洪民南昌大学机电工程学院南昌大学材料科学与工程学院

元胞自动机是复杂体系的一种理想化模型，特别适合于处理那些难以用数学定量描述的复杂动态体系问题，如材料微观组织的演变模拟。它非常适合于计算机模拟实施。本文用C++计算机语言，运用OpenGL图形函数库建立了一种三维元胞自动机模... 详细信息

元胞自动机是复杂体系的一种理想化模型，特别适合于处理那些难以用数学定量描述的复杂动态体系问题，如材料微观组织的演变模拟。它非常适合于计算机模拟实施。本文用C++计算机语言，运用OpenGL图形函数库建立了一种三维元胞自动机模型。该模型具备了经典元胞自动机的基本特征，因此可以根据需要进行扩展。由于运用了OpenGL的实时3D技术使得模拟结果更加逼真，并可以从多角度进行观察。文中运用该模型进行了简化的枝晶生长模拟，并与二维的模拟结果进行比较，验证了该模拟的正确性。

关键词：元胞自动机三维建模微观组织模拟

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