淬火過程初應(yīng)變項對淬火殘余應(yīng)力的影響

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1、第!"卷第#期塑性工程學(xué)報89:;!"!,9;#$%%&年’月()*+,-.)/0.-12343256,73,66+3,7-<=;!$%%&淬火過程初應(yīng)變項對淬火殘余應(yīng)力的影響"!山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院"濟南!$>%%&!#!李輝平!趙國群!欒貽國!牛山廷摘!要!淬火過程是溫度!組織和應(yīng)力應(yīng)變"方面交互作用的復(fù)雜過程"文章考慮了淬火過程中各項熱物性參數(shù)!力學(xué)性能參數(shù)等隨溫度的變化情況#建立了溫度!組織和應(yīng)力的耦合分析結(jié)構(gòu)圖#自行開發(fā)了淬火過程有限元模擬軟件#選擇平面問題為研究對象#建立相應(yīng)的有限元分析模型#分析和討論了由溫度引起的初應(yīng)變!相變引起的初應(yīng)變及相變塑性對

2、淬火殘余應(yīng)力的影響"根據(jù)有限元分析的結(jié)果#得到了淬火過程各項初應(yīng)變對淬火殘余應(yīng)力的影響規(guī)律"關(guān)鍵詞!淬火$殘余應(yīng)力$初應(yīng)變$有限元模擬中圖分類號!2[!$>$27!>&!!!文獻標識碼!-!!文章編號!!%%?@$%!$%$%%&&%#@%%A%@%&(A)環(huán)等零件的淬火過程$.D和7NCLKQD利用XE@2軟件#模擬了軸對稱零件的氣體淬火過程#!前!言P9NB通過優(yōu)化方法得到合理的工藝參數(shù)"目前#多數(shù)研淬火作為改善材料性能的重要手段#在制造業(yè)究是在已有的有限元軟件上進行二次開發(fā)#多數(shù)熱領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用"在淬火過程中#由于零件內(nèi)部物性參數(shù)沒有辦法加入程序#只能以常數(shù)來

3、替代#溫度不均勻#組織轉(zhuǎn)變不均勻以及相變塑性的存在#造成一定的誤差$這些研究并沒有分析和討論各項(!#$)使淬火零件產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變形"殘余應(yīng)力和初應(yīng)變對于淬火殘余應(yīng)力的影響"變形影響零件的使用壽命#甚至導(dǎo)致零件產(chǎn)生裂紋"本文考慮了各項熱物性參數(shù)隨溫度的變化#建淬火變形和殘余應(yīng)力長期以來一直困擾著工藝技術(shù)立了溫度!組織和應(yīng)力的耦合分析結(jié)構(gòu)圖#自行開人員#是阻礙機械制造和工模具制造進步的難題之發(fā)了的淬火過程有限元模擬軟件#選擇平面問題為一"淬火過程中的瞬時應(yīng)力和殘余應(yīng)力一直是熱處研究對象#建立相應(yīng)的有限元分析模型#分別分析理科研工作者極為關(guān)注的問題#是熱處理領(lǐng)域在世和討論

4、了由溫度引起的初應(yīng)變!相變引起的初應(yīng)變界范圍內(nèi)的研究熱點和最新方向#了解淬火過程中及相變塑性對淬火殘余應(yīng)力的影響"殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因!變化趨勢及各項因素對于殘余應(yīng)力的影響#可指導(dǎo)技術(shù)人員確定合理的淬火工!!應(yīng)力場的剛度方程("##)藝#提高零件的淬火質(zhì)量"國內(nèi)外許多學(xué)者對淬火過程模擬進行了研究"在淬火中#最大變形量約在$#"c左右#屬于(>)小變形范圍"變分后得到的剛度方程為XELDH模擬了/!"e&>BB的‘4’%鋼冷卻過程中(&)內(nèi)應(yīng)力的演變趨勢$[

5、數(shù)及潛剛度矩陣’(?#’)0&熱的影響$潘健生用MCNI軟件模擬了卡爪!錨?!;$+++.#=>.KPKCKD!=右端載荷向量’"國家杰出青年科學(xué)基金項目%>%#$>>!?&$教育部跨世0&1!紀優(yōu)秀人才基金項目%%!%"%"$A&"*!!+;$+++.?#=>%,#=*"+K?<李輝平!6@BCD:’:DQ1!,#=*"+K大學(xué)模具工程技術(shù)研究中心#主要研究方向是熱處理過程$,,,E&KPKCKDE;!E數(shù)值模擬技術(shù)等0&*!+;?收稿日期萬方數(shù)據(jù)’$%%&@%!@%#$修

6、訂日期’$%%&@%"@%$$$+++.#=>%*’+K??作用的復(fù)雜過程(為了提高模擬精度(必須要對三$!(EK?"K,E"KPKCKDE;!+?%者耦合求解(但是如果對三者之間進行完全耦合(0&>并迭代至收斂(這將需要大量的計算時間(而且容#!$;?%"+#"S$!!1"$+++.#=>!$!E;$易產(chǎn)生迭代不收斂現(xiàn)象)考慮了計算精度及計算時=,E"K,E&"KPKCKD間(建立的耦合分析模型結(jié)構(gòu)圖!如圖$所示")0&#!$;.?"#=#"$,!K?<#$+++$"5!,?!=>,!$K,E"KPKC

7、KDE;!,,E式中!#=>’’’彈塑性剛度矩陣#=’’’彈性剛度矩陣.’’’幾何矩陣0&’’’單元數(shù)目#’$’’’由溫度引起的膨脹系數(shù)向量(E’’’由相變引起的膨脹系數(shù)向量+’’’相變塑性系數(shù),E’’’相變的體積分數(shù)"’’’應(yīng)力?’’’淬火零件的溫度圖$!溫度+相變和應(yīng)力耦合分析的結(jié)構(gòu)圖/D=;$!49