ZL205A低压铸造凝固过程应力应变模拟及控制

发布时间：2022-10-08 13:39

　　本文以ZL205A合金为研究材料,采用低压铸造方法浇注了带有壁厚差结构特征的大型筒形件,研究了复杂结构筒形件凝固过程的应力应变分布及变形规律,分析了筒形件变形机理,分析了冷却速率对铸件应力应变的影响,通过改进工艺方案控制铸件的凝固速率改善了大型铸件应力应变问题。对ZL205A细杆铸件凝固过程进行了应力场模拟,从流变学角度对铸件应力应变进行了分析,合金在固液两相区的流变模型符合经典五元件模型,合金即将结束凝固前的应变主要来源于宾汉体产生的应变,宾汉体具有松弛特性,松弛时间越长,合金应力越小,但应变越大。分析了冷却速率与屈服强度、响应时间的关系,通过拟合获得了屈服强度、响应时间二者与冷却速率的数学关系,关系表明铸件在冷却过程中存在临界冷却速率,当冷却速率小于临界冷却速率2.2℃/s时,屈服强度与冷却速率之间符合线性关系,冷却速率增大,屈服强度线性增大;当冷却速率大于临界冷却速率2.2℃/s时,屈服强度与冷却速率之间符合指数型关系,冷却速率增大,屈服强度呈指数增长。应变响应时间与冷却速率之间具有同屈服强度与冷却速率之间类似的数学关系,临界冷却速率同样是2.2℃/s。当应变响应时间大于凝固时间... 

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文背景及研究意义
    1.2 铸件凝固过程应力场数值模拟研究现状
        1.2.1 铸造过程应力场数值模拟国外研究现状
        1.2.2 铸件凝固过程应力场数值模拟国内研究现状
        1.2.3 应力场数值模拟的发展方向
    1.3 铸造过程应力分析数理模型
        1.3.1 准固态相区的应力场数值模拟
        1.3.2 凝固以后的应力场模拟
    1.4 应力应变的产生及控制
        1.4.1 应力的产生及控制
        1.4.2 应变的产生及控制
    1.5 本文主要研究内容
第2章 实验材料以及研究方法
    2.1 ZL205A合金简介
    2.2 ZL205A性能数据库建立
        2.2.1 ZL205A合金热物理性能参数
        2.2.2 ZL205A合金力学性能参数
    2.3 温度场模型的建立
    2.4 应力场模型的建立
    2.5 热-力耦合效应
    2.6 边界条件的设定
    2.7 本章小结
第3章 ZL205A细杆件凝固过程应力场模拟
    3.1 引言
    3.2 模拟结果分析
        3.2.1 温度场模拟结果
        3.2.2 应力场模拟结果
    3.3 凝固过程应变与应力的关系
    3.4 冷铁对应力应变的影响
    3.5 本章小结
第4章 ZL205A复杂结构筒形件应力场研究
    4.1 引言
    4.2 筒形件模拟方案
    4.3 筒形件温度场模拟结果
    4.4 筒形件应力场模拟
        4.4.1 应力模拟结果
        4.4.2 应变模拟结果
    4.5 筒形件变形规律分析
    4.6 本章小结
第5章 ZL205A复杂结构筒形件变形控制研究
    5.1 引言
    5.2 施加内冷铁冷却速率
        5.2.1 加内冷铁之后的温度场
        5.2.2 加内冷铁之后的应力场
        5.2.3 加内冷铁之后的应变场
        5.2.4 加内冷铁之后的变形
    5.3 调节温度场及控制冷却速率
        5.3.1 流场及温度场变化
        5.3.2 应力及应变变化
        5.3.3 优化后的应变场
        5.3.4 优化后的总位移变化
    5.4 筒形件低压浇注
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]从凝固过程的位移数值模拟结果中提取铸件的变形[J]. 程建国,康进武,张家锋,黄天佑,柳百成.  铸造技术. 2008(10)
[2]两种不同约束条件下发动机缸体铸件热应力场的数值模拟[J]. 朱慧,黄天佑,康进武.  铸造. 2006(06)
[3]基于有限差分网格的发动机缸体铸件热应力模拟[J]. 朱慧,康进武,黄天佑.  铸造技术. 2005(07)
[4]铸件铸造过程应力场数值模拟[J]. 刘强,蒋玉明,杨屹,齐慧.  热加工工艺. 2002(05)
[5]铸造应力场数值模拟的研究进展[J]. 李梅娥,邢建东.  铸造. 2002(03)
[6]基于凝固进程数值模拟的铸件裂纹预测方法[J]. 郑贤淑,李治,金俊泽.  材料研究学报. 2000(S1)
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硕士论文
[1]ZL205A大型薄壁筒形件变形预测及控制[D]. 王朋.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于MATLAB平台有限单元法的铸造热应力场数值模拟[D]. 向智.华中科技大学 2011
[3]基于ABAQUS的铸件准固态区热应力场数值模拟技术[D]. 张彬.华中科技大学 2011
[4]A356合金铸造热应力数值模拟及热裂纹预测[D]. 赵征伟.哈尔滨工业大学 2011
[5]钛合金铸造热应力有限元分析及实验研究[D]. 李丽丽.哈尔滨工业大学 2009
[6]钛合金铸件应力的测量与数值模拟[D]. 李超.哈尔滨工业大学 2006



本文编号：3687815