渗碳零件淬火过程数值模拟简化模型研究

发布时间：2017-06-09 20:12

  本文关键词：渗碳零件淬火过程数值模拟简化模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：渗碳淬火是热处理工艺中的重要手段,被广泛的应用到汽车、航空航天和机械制造等领域。经过渗碳淬火后,零件的强度、硬度和耐磨性等性能都得到了极大的提升。但是,随着科学技术的发展,传统热处理技术已经不能满足人们的需要。为了更好的了解热处理过程中的每一个细节,从而更好的发展和改进热处理技术,人们将计算机技术应用到热处理过程中,数值模拟技术随之出现。本文主要基于有限元分析软件ANSYS,对渗碳零件淬火过程数值模拟简化模型进行研究,以便减少数值模拟过程中计算机的运算时间,从而提高计算效率。根据传热学基本原理,热弹塑性理论和相变理论,使用有限元分析软件ANSYS,对无限长渗碳圆柱体淬火过程的温度场进行了数值模拟。然后,将温度场模拟结果作为初始载荷加载到模型上,对无限长渗碳圆柱体淬火过程中的应力场进行模拟,分析无限长渗碳圆柱体在淬火结束后残余应力分布规律。并研究模型尺寸和渗碳层厚度对残余应力场分布情况的影响,为新模型的建立提供了参照。建立无限长渗碳圆柱体淬火数值模拟的简化模型。将原始模型的温度场模拟结果中简化模型部分对应的温度场作为初始载荷加载到简化模型上,对简化模型进行应力场模拟。设立修正系数调整简化模型的模拟结果,使其与原始模型的模拟结果相近。同时,分析了模型尺寸和渗碳层厚度对修正系数的影响。
【关键词】：渗碳淬火 残余应力 数值模拟 ANSYS 简化模型
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG156.81;TG156.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 数值模拟与有限元法概述11-12
• 1.3 热处理数值模拟国内外研究进展12-14
• 1.3.1 热处理数值模拟技术国内外研究现状12-14
• 1.3.2 淬火数值模拟存在的不足14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 第2章 渗碳淬火过程理论分析16-22
• 2.1 引言16
• 2.2 淬火过程中各个物理场耦合关系16-17
• 2.3 淬火过程残余应力的理论分析17-21
• 2.3.1 残余应力的形成17-20
• 2.3.2 残余应力的作用20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 淬火数值模拟基本理论和模拟数据22-35
• 3.1 引言22
• 3.2 淬火过程温度场理论分析22-25
• 3.2.1 温度场控制方程22-23
• 3.2.2 初始条件23-24
• 3.2.3 边界条件24
• 3.2.4 相变潜热的计算24-25
• 3.3 温度场模拟数据25-27
• 3.4 淬火过程结构应力场理论分析27-29
• 3.4.1 关于热弹塑性问题的基本假设27-28
• 3.4.2 弹性力学基本理论28-29
• 3.5 应力场模拟数据29-34
• 3.6 本章小结34-35
• 第4章 淬火过程的常规有限元模拟35-44
• 4.1 引言35
• 4.2 温度场模拟分析35-38
• 4.2.1 建立原始模型35-36
• 4.2.2 温度场模拟载荷施加和结果分析36-38
• 4.3 应力场模拟分析38-42
• 4.3.1 应力场模拟载荷施加和结果分析38-39
• 4.3.2 模型尺寸对表面应力场的影响39-40
• 4.3.3 渗碳层厚度对残余应力的影响40-42
• 4.4 本章小结42-44
• 第5章 淬火过程模拟的简化模型研究44-67
• 5.1 引言44
• 5.2 新模型的建立44-45
• 5.2.1 建立新模型44
• 5.2.2 施加载荷与边界条件44-45
• 5.3 应力场的模拟45-66
• 5.3.1 修正系数的设置和应力场模拟45-49
• 5.3.2 修正系数的设置49-53
• 5.3.3 渗碳层厚度对修正系数的影响53-55
• 5.3.4 新模型尺寸对修正系数的影响55-66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72

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