基于ABAQUS二次开发的轧制过程组织性能预测

发布时间：2019-09-28 20:33

【摘要】：目前,ABAQUS有限元软件已广泛应用于金属材料热加工行业,针对Q345B高强度低合金钢热连轧模拟过程中宏观及微观本构机理模型的未能建立缺陷,本研究基于弹塑性增量理论及混合强化理论,考虑到实际板带轧制过程中组织性能预测的精度缺陷,借助低合金钢轧制过程动态再结晶型的真实应力-应变数学模型及微观组织模型,通过VUMAT及USDFLD数据接口,对软件材料子程序及其微观组织模型进行了二次开发研究,最后对Q345B板带的热轧制过程进行了模拟验证,具体涵盖以下三个研究阶段:首先,本研究选用一种适合于低合金钢的动态再结晶型的应力—应变数学模型,基于ABAQUS软件平台,借助此软件的子程序接口,应用弹塑性应力—应变增量理论,采用混合强化理论,利用切向预测径向返回的方法更新应力,编写出用户材料子程序,实现VUMAT的二次开发。其次,板带热轧中轧件会发生动态再结晶和静态再结晶两种微观组织变化,在热轧道次的间隙会发生亚动态再结晶的微观组织变化及晶粒长大现象,对板带的最终性能奥氏体演变过程起着重要作用。通过对奥氏体微观组织预报模型的显式表达式和相关的奥氏体再结晶的表达式进行精确代码推导,有效补充完善了VUMAT子程序的二次开发进程,同时针对轧制道次间的晶粒长大,编写了USDFLD用户子程序来深入分析轧件的组织变化规律。最后,依托于ABAQUS软件前后处理平台及非线性求解器,对轧件和轧辊进行了三维成形、结构装配、有限元建模等工况操作,提交作业选择编写的.for文件,对Q345B的板带热连轧过程进行宏微观热力学仿真模拟。通过ABAQUS后处理提取的模拟计算结果与工业试验数据对比分析,基于混合再结晶机制的有限元计算结果更接近于实测值,吻合性度高,经验证所建模型预报精度较高;通过对奥氏体微观组织晶粒尺寸变化规律的研究,分析细化程度的大小,可以调整精轧温度、轧制速度和设置合理的压下量等为最终实现良好的产品组织性能提供基础。基于模型所开发的VUMAT子程序和USDFLD子程序为板带的热连轧制备工艺提供理论依据。
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG335

【参考文献】

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本文编号：2543484