材料热加工过程的数值模拟

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料热加工过程的数值模拟　　材料热加工拟实制造成形　　1．热加工工艺模拟的研究方法及功能　　一、进行热加工工艺模拟主要有三种方法：　　1.数值模拟　　是最重要的研究方法。它通过能准确描述某一些热加工工艺过程的数理模型及对数理方程是简化求解，动态显示该工艺过程并预测过程的结果。依模拟对象及研究深度的不同，有一维、二维、三维之分；有宏观、中观、微观之分；可以是单一物理场，也可以是多种物理场的耦合。　　2.

2、物理模拟　　是一种必要的辅助研究方法。它是按照相似原理，和相同或相似的材料制成试样，在相似的条件下进行试验，得出工艺过程的有关规律和数据、判据，并检验、校核数值模拟的结果。　　3.专家系统　　是近几十年来人工智能领域研究开发出的计算机系统，它把有关领域的专家知识按一定的结构表示成计算机能够利用的形式以优化工艺参数和设计。它包括知识库、推理机构及人机接口三个核心部分。由于热加工影响因素十分复杂，所以它也是数值模拟的一个有效补充。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其

3、的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　二、热加工工艺模拟的功能　　1.动态模拟工艺过程　　形象地显示各种工艺的实施过程及材料形状、轮廓、尺寸、组织的演变情况。　　2.预测工件的组织性能质量　　预测在不同工艺条件下材料经成形改性制成毛坯零件后的组织性能质量，特别是能找出易发缺陷的成因及削除方法。　　3.优化工艺设计　　通过在虚拟条件下工艺参数的反复比较，得出最优工艺方案。变传统工艺设计时优化工艺的

4、途径为在计算机上修改构思的处理方法。　　2．热加工数值模拟的主要内容　　数值模拟是热加工工艺模拟最重要的方法。它主要包括处理、模拟分析计算和后处理三部分内容。　　1.数值模拟的前处理　　前处理的任务是为数值模拟准备一个初始的计算环境及对象。主要包括：目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　三维造型将模拟对象的几何

5、形状及尺寸以数字化方式输入，成为模拟软件可以识别的格式。由于目前已有商品化造型软件推出，除特殊情况外，一般可采用商品化软件，如Pro-E、UG、I-DEAS；AutoCAD、Solidedge、Solidwork等作为模拟的软件平台，进行前处理。　　网格剖分按模拟的功能有精确度要求，将实体造型部分成一定细度的单元。零件尺寸越小，模拟尺度越接近微观，则要求剖分的越细。　　2.模拟分析计算　　模拟分析计算是数值模拟的核心技术。按其功能，主要包括以下内容。　　宏观模拟仿真目的是模拟热加工过程中材料形状、轮廓、尺寸及宏

6、观缺陷的演化过程及最终结果。为达到上述目的，需建立并求　　解以下一些物理场的数理方程。　　1）温度场。是进行热加工过程数值模拟最重要的物理场。可以直接预测铸件的凝固前沿及缩孔缩松的位置及大小，同时它也是其他所有物理场的计算基础。　　对传热过程来讲，其数理方程表达为下：　　多采用有限差分方法计算，可以求出在热加工过程中材料的温度变化及各点的温度分布。　　2）应力/应变场——位移场。是建立在弹塑性力学基础上的物理场。主要用于模拟金属的塑性成形过程及充不满、皱折、孔洞等缺陷的产生，同时可预测铸件、焊接件的应力分布及变

7、形、裂纹等缺陷。一般采用有限元法求解。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　3）流动场——压力场、速度场。建立在流体力学基础上的流动场，是模拟铸件充型过程的重要模型，用于预测铸件的冷隔、卷气、夹渣、冲砂等缺陷，优化浇注系统。　　微观组织及缺陷的模拟仿真目的是模拟热加工过程中材料微观组织及微观尺度的缺陷的演变过程

8、及结果。描述微观组织及缺陷演变的模型主要有：　　1）随机统计模型。有MonteCarlo法和CellarAutomaton法，主要用于液→固转变时晶粒组织形成及生长的模拟。　　2）相场方法。通过微分方程反映液-固转变时扩散、有序化势及热力学驱动力的综合作用，可对金属液的凝固过程及组织的形成、生长进行真实的模拟。　　3）相变场。是模拟金属热处理中组织转变的数理模型。要综合考虑相变与温度、