中厚板辊式淬火过程数值模拟探讨

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摘要：以南京钢铁公司中厚板卷厂热处理工程3500mm辊式淬火机项目为背景，分析研究了钢板淬火表面的换热机理,完成了工业生产中中-厚板辊式淬火心部冷却曲线的在线测量实验。以ANSYS软件为平台,研究冲击射流冷却时钢板表面换热边界条件,对中厚板辊式淬火的三维温度场和应力应变场了数值模拟和研究,了在时间、空间上的温度场和应力应变场的分布。论文研究内容如下：(1)合理设计实验方案,在工业生产现场完成了钢板辊式淬火“黑匣子”实验,了50mmm厚度规格高强钢板Q690淬火心部温降曲线,并以此为基础实测温度冷却曲线和模拟冷却曲线对比确定淬火钢板表面对流换热系数毕业论文前言。(2)中厚板辊式淬火,分析了高效均匀连续淬火冷却机理大学毕业论文。应用有限元数值模拟方法,对钢板淬火温度场变化了三维的数值模拟,解决了运行中的钢板辊式淬火的瞬态温度场求解问题,分析了淬火中钢板表面温度场分布及厚度、宽度和长度方向上的温度场分布情况。(3)利用有限元数值模拟方法,依据热弹塑性数学模型,对钢板辊式淬火热应力应变场了研究,分析了钢板淬火热应力应变场变化规律,对淬火控冷中最大热应力了预测分析。钢板淬火热应力应变场分析结果：钢板在高压淬火区域内淬火20s时刻钢板表面应力达到最大值；钢板表层应力具有由受拉应力到受压应力的转变规律,钢板心部应力具有由受到压应力到受拉应力转变的规律。关键词：中厚板论文辊式淬火论文数值模拟论文换热系数论文三维温度场论文应力/应变场论文
摘要5-6
Abstract6-7
目录7-10
第1章 绪论10-23

1.1 研究背景10-12

1.2 中厚板辊式淬火机装备及工艺概述12-15

1.2.1 辊式淬火工艺流程及淬火机装备描述12-13

1.2.2 中厚板辊式淬火机工艺要素13-14

1.2.3 辊式淬火的热交换机理14-15

1.2.4 辊式淬火冷却的特点15

1.3 淬火数值模拟基本原理和方法15-19

1.3.1 耦合关系模型15-16

1.3.2 热传导方程16-17

1.3.3 相变动力学17

1.3.4 弹塑性本构关系17-19

1.3.5 非线性问题19

1.4 淬火数值模拟概况19-20

1.5 淬火数值模拟的难点及存在的问题20-22

1.6 主要研究内容22-23

第2章 中厚板淬火有限元模拟理论基础23-33

2.1 中厚板淬火传热学基本原理23-28

2.

1.1 中厚板淬火的热传导控制方程23-24

2.

1.2 淬火瞬态温度场有限元分析24-28

2.2 有限元法与有限元软件ANSYS简介28-32

2.1 有限元法28-30

2.2 软件概述30

2.3 分析30-32

2.3 小结32-33

第3章 辊式淬火表面换热系数研究33-43

3.1 钢板辊式淬火心部温度场测量实验33-35

3.

1.1 实验设备和器材33-34

3.

1.2 实验方案34-35

3.2 实验结果分析35-37
3.

2.1 钢淬火心部冷却曲线35-36

3.

2.2 淬火心部的冷却速率36-37

3.3 辊式淬火钢板表面换热系数研究37-42

3.1 淬火中的传热方式37-39

3.2 淬火各阶段表面换热系数确定39-42

3.4 小结42-43

第4章 辊式淬火温度场数值模拟43-65

4.1 三维温度场的建模43-47

4.

1.1 假设条件43-44

4.

1.2 边界条件及物性参数选取44-46

4.

1.3 钢板温度场的有限元网格模型46

4.

1.4 温度场的载荷确定46-47

4.2 三维瞬态模拟结果分析47-64
4.

2.1 钢板淬火表面温度场分布47-53

4.

2.2 钢板宽度方向温度分布53-57

4.

2.3 钢板长度方向度温度分布57-60

4.

2.4 钢板厚度方向温度分布60-64

4.3 小结64-65
第5章 辊式淬火应力应变场数值模拟65-73

5.1 热弹塑性有限元基本原理65-67

5.2 钢板淬火应力/应变场有限元模拟67-72

5.

2.1 应力/应变场的建模67-69

5.

2.2 淬火热应力分析69-72

5.

2.3 厚度方向不同点的位移72

5.3 小结72-73
第6章 73-74
参考文献74-78
致谢78