手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

桥梁钢热压缩过程中动态再结晶的实验研究与有限元模拟

赵健

   近10年来,钢结构桥梁由于具有诸多优点而被工程大量采用,突破了以往仅在大跨度桥梁建设中采用钢结构的局面。随着我国经济的快速发展,国家加大了对交通运输行业的的投入,桥梁钢的需求日益增加且对其性能也提出了更高要求。与国外相比,我国桥梁用钢发展较缓慢,现有钢种的强度低、焊接性能差,需要预热,不具备耐候性,以致它们的成分设计和工艺优化势在必行。 在桥梁用钢生产流程中,热轧是决定产品质量的关键环节,其工艺优化取决于对热轧过程中轧件微观组织演化规律的认识,其中,对高温轧制期间动态再结晶规律的了解尤为重要。动态再结晶演变是多机制综合作用的复杂过程,凭经验很难进行预测和控制,但是,随着现代物理冶会、热成形数值模拟和组织结构模拟技术的兴起与发展,使得模拟桥梁钢热变形动态再结晶演变过程成为可能。鉴于热压缩和热轧的变形共性及其相同的组织变化特征,建立合理的热压缩动态再结晶模型,模拟高温变形期问坯料内部的组织演变过程,能够为优化热压缩和热轧的工艺参数及在线控制方案、正确预测产品组织结构与性能奠定理论基础,提供实际参考。 本论文在结合热模拟实验、定量金相技术、有限元分析技术和材料动态再结晶模拟技术的基础上,分别以两种新型桥梁钢HPS485wf和Q420qE为研究对象,通过热模拟压缩实验,在蠕变方程的基础上,建立了相应的动态再结晶流变应力模型;采用定量金相分析和动态再结晶唯象理论相结合的方法,对它们的微观组织演化进行分析并建立了动态再结晶动力学模型与晶粒尺寸模型;基于热-力耦合刚塑性有限元法与金属微观组织演变的数学模型,在MARC有限元软件平台上利用二次开发,编制了一个模拟桥梁钢热变形过程动态再结晶演化的程序,并成功模拟了HPS485wf钢的热压缩动态再结晶过程,揭示了对应的动态再结晶组织演变规律,系统分析了热变形参数对动态再结晶的影响规律。 研究表明,数值模拟结果和实验结果基本一致,模拟的动态再结晶规律的正确性得到实验观察和动态再结晶理论的验证。因此,本文所采用的数值模拟方法是行之有效的,所建立的流变应力模型和微观组织演化模型是合理的,所揭示的动态再结晶临界条件和热变形参数对动态再结晶的影响规律是正确的,这些研究结果不仅对于改善HPS485wf钢和Q420qE钢最终组织结构的实际热变形工艺优化有指导作用,而且对于其它桥梁钢组织结构的控制也有参考价值。……   
[关键词]:桥梁钢;动态再结晶;数值模拟;组织模拟;热模拟实验;特征参数;工艺影响
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东大学2010年