鍛造過程溫度場模擬數(shù)值振蕩的研究.pdf

1、正值中國企業(yè)從“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉變之時，生產(chǎn)中對產(chǎn)品提出了“高，精，尖”的要求。對傳熱，組織變化，變形進行耦合模擬分析才能更準確地模擬出材料變形時溫度場、應變、流動狀態(tài)等的分析數(shù)據(jù)，從而更好地指導工藝設計和質(zhì)量控制，縮短產(chǎn)品設計周期，降低成本。溫度場是耦合模擬的重要因素之一，因此深入研究鍛造過程溫度場的變化有重要的實用價值，而消除溫度場的數(shù)值振蕩則是準確模擬溫度場的關鍵技術。
　　 本文圍繞鍛造過程溫度場數(shù)值振蕩的問題

2、進行研究，闡述了傳熱的基本原理，給出了溫度場有限元控制方程，以此為基礎，改善了現(xiàn)有TC溫度場數(shù)值模擬軟件的求解器并編制成其簡易前處理器和后處理器。
　　 深入闡明了溫度場數(shù)值振蕩的本質(zhì)，研究了消除或降低溫度場振蕩的方法即集中熱容矩陣、網(wǎng)格細化、動態(tài)時間步長、變差分系數(shù)β，之后采用這四種方法編制程序并嵌于TC模擬軟件中，消除了TC軟件的溫度數(shù)值振蕩問題，從而提高了原型軟件熱鍛工藝與微觀組織預測有限元模擬軟件SF2D/3D的穩(wěn)定性與

3、運行效率。
　　 應用TC軟件，并結合DEFORM進行對比，完成了溫度場數(shù)值振蕩消除方法研究，取得如下結論：溫度場的數(shù)值振蕩一般發(fā)生在模擬初始階段溫度梯度大的鍛件表層；集中熱容法能有效地消除溫度場的數(shù)值振蕩，其模擬結果與DEFORM的模擬結果相比，誤差很小；網(wǎng)格細化能一定程度上改善溫度場數(shù)值振蕩，但效果差，而且受到模擬規(guī)模與時間的限制；減小時間步長，也能有效地改善溫度場數(shù)值振蕩。動態(tài)時間步長不僅能夠有效減小溫度數(shù)值振蕩而且大大節(jié)