工作報告之?dāng)?shù)值模擬開題報告

數(shù)值模擬開題報告【篇一：開題報告】本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目：az21b鎂合金等溫擠壓成形電池殼數(shù)值模擬及模具設(shè)計院（系）材料科學(xué)工程學(xué)院專業(yè)材料成型及控制工程學(xué)生王雪學(xué)號110810205班號1108102指導(dǎo)教師開題報告日期哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）材料科學(xué)與工程學(xué)院二零一三年制課題背景及研究的意義1.1課題背景，目自從十九世紀(jì)末以來，隨著社會和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類文明的快速進(jìn)步,金屬材料的消耗飛速的增加，很多金屬礦產(chǎn)資源正逐漸趨于枯竭溯銅、鋅、鉛等礦藏的開采只能維持幾十年，鋁、鐵等礦藏也只能維持100~300年。鎂是地球上儲量最大的元素之一，如陸地上的白云石、湖泊中的鹽湖，海洋中也有大量的鎂湘比其他金屬材料可謂取之不盡、用之不竭［1］。而且自從21世紀(jì)以來，鎂合金材料生產(chǎn)的成本逐漸降低，鎂合金工件的成形工藝和材料質(zhì)量很大的提高［2-3］,同時，很多國家對汽車領(lǐng)域的能源消耗、廢氣排放的限制，鎂合金憑借輕量化，比強(qiáng)度高、減震性能優(yōu)越以及可以回收等優(yōu)點從傳統(tǒng)材料中脫穎而出,被譽(yù)為二十一世紀(jì)最具有開發(fā)和應(yīng)用潛能的“綠色材料”［4］。隨著很多礦產(chǎn)資源的日益枯竭，鎂以其資源豐富日益受到重視，刺激了鎂工業(yè)的發(fā)展。目前，鎂及鎂合金材料的研究已成為世界性的熱點。目前，鎂合金應(yīng)用較多的是鑄造成形，而工業(yè)上應(yīng)用較為成熟的主要是壓鑄成形。雖然鎂合金具有優(yōu)異的壓鑄性能，但其設(shè)備成本高，原料利用率低，能源消耗多，鑄型壽命較短，鑄件綜合力學(xué)性能較差，且因鎂遇水劇烈反應(yīng)，在高溫下還可能爆炸，所以對其安全性要求相當(dāng)高。塑性成形能解決壓鑄成形中所存在的這些問題，所以開發(fā)先進(jìn)的鎂合金塑性成形工藝具有很好的工程應(yīng)用價值。，目1.2研究的目的及意義1.2.1研究目的針對鎂是密排六方結(jié)構(gòu)，室溫下塑性差，很難進(jìn)行塑性成形，及塑性成形中的加熱效率，生產(chǎn)效率等問題，鎂合金的密排六方結(jié)構(gòu)導(dǎo)致鎂合金的塑性變形能力差，在塑性變形過程中如果控制不好溫度、擠壓速度等很容易開裂，故目前大部分鎂合金的成形工藝均為鑄造。但是鑄造工藝成形的鎂合金晶粒粗大，組織不均勻，再加上鑄造的先天缺陷氣孔、夾雜、縮松等,導(dǎo)致鑄造鎂合金的性能達(dá)不到很多零件的要求,很大程度上縮小了鎂合金的應(yīng)用范圍。本課題通過deform軟件對鎂合金的材料性能、模具結(jié)構(gòu)，加工條件等進(jìn)行研究分析，利用等溫擠壓成形工藝（以az21b鎂合金成形電池殼為載體），進(jìn)而獲得較理想的塑性成形方案及模具。1.2.2研究意義匹

1=1進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，隨著社會的快速發(fā)展以及人口增加等，人們面臨匹

1=1而材料作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，肩負(fù)著巨大的重任。在滿足甚至超越之前材料的基礎(chǔ)上,如何以更低的能耗,更少的資源來生產(chǎn)出性能更加優(yōu)異的新材料來替代之前的材料，或者運(yùn)用各種方法來控制材料的成形工藝使得材料的性能更加優(yōu)異成為現(xiàn)在課題研究的主要方向。我國是鎂資源豐富國,居世界第一，原鎂產(chǎn)量、出口量亦居世界第一，但出口的鎂產(chǎn)品80%作為初級原材料出口，國內(nèi)鎂及鎂合金深加工應(yīng)用規(guī)模及技術(shù)相對薄弱［6］。國=y最內(nèi)鎂產(chǎn)業(yè)存在的最主要表現(xiàn)是鎂產(chǎn)品原創(chuàng)性的研究成果缺乏,目前出口的所有鎂合金錠幾乎全部按照國外的牌號生產(chǎn)，而且在鎂合金產(chǎn)品加工制備中的關(guān)鍵技術(shù)和裝備大部分依靠進(jìn)口。因此，如何開展鎂合金產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)及裝備的研制開發(fā)，對鎂合金產(chǎn)品的生產(chǎn)制備工藝進(jìn)行研究，=y最此外塑性成形技術(shù)中，模具的投入資金都比較大，但是一次兩次實驗不僅需要進(jìn)行模具、坯料的加熱而且關(guān)鍵不能達(dá)到預(yù)期的要求,這樣還得改工藝，進(jìn)而改進(jìn)模具，對于大型模具的改進(jìn)一般都得1~3個月,無形的增加生產(chǎn)周期和生產(chǎn)投入。計算機(jī)的數(shù)值模擬技的位移、金屬流動方向、速度、應(yīng)力應(yīng)變曲線等都可以直觀的呈現(xiàn)在設(shè)計人員眼前，擠壓過程中的缺陷很容易發(fā)現(xiàn)進(jìn)而改進(jìn)。最大的擠壓應(yīng)力也可以模擬出來，對于復(fù)雜件來說就不用復(fù)雜的計算公式，最后再實際生產(chǎn)試驗，這樣就無形中提高了設(shè)計的效率、節(jié)約了大量資金［11-12］。本文針對變形鎂合金產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的難點，研究一種鎂合金等溫擠壓成形的工藝方法，通過各種材料手段對成形的形狀較復(fù)雜，組織性能，機(jī)械強(qiáng)度良好的鎂合金零件的組織性能分析。探索等溫擠壓成形過程中材料塑性成形機(jī)制的作用規(guī)律,為鎂合金塑性變形提供一定的設(shè)計依據(jù)和工藝指導(dǎo)。國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析2.1國內(nèi)現(xiàn)狀及分析荷蘭代爾夫特理工大學(xué)在鋁合金擠壓過程的數(shù)值模擬方面做了較多的研究，得出了擠壓速度、擠壓比、溫度、擠壓力分布等工藝參數(shù)之間的動態(tài)關(guān)系。同時也提出了許多實現(xiàn)等溫擠壓的擠壓速度模型，最終在實際擠壓過程中得到應(yīng)用，取得了很好的等溫擠壓控制效果［12］。1995年，丹麥的alu-mac公司開發(fā)了一個名為optalex的閉環(huán)等溫控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)置了紅外線高溫測溫儀，并帶有反饋控制系統(tǒng)，采用均勻加熱坯料［10］。隨后，美國的wells鋁業(yè)公司在其擠壓車間安裝使用了此套系統(tǒng)。美國的werner公司也相繼安裝了optalex系統(tǒng)［11］。大大的提高了擠壓生產(chǎn)效率。型材的形狀、尺寸公差更容易控制，型材的強(qiáng)度得到提高，冶金組織與性能更加均勻，且對其可控性更強(qiáng)。由于系統(tǒng)存儲著擠壓型材的優(yōu)化參數(shù)值，使得擠壓機(jī)調(diào)整時間大大減少，系統(tǒng)未造成模具使用上的任何問題。目前，世界上約有20多套o(hù)ptalex系統(tǒng)正在運(yùn)行，所有系統(tǒng)都使生產(chǎn)率高于大約了5%，平均生產(chǎn)率提高了8%~10%，廢料減少了2~3%［14］。由德國sms公司開發(fā)的cadex系統(tǒng)，是基于擠壓熱-力耦合仿真的等溫擠壓系統(tǒng)。cadex系統(tǒng)被用于該公司的擠壓生產(chǎn)中，早期的cadex系統(tǒng)，不帶有出口溫度的測量裝置，完全基于擠壓熱-力耦合仿真的結(jié)果。然后，sms公司對cadex系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)出了cadex2系統(tǒng)。該系統(tǒng)裝設(shè)了光學(xué)高溫測溫儀，用于監(jiān)測坯料的入口與出口溫度，還裝設(shè)了一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于記錄擠壓力、擠壓速度等參數(shù)，系統(tǒng)用于擠壓均勻加熱的坯料與梯溫加熱的坯料。據(jù)德國sapa鋁加工廠的統(tǒng)計，在采用cadex系統(tǒng)3個月內(nèi)，對生產(chǎn)批量大于100kg的型材，生產(chǎn)率提高了9%［13］。2.2國外現(xiàn)狀及分析2.2.1鎂合金的現(xiàn)狀作為實用金屬中最輕的一種，鎂合金因其具有優(yōu)良的性能和巨大的開發(fā)應(yīng)用潛力，是21世紀(jì)及很長一段時期內(nèi)最具競爭力的一種材料。但是，目前鎂合金機(jī)械零件的制造以壓鑄和注射成型為主，壓力加工很少，使其使用受到限制。此外，壓鑄應(yīng)用范圍最廣，但負(fù)面作用最大；粉末冶金環(huán)境影響較小，但應(yīng)用范圍有限。擠壓成型是固態(tài)成型的最好替代工藝。其它工藝跟粉末冶金一樣，雖然環(huán)境影響較小，但應(yīng)用范圍有限。2.2.2鎂合金擠壓的現(xiàn)狀程俊偉等［4］選擇az31變形鎂合金，設(shè)計了實心棒材、矩形和截面薄壁空心型材試樣，對坯料加熱、模具預(yù)熱、潤滑劑、擠壓比、擠壓速度及擠壓力等工藝問題與工藝參數(shù)，進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗研究，總結(jié)了成形規(guī)律和確定工藝參數(shù)的方法。中科院金屬研究所的王忠堂等也做了相似的研究。翟秋亞等［9］采用500t擠壓試驗研究了擠壓變形對az31鎂合金組織和性能的影響，表明，隨擠壓比的增大，擠壓顯著地細(xì)化鎂合金晶粒并提高力學(xué)性能。李良福以“全蘇冶金工程科學(xué)研究所”研制的在立式擠壓機(jī)上熱擠壓鎂合金管子的新工藝為例，介紹了這種新工藝的原理和優(yōu)點。該工藝是基于在壓力機(jī)的一次工作行程內(nèi)，毛坯的擴(kuò)徑工序和管子擠壓工序相重合，以減少工藝設(shè)備，降低勞動量。劉長瑞等通過擠壓制取鎂合金az31鎂合金板坯，常溫下軋制，研究其塑性變形行為，考察了鎂合金az31組織和軋制工藝參數(shù)對其常溫下塑性變形能力的影響。結(jié)果表明，晶粒度和道次加工率是影響鎂合金az31常溫塑性變形能力的重要因素。周海濤等［8］對az31鎂合金t型材擠壓成形進(jìn)行了工藝試驗研究，確定了t型材模具各工作帶尺寸及限流措施。分析了t型材各部位的力■=j最學(xué)性能。結(jié)果表明，在擠壓比較大部位，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度最高分別為117mpa和254mpa,伸長率為16%■=j最=1高是屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度增大的原因。高質(zhì)量型材必須采用流線型模擠壓。=1研究內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題3.1研究內(nèi)容本文以az21b鎂為研究對象，以成形電池殼為載體，通過deform軟件對成形過程進(jìn)行模擬分析，進(jìn)而獲得較理想的塑性成形工藝及模具方案。⑴綜合考慮az21b鎂合金的性能、零件的尺寸及性能要求、材料利用率及生產(chǎn)效率等通過計算來初步制定工藝方案；根據(jù)方案制定幾何模型和材料模型；利用計算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)對制定的工藝進(jìn)行模擬，其中包括擠壓力、擠壓溫度、擠壓速度以及摩擦系數(shù)的確定，分析金屬的流動規(guī)律等;根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，完善工藝方案及模具設(shè)計;3.2擬解決的關(guān)鍵問題此實驗室塑性變形量較大，模擬過程中容易產(chǎn)生網(wǎng)格畸變，如何進(jìn)行變形區(qū)網(wǎng)格細(xì)分，使模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確，這是本次課題研究的關(guān)鍵問題;此次實驗中綜合材料各方面性能確定出合理的坯料溫度、擠壓速度、模具預(yù)熱溫度、擠壓比、潤滑劑等；擬采取的研究方法和技術(shù)路線、進(jìn)度安排、預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)4.1擬采取的研究方法和技術(shù)路線4.1.1研究方法(1)通過excel等軟件計算，用pro/e等繪圖軟件初步設(shè)計電池殼的模具；通過pro/e建立幾何模型，再利用deform軟件進(jìn)行幾何模擬;利用deform軟件進(jìn)行模擬，分析材料的性能變化，最終確定:佳的實驗條件;根據(jù)實驗結(jié)果，再利用pro/e重新確立模具方案；具體為利用deform軟件進(jìn)行數(shù)值計算。通過模擬，能夠確定塑性成形過程中各個階段所需的變形功和載荷，獲得塑性加工過程中工件和模具的位移場、速度場、應(yīng)變場、應(yīng)力場和溫度場，預(yù)測工件的成形狀況、殘余應(yīng)力、缺陷、晶粒的粒度和取向分布等；預(yù)測工件微觀組織和性能的變化，如組織結(jié)構(gòu)的演化，微觀損傷的形核、■=j最長大和聚合過程等。利用計算機(jī)圖形使他們能通過虛擬的塑性加工過程檢驗工件的最終形狀、尺寸是否符合設(shè)計要求，是否會產(chǎn)生折疊等外部缺陷、疏松和裂紋等內(nèi)部缺陷;根據(jù)微觀組織的變化預(yù)測產(chǎn)品的使用性能;還能根據(jù)模具的受力校核其強(qiáng)度、剛度，預(yù)測模具的磨損，確定壓力機(jī)壓下量的補(bǔ)償值等。在對數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，制訂了鎂合金薄壁管材的擠壓成形工藝，并進(jìn)行了模具■=j最4.1.2技術(shù)路線【篇二：開題報告】題目：trt大型透平機(jī)焊接應(yīng)力及變形有限元模擬分析開題報告一本課題國內(nèi)外研究動態(tài)以及選題的依據(jù)和意義1.1選題的背景焊接是通過加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或不用填充材料，是工件達(dá)到結(jié)合的一種工藝方法。由于焊接方法經(jīng)濟(jì)、靈活，能簡化結(jié)構(gòu)的構(gòu)造細(xì)節(jié)，節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件。因此，在船舶、汽車、橋梁、鍋爐、大型機(jī)械以及石油管道、大型廠房、高層建筑等重要結(jié)構(gòu)，無不用焊接結(jié)構(gòu)。但是焊接結(jié)構(gòu)有它自己的特點，只有正確認(rèn)識它的特點，才能設(shè)計制造出性能良好、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高的焊接結(jié)構(gòu)，避免焊接結(jié)構(gòu)失效的悲劇發(fā)生。隨著現(xiàn)在的設(shè)備都大型化、鋼結(jié)構(gòu)建筑的現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展趨勢，焊接在材料加工中所占比例日益加大。但焊接是一涉及到電弧物理、傳熱、冶金和力學(xué)的復(fù)雜過程。焊接時會設(shè)計傳熱過程、金屬的熔化和凝固、冷卻時的鑲邊、焊接應(yīng)力和變形等現(xiàn)象。焊接過程的焊接應(yīng)力和變形，不僅影響焊接結(jié)構(gòu)的制造過程，而且還影響它的使用性能。這些缺陷的產(chǎn)生主要是焊接時不合理的熱過程引起的。由于高度集中的瞬時的熱輸入，焊后將產(chǎn)生相當(dāng)大的焊接殘余應(yīng)力和變形（焊接殘余變形、焊接收縮、焊接翹曲、蠕變）。焊后殘余應(yīng)力會影響構(gòu)件的變形和焊接缺陷，而且在一定程度上還影響結(jié)構(gòu)的加工精度和尺寸的穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計和施工時，必須充分考慮焊接應(yīng)力和變形特點，結(jié)合對蠕變的分析設(shè)計合理的熱處理工藝。焊接應(yīng)力和變形是影響焊接結(jié)構(gòu)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的主要因素之一，焊接變形的存在不僅影響焊接結(jié)構(gòu)的制造過程，而且還影響焊接結(jié)構(gòu)的使用性能。因此對焊接溫度場合應(yīng)力場的定量分析、預(yù)測、模擬具有重要意義。傳統(tǒng)的焊接溫度場和應(yīng)力預(yù)測依賴于實驗和統(tǒng)計基礎(chǔ)上的經(jīng)驗公式。但僅僅從實驗角度研究焊接熱應(yīng)力、焊后殘余應(yīng)力和變形問題難度很大，且沒有前瞻性，不能全面預(yù)測和分析焊接對整個機(jī)構(gòu)的力學(xué)特性的影響，客觀評價焊接質(zhì)量。隨著差分法、有限元法的不斷完善，焊接熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力模擬分析技術(shù)相應(yīng)的發(fā)展起來。在研究焊接生產(chǎn)技術(shù)時，往往采用實驗手段作為基本方法，但大量的實驗增加了生產(chǎn)成本，耗費(fèi)了人力物力，尤其是軍工、航天、潛艇、核反應(yīng)等大型重要焊接結(jié)構(gòu)制造過程中，任何嘗試和失敗都將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，而數(shù)值模擬將發(fā)揮起獨(dú)特的能力和優(yōu)勢。隨著有限元技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展為數(shù)值模擬提供了有力的工具，很多焊接過程可以采用計算機(jī)數(shù)值模擬。1.2焊接應(yīng)力數(shù)值模擬的國內(nèi)外研究概況焊接是一個復(fù)雜的過程，涉及多種物理參數(shù)以及它們之間的相互影響對焊接殘余應(yīng)力分布和變形影響很大。早期焊接應(yīng)力和變形的研究主要由實驗得出較多的工程應(yīng)用的經(jīng)驗公式，用來解決簡單問題。焊接熱力學(xué)模擬理論不斷發(fā)展，有限元方法和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，也一定程度的推動了焊接數(shù)值模擬技術(shù)的研究［5］［6］。20世紀(jì)60年代，國外開始焊接應(yīng)力應(yīng)變的數(shù)值模擬研究，且獲得一些成果。國內(nèi)對于焊接殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬開始比較晚，但發(fā)展迅速［7］。1.2.1國外對焊接應(yīng)力數(shù)值模擬的研究1961年，tall等人首次利用計算機(jī)對焊接熱應(yīng)力進(jìn)行計算，編制了一條沿板條中線進(jìn)行堆焊的熱應(yīng)力以為分析程序［8］。20世紀(jì)70年代初，有限元技術(shù)的引入和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，極大的促進(jìn)了焊接應(yīng)力的數(shù)值模擬研究，日本unday等人首先以有限元法為基礎(chǔ)，提出了考慮材料力學(xué)性能與溫度有關(guān)的焊接熱-彈塑性分析理論，道出了分析焊接應(yīng)力應(yīng)變過程的變大時，從而使對復(fù)雜的動態(tài)焊接應(yīng)力分析實現(xiàn)。1973粘，vaidyanathan利用板殼理論，在分析平板對接盈利的基礎(chǔ)上，提出了薄壁管對接環(huán)縫殘余應(yīng)力的計算方法，且將計算結(jié)果與實驗結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，計算值與試驗值吻合。但該法是對于二維應(yīng)力狀態(tài)模型得到計算公式，對于厚壁管道的三維應(yīng)力狀態(tài)不再適用。1978年，rybicki等人將管道對接環(huán)焊時的焊接應(yīng)力進(jìn)行了簡化，即認(rèn)為整個周上的焊接時同時作用在管道上的，將三維焊接應(yīng)力問題簡化為軸對稱問題［9］。隨著對熱-彈塑性理論的深刻認(rèn)識和有限元方法的廣泛應(yīng)用，德國學(xué)者argyris首次提出用彈-粘塑性組成的方程來分析焊接焊接應(yīng)力。隨后加拿大的chidiac等人對assi308不銹鋼材料分析了由焊接時引起的晶體里生長規(guī)律，并用熱-彈粘塑性方程來預(yù)測焊接熱循環(huán)引起的殘余應(yīng)力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)縱向應(yīng)力達(dá)到屈服應(yīng)力值，而橫向應(yīng)力約為縱向應(yīng)力的一半。1997年，lelindgren等用三維熱-力耦合的有限元方法模擬了大型銅罐電子束焊接接頭殘余應(yīng)力，并用一種新型自動重新劃分網(wǎng)格的單元，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種新型網(wǎng)格單元在不影響計算精度的前提下可以節(jié)省60%放入cpu時間。同時這種跟隨熱源應(yīng)懂得更精密的有限元網(wǎng)格可以更好地體現(xiàn)強(qiáng)烈的非線性熱-力效應(yīng)。近來英國焊接研究所開發(fā)了一個“結(jié)構(gòu)變形預(yù)測系統(tǒng)”（sdps），可以用來預(yù)測復(fù)雜結(jié)構(gòu)的焊接變形[8][9][10][11]。1.2.2國內(nèi)對焊接應(yīng)力數(shù)值模擬技術(shù)的研究發(fā)展國內(nèi)對焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬的研究始于20世紀(jì)80年代，西交大唐慕堯、樓志文等對焊接過程的力學(xué)行為的數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行研究，把數(shù)值分析應(yīng)用到焊接溫度場和熱-彈塑性應(yīng)力場中去[12]。上海交大同樣也在焊接力學(xué)模擬方面進(jìn)行了大量的眼界，提出了求解非線性熱傳導(dǎo)方程變步長外推法，并編制了二維熱-彈塑性有限元分析程序，計算平板對焊接應(yīng)力應(yīng)變發(fā)展過程及殘余應(yīng)力分布。清華大學(xué)的鹿安理等針對世紀(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形的數(shù)值模擬，研究了焊接移動熱源、動態(tài)可逆的自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)、焊縫熔敷金屬填充的處理、并行計算、材料性能在高溫時的處理、降階積分等關(guān)鍵性問題，提出了相似理論、快速焊接變形實時測量在焊接數(shù)值模擬中的應(yīng)用，并已于三峽1200t橋式起重機(jī)主梁焊接變形的控制盒大型挖掘機(jī)的工藝設(shè)計中[12-14]。董俊惠等利用adina非線性分析有限元程序，對低碳鋼管道的焊縫接頭焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行有限元分析。在熱彈塑性分析中考慮了材料熱物理和力學(xué)性能隨溫度的變化。結(jié)果表明，在管道接頭內(nèi)表面焊縫中心及近縫區(qū)軸向和環(huán)向殘余應(yīng)力均為拉應(yīng)力，隨離開焊縫距離的增加，逐漸過渡為壓應(yīng)力；在管道接頭外表面焊縫中心處的軸向殘余應(yīng)力為壓應(yīng)力，而環(huán)向殘余應(yīng)力維拉應(yīng)力，計算預(yù)測值與實測值基本一致[4][15]。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的田錫唐教授進(jìn)行了焊接熱力過程有限元模擬等方面的大量研究。航空工業(yè)制造研究所的關(guān)橋院士在焊接變形預(yù)測與控制方面進(jìn)行了深入的談?wù)摚⒃诒”诤附咏Y(jié)構(gòu)應(yīng)力無變形控制技術(shù)方面取得了諸多科研成果。天津大學(xué)的陳俊梅利用ansys軟件對q235b鋼的十字接頭焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行了研究。1.3選題的依據(jù)和意義trt作為鋼鐵廠煉鐵高爐的爐頂余壓能量回收透平機(jī)械拖動裝置。且裝置可回收高爐鼓風(fēng)機(jī)所需能量的25%?30%，同時在機(jī)組正常運(yùn)行時，代替減壓閥組，很好地調(diào)節(jié)、穩(wěn)定爐頂壓力，凈化爐頂煤氣，且對爐頂壓力控制靈敏，波動幅度小，對高爐順產(chǎn)，增產(chǎn)有良好的作用，對高爐調(diào)壓閥組產(chǎn)生的噪音可以很好的控制，環(huán)保也有明顯的效果；是一套節(jié)能、環(huán)保型配套產(chǎn)品！目前在國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)大力推廣，市場前景看好。因此對trt裝置的安全性考慮也尤為重要，對于焊接機(jī)殼的安全性考慮也不容忽視。金屬的焊接過程是一個受熱不均勻的加熱過程，而且是一個瞬間加熱到很高溫度，又在短時間降低到室溫的過程。因此構(gòu)件在焊接過程中會產(chǎn)生焊接熱應(yīng)力和變形，焊完后或者冷卻到室溫時又會產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和變形，對構(gòu)件在正常工作狀態(tài)中造成安全隱患。所以對trt機(jī)殼焊接應(yīng)力和變形的進(jìn)行計算和分析是很有必要的，并且用有限元模擬分析的方法計算焊接應(yīng)力和變形，節(jié)省時間、減少了實驗的麻煩的不便，且降低實驗分析的成本。二研究的基本內(nèi)容，欲解決的主要問題我的研究目標(biāo)是對trt機(jī)殼的焊接應(yīng)力及變形的有限元模擬分析。要實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要進(jìn)行研究的基本內(nèi)容有：2.1研究內(nèi)容trt焊接機(jī)殼焊接溫度場的計算分析對于溫度場的計算和分析分為兩部分：焊接過程的溫度場計算和模擬分析；焊接后熱處理溫度場的計算和模擬分析。trt焊接機(jī)殼焊后應(yīng)力和變形計算分析在焊接瞬態(tài)溫度場計算完成的前提下，檢驗其符合要求后，就轉(zhuǎn)換溫度場的熱單元為結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)力-變形場的模擬計算分析。trt焊接機(jī)殼焊后熱處理的應(yīng)力和變形分析對機(jī)殼焊后采取300°C保溫4小時，550°C保溫15小時的熱處理工藝下，來模擬計算焊后機(jī)殼的應(yīng)力和變形。2.1.4熱處理前后對trt焊接機(jī)殼的應(yīng)力和變形影響利用ansys模擬的結(jié)果，對熱處理前后焊接機(jī)殼的變形情況進(jìn)行比較，分析熱處理的作用。2.2欲解決的主要問題首先，分別完成對機(jī)殼焊接時和機(jī)殼焊后熱處理溫度場的計算；其次，將焊接和焊后熱處理溫度場的計算結(jié)果作為應(yīng)力場計算的載荷施加在應(yīng)力場的計算中，完成焊后和焊后熱處理的應(yīng)力場和變形的計算；最后對兩種應(yīng)力場和變形進(jìn)行對比、分析，說明焊后熱處理的作用，得出結(jié)論。在計算焊后熱處理升溫階段的應(yīng)力場時，將應(yīng)力場的計算結(jié)果寫入初始應(yīng)力文件。計算保溫階段的應(yīng)力場時，采用沒有計算過的有限元模型，然后讀取前面寫入的初始應(yīng)力文件，并施加熱處理保溫階段的溫度場載荷進(jìn)行計算。最終達(dá)到解決焊后熱處理對焊接機(jī)殼的應(yīng)力變形影響問題的目的。【篇三：數(shù)值模擬編程】一、解析解與顯式解、隱式解的對比1、 解析解publicfunctionerf(x1asdouble)asdouble/* 誤差函數(shù)— */dimxasdouble,qasdouble,dx#,dt#x=1/(1+0.3275911*x1)q=0.254829592*x-0.284496736*xA2+1.421413741*xA3-1?453152027*xM+1.061405429*xA5erf=1-q*exp(-x1人2)endfunctionpublicfunctionanlysis11()asdouble/* 解析解 */dimdx#,dt#,n,t,p#(40,40),f#n=40t=40fori=0totp(1,i)=1nextfori=0totp(n,i)=0nextfori=1tonp(i,0)=0nextsheet1.cells(1,2)=dx=0.2:dt=0.01sheet1.cells(1,3)=dx=0.2:dt=0.02sheet1.cells(1,4)=dx=0.2:dt=0.04dx=0.2dt=0.01forj=1totfori=2tonf=(i-1)*dx/(2*sqr(j*dt))p(i,j)=1-erf(f)nextnextfori=1tonsheet1.cells(i+1,1)=isheet1.cells(i+1,2)=p(i,n)nextdx=0.2共21頁第1頁dt=0.02forj=1totfori=2tonf=(i-1)*dx/(2*sqr(j*dt))p(i,j)=1-erf(f)nextnextfori=1tonsheet1.cells(i+1,3)=p(i,n)nextdx=0.2dt=0.04forj=1totfori=2tonf=(i-1)*dx/(2*sqr(j*dt))p(i,j)=1-erf(f)nextnextfori=1tonsheet1.cells(i+1,4)=p(i,