marc再结晶模拟开发论文

中北大学2007届毕业论文

温度℃ 热胀系数

温度℃ 比热容C/(mm2/S2/℃)

温度℃ 热导率λ/(N/S/°K)

2.3 Q235钢微观组织演变模型[31]

对于普通碳素结构钢Q235，当板坯在高温下变形时，即可能发生动态再结晶（DRX），也可能发生静态再结晶（SRX），主要取决于应变当应变≥时，发生动态再结晶；如果

与临界应变

。

20 56.9 600 37.6 1500 37.6 -100 3.71E8 600 7.78E8 1500 7.78E8 /(mm/mm/℃) -100 1.1E-5 600 1.5E-5 1500 1.5E-5 ≤，发生静态再结晶。

Q=306085(J/mol) R=8.314(J/(mol·K))

其中： Z=·exp

T为热力学温度；是应变速率()。

(1)再结晶晶粒度dMRX和dSRX

其中：

(当>)

(当

为动态再结晶晶粒尺寸(μm);

≤)

为静态再结晶晶粒尺寸(μm);T为热

力学温度(K)。

(2)再结晶百分数方程

第 21 页 共 44 页

中北大学2007届毕业论文

其中： n=1 (当 n=1.5 (当

>)

≤)

为发生50%再结晶所需要的时间，其计算模型为

(当

>)

(当≤)

式中，为动态再结晶开始时的临界应变；T为绝对温度；Z为Zenor-Hollomon参数，它符合如下关系Z=为原始晶粒大小。

； Q为从实验中得到的活动能量；R为气体常数；

第 22 页 共 44 页

中北大学2007届毕业论文

3.模拟方案

Marc/Superform 软件主要由两个模块构成，其一是前后处理图形交互界面，其二是 Marc 求解器，也称为 Marc 程序。Superform 是具有新一代非线性有限元分析的前后处理图形交互界面，与 Marc 求解器无缝连接，Marc 求解器是功能齐全的高级非线性有限元软件的求解器，具有极强的结构分析能力。可以处理各种线性和非线性结构分析，Superform 简单地说就是 Marc/ Superform 软件的窗口，通过它可以实现有限元分析的前后处理，使有限元软件应用更加方便，使人从烦琐的数据准备工作中解放出来[32]。

图3.1 Marc/Superform 求解步骤

第 23 页 共 44 页

中北大学2007届毕业论文

3．1 模型的建立

模型为 Ф50×20mm 的圆柱形，为减少计算时间，模型采取四边形四节点单元，共划分 100 个单元和 121 个节点。分析方法采用热力耦合的大变形刚塑性有限元法，材料的屈服准则采用 Von Mises 准则。上下模具为传热的不变形的刚塑性体，图 3.2为模型示意图。模型的创建使用的是Marc/Superform图形界面中的MESH GENERATION功能，使用其中的SRFS可创建模型表面，而CRVS可生成上下模。进行网格剖分时使用的是CONVERT,该功能可以认为确定剖分网格的数目，以及剖分类型。

动模 工件 定模

3．2 材料相关数据的输入

由于 Marc/Superform 材料库中没有 Q235钢的有关数据需要用户自己输入。材料的热物理性能（热传导系数、比热容、热膨胀系数和杨氏模量）数据可由软件界面输入，方法就是与温度对照，每输入一个温度，就同时输入一个在此温度下的热物理数据，这样就可以产生一系列的坐标，最终生成与温度有关的坐标图。另外Marc/Superform 还有若干各函数接口，可把再结晶晶粒尺寸模型放在用户子函数中，以使系统在计算时调用Fortran编译器，计算出最终结果。图3.3为材料各种热物理性质的坐标图。

第 24 页 共 44 页