兰鹏
,
张家泉
钢铁研究学报
doi:10.13228/j.b0yuan.issn1001-0963.20130232
基于热-黏弹塑性本构方程建立了大钢锭凝固时热-流-力耦合的3D有限元模型,并对8.5t钢锭浇注过程中不同位置处热流密度、气隙宽度和界面换热系数的变化规律进行了模拟分析.结果表明,钢水与钢锭模刚刚接触时的热流密度和换热系数最大,二者随后迅速下降,且角部区域的下降趋势略大于面部.凝固初期时热流密度和换热系数的最大值位置并非位于面部中心,而是在1/4宽度处;由于宽面对钢水静压力的抵抗作用小于窄面,其界面热流密度和换热系数也略大于窄面.凝固中后期时,换热系数的区域差异逐渐趋于不明显.同时,建立了基于凝固时间和界面温度的平均换热系数的反算模型.应用2个模型所求结果计算的钢锭和钢锭模温度变化与实测值及热-流-力耦合模型结果基本一致.进一步研究发现,界面换热系数随温度的变化规律可推广应用到3～30t钢锭的模拟研究中,计算结果与实际更为符合.
关键词:
钢锭
,
界面换热系数
,
反算模型
,
数值模拟
张立强
,
李落星
,
谭文芳
,
徐戎
中国有色金属学报
考虑到铸件凝固过程中因潜热释放造成的数值计算结果难于收敛问题，建立基于等效比热法的反热传导模型，并分析模型中各种计算参数如阻尼系数μ、未来时间步长R、正热传导计算时的时间步长Δθ及收敛误差值Tcr等对反算求解结果稳定性及准确性的影响，应用所建立的反热导模型，通过铸件内温度数据计算得到A356铝合金与铜冷却介质间的界面换热系数。结果表明，界面换热系数是随铸件凝固时间变化的，其变化范围在1200~6200 W/(m2?K)之间，而且变化过程中因为结晶潜热的释放存在两个峰值。
关键词:
A356铝合金
,
凝固潜热
,
等效比热法
,
反热传导
,
界面换热系数
程柏松
,
肖纳敏
,
李殿中
,
李依依
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00152
对316不锈钢C型环和纵切圆柱2种试样在水冷淬火过程中发生的热处理变形进行了计算机模拟和实验研究. 结果表明: 温度场的精确测量对综合界面换热系数的逆运算结果具有重要影响, 并进一步影响热处理变形的模拟预测. 采用低采集频率数据逆运算得到的界面换热系数, 在温度变化剧烈的高温阶段偏低, 致使变形模拟结果严重失真. 采用高采集频率逆运算得到的界面换热系数, C型环和纵切圆柱试样变形的模拟结果均与实验结果吻合较好.高温阶段界面换热系数对材料的屈服行为的计算结果影响很大, 是影响变形结果的主要原因. 较大的界面换热系数将使材料在较高温度时即进入屈服状态, 并且处于屈服状态的温度范围也较大, 更容易发生塑性变形以及引发刚性运动. 淬火变形的模拟结果对高温段界面换热系数的变化较为敏感, 而对低温段的变化不敏感.
关键词:
界面换热系数
,
simulation
,
heat treatment
,
distortion
曹永友
,
熊守美
,
郭志鹏
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2014.00604
基于热传导反算法,建立了液态金属与压室之间传热的二维反算数学模型,设计了压室内部测温模块并进行了针对Al-9％Si-3％Cu合金的静态无压射和常规压铸实验.基于实验中测得的压室内部不同位置的温度,求解得到了液态金属在压室中的温度场及其不同位置的界面换热系数,为预测压室预结晶提供可靠依据.结果表明,静态无压射条件与常规压铸条件下液态金属与压室界面换热情况差异很大,同时压室中间界面换热系数均随液态金属流动方向依次降低,压室壁温度也存在两端高中间低的分布.在常规压铸条件下,由于冲头运动的影响,压室末端换热系数存在双峰现象.
关键词:
压铸
,
压室
,
界面换热系数
,
反算
邵珩
,
李岩
,
南海
,
许庆彦
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00037
建立了Ti6A14V合金铸件/铸型界面换热系数(h)的一维反算模型,从数学及数值模拟的角度研究了型壳热物性参数和热电偶定位等参数对h计算的影响,分析了不同参数影响的不同特点,据此对型壳热物性参数和热电偶定位位置等进行了修正,提高了h反算精度.修正计算参数后的反算结果表明,Ti6Al4V合金熔模铸造条件下,h的变化可分为4个阶段:(1)铸件为液态,h维持约440 W/(m2·K);(2)铸件表面生成完整凝固层,此阶段h下降近60％;(3)凝固层不断增厚至铸件凝固,此阶段h下降接近峰值的20％;(4)铸件凝固后,h随温度缓慢下降.在三维模型中对反算得到的h进行了验证,得到的模拟温度与实测温度基本吻合,表明反算得到的h较为准确,可以应用于Ti6A14V合金熔模铸造过程的数值模拟中.
关键词:
钛合金
,
熔模铸造
,
界面换热系数
胡平
,
贺斌
,
盈亮
材料热处理学报
为了获得热冲压板料和模具的界面换热系数,本文通过设计圆台实验分别获得热冲压淬火过程中5、10、20、30和40 MPa保压压强时的板料中心降温曲线和模具模面中心向下1.5 mm处的升温曲线.在考虑模具热电偶温度响应时间和板料由奥氏体向马氏体转变的相变潜热影响基础上,提出运用有限元反算求解界面换热系数的方法,进而获得界面换热系数与保压压强的对应关系.结果表明,界面换热系数值与压强近似呈直线关系,使用该方法时板料与模具的模拟温度曲线和实验温度曲线的相对误差可控制在15％以内,且二者的平均绝对误差最大不超过24 ℃.
关键词:
热冲压
,
界面换热系数
,
有限元反算
