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关于高温加工大棚钢管的变形行为

作者:天津鑫鸿晟钢管有限公司 浏览: 发表时间:2019-12-23 16:20:43

        目前国内外在大棚钢管高温变形行为、显微组织和性能方面进行了较深入的研究,在高强铝合金裂纹缺陷的研究中疲劳裂纹研究多,变形裂纹研究少。在铝合金塑性变形裂纹的研究方面,高维林等建立了金属塑性变形中位错组态演化模型;Matsumura等建立了裂纹位错排列干涉模型;刘世兴等的研究表明7055铝合金在垂直于纵向面上的断裂是延性穿晶断裂,平行于纵向面上的断裂主要是沿晶断裂;F0urmeau等通过试验和数值模拟研究了高强铝合金在不同应力状态下的各向异性失效模式;Li等采用扩展有限元法模拟了高强铝合金在单方向拉伸载荷条件下晶界裂纹的扩展;李江等研究了7050高强铝合金断裂韧性及其影响因素,降低各向异性和适度提高预制裂纹长度,可有效降低试样宏观开裂角在数值模拟研究方面,国内外有学者通过建立多尺度模型来进行仿真研究,we等建立了描述晶体材料的韧性断裂过程多尺度模型P0tirniche等利用修正嵌入原子法的分子动力学模拟,进行了材料长度尺度对单晶镍的破坏进程影响的分析,该研究提供了针对桥接材料从纳米尺寸到更大尺寸的长度尺度方面的研究手段;陈康华等建立了大棚钢管断裂韧性与双级微裂纹的非线性关系模型,通过模型解析,分析两种尺度微裂纹体积分数对高强铝合金断裂韧性的影响规律;Gr0h等建立了一个数值的、分层的多尺度模型的方法论,通过使用晶体塑性模型验证的多尺度桥梁方法论来预测在晶向的单轴压缩载荷下的单晶铝变形的机械响应;J0rd0η等表征和模拟了锻造大棚钢管在两种不同的长尺度下,由材料的微观组织均质化引起的损伤诱发各向异性;陆怀宝等采用多尺度准连续介质法(QCM模拟体心立方(bcc)金属钽Ⅱ型裂纹***位错的形核与发射过程,获得位错发射位置与应力强庋因子关系曲线,研究全位错分解以及扩展位错形成机理;王绍青等在金属材料力学性质多尺度计算模拟方面取得了有意义的成果。

        这些研究证明,通过多尺度模型来进行仿真研究,对于认识裂纹产生条件、裂纹演化和影响因素是一种有效的研究方法。要逼真地再现微观组织的形貌,就要找到一种可靠的模拟方法来准确预测晶粒的形核、生长、吞并、阻碍等过程。在宏观传热、传质、动量传输和结晶理论基础上,通过固相率这一桥梁将微观组织变化通过传热方程的源值项联系起来,形成宏观、微观模拟相统-一的模拟方法。近年来刍种微观组织的模拟方法纷纷岀现,如传统的热焓法、元胞自动机法CA、蒙特卡罗法(MC和相场方法等。这些方法各有其优缺点,都能在一定程度上较准确地模拟合金的凝固组织。凝固微观组织数值模拟的方法主要有确定性方法、相场方法及随机性方法。确定性方法以凝固动力学为基础,虽然符合晶粒生长物理背景但是它不能处理晶体生长过程中的一些随机过程,难以考虑晶体学的影响,所以无法模拟凝固时枝晶的生长过程及形貌相场方法是一个描述枝晶生长的新方法,它可以避免跟踪固液界面的位置和形状,而模拟一个枝晶内的亚结构,如二次臂和高次臂的生长过程。

        但它的计箅域较小,难以用于实际铸轧过程模拟。随机性方法主要采用概率方法来研究晶粒的形核和长大,包括形核位置的随机分布和晶粒晶向的随机取向,动态跟踪显示每个晶粒的形核生长过程和柱状晶向等轴晶转变过程,适用于柱状晶组织的形成及柱状晶与等轴晶相互转变的模拟,主要有MC法和CA法。尽管MC法被证明能产生同实际铸件组织相似的晶粒结构,但它缺乏物理基础。由于CA法在基本单元定义和变化规则应用方面的灵活性,其发展应用不局限于特定物理体系,而且为微观结构模拟中实现不同空间及时间尺度之间的跨越性模拟计算提供了方便简洁的数值工具长期以来,预测微观组织进而控制性能一向是铸轧加工的追求目标。随着对凝固机理的进一步了解和计算能力的提高,这一目标的***实现将成为可能。


  

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