铸钢件U形结构淬火过程中应力及变形行为的有限元模拟

摘要

针对铸钢件U形结构的淬火过程建立了三维瞬态热力耦合模型;热分析中综合考虑了工件与环境之间的对流与辐射换热边界条件及材料物性参数随温度的变化;在结构分析中,采用简化的双线性本构模型来近似考虑材料的弹塑性行为,采用MISES准则判断材料的弹塑性状态,并根据实际热处理过程设置相应的力边界条件;基于该模型,对ZG45的淬火过程进行了有限元模拟.结果表明:压应力分布范围窄,最大值约为150MPa,拉应力分布范围大,最大拉应力出现在腰圆冒口与工件的联结处偏厚壁侧,大小约为50MPa;沿横向,工件重心位置表现为压缩变形,外径减小,薄壁一侧为拉伸变形,外径增大;沿轴向,在重心位置压缩变形的作用下,U形结构内径主要表现为拉伸变形,而外径变形较小.