圆柱体激光相变硬化三维温度场及组织场的数值模拟

摘要

该论文对圆柱工件在激光相变硬化过程中的传热学行为进行了全面分析的基础上,综合考虑了激光热源和材料的各种热物性参数随温度的变化,材料相变等多方面的特点,建立了合理的圆柱体激光相硬化三维非稳态温度场和组织场的数学模型.利用能量平衡法,分虽推导了具有不均匀空间网格、变热物性参数的三维圆柱体显式、隐式、加权有限差分方程.据此,采用Fortran语言分别编写了三种差分格式的计算程序.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

§1.1引言

§1.2激光相变硬化及其数值模拟概述

§1.3国内外发展概况

§1.4论文的主要工作

参考文献

第二章 温度场的数值模拟

§2.1传热学的基本概念和定律

§2.2有限差分法及其在传热学中的应用

§2.2.1有限差分法的基本思想

§2.2.2有限差分法在传热学中的应用

§2.3数学计算模型

§2.3.1数学模型

§2.3.2激光源的类型

§2.3.3网格的划分

§2.3.4传导方程与边界条件

§2.3.5热物性参数的非线性问题

§2.3.6相变潜热的计算

§2.4有限差分法的求解

§2.4.1非线性有限差分公式的推导

§2.4.2计算框图

§2.4.3有限差分方程的求解

§2.4.4网格与步长的选择

§2.4.5有限差分方程的稳定性、精确度与误差

参考文献

第三章 组织场的数值模拟

§3.1组织转变曲线模拟

§3.1.1连续冷却转变曲线(CCT曲线)

§3.1.2等温转变曲线(TTT曲线)

§3.2激光相变硬化组织场模拟

§3.2.1激光相变硬化组织场转变的特点

§3.2.2组织场模型

§3.2.3相变过程的模拟

参考文献

第四章 结果与分析

§4.1材料的热物性参数

§4.2温度场模拟结果

§4.2.1 42CrMo钢温度场空间分布图

§4.2.2 42CrMo钢温度场时间分布图

§4.2.3峰值温度与时间步长的关系

§4.3组织场模拟结果

§4.4 42CrMo钢激光相变硬化区金相组织

§4.5相变硬化区宽度与深度模拟结果

§4.6圆柱体三维模型与二维模型的比较

§4.7讨论

参考文献

第五章 结论与展望

§5.1结论

§5.2展望

致谢