橋梁鋼熱壓縮過程中動態(tài)再結(jié)晶的實驗研究與有限元模擬.pdf

1、近10年來，鋼結(jié)構(gòu)橋梁由于具有諸多優(yōu)點而被工程大量采用，突破了以往僅在大跨度橋梁建設(shè)中采用鋼結(jié)構(gòu)的局面。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家加大了對交通運輸行業(yè)的的投入，橋梁鋼的需求同益增加且對其性能也提出了更高要求。與國外相比，我國橋梁用鋼發(fā)展較緩慢，現(xiàn)有鋼種的強度低、焊接性能差，需要預(yù)熱，不具備耐候性，以致它們的成分設(shè)計和工藝優(yōu)化勢在必行。
　　 在橋梁用鋼生產(chǎn)流程中，熱軋是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其工藝優(yōu)化取決于對熱軋過程中軋件微

2、觀組織演化規(guī)律的認(rèn)識，其中，對高溫軋制期間動態(tài)再結(jié)晶規(guī)律的了解尤為重要。動態(tài)再結(jié)晶演變是多機制綜合作用的復(fù)雜過程，憑經(jīng)驗很難進(jìn)行預(yù)測和控制，但是，隨著現(xiàn)代物理冶金、熱成形數(shù)值模擬和組織結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)的興起與發(fā)展，使得模擬橋梁鋼熱變形動態(tài)再結(jié)晶演變過程成為可能。鑒于熱壓縮和熱軋的變形共性及其相同的組織變化特征，建立合理的熱壓縮動態(tài)再結(jié)晶模型，模擬高溫變形期間坯料內(nèi)部的組織演變過程，能夠為優(yōu)化熱壓縮和熱軋的工藝參數(shù)及在線控制方案、正確預(yù)測產(chǎn)品

3、組織結(jié)構(gòu)與性能奠定理論基礎(chǔ)，提供實際參考。
　　 本論文在結(jié)合熱模擬實驗、定量金相技術(shù)、有限元分析技術(shù)和材料動態(tài)再結(jié)晶模擬技術(shù)的基礎(chǔ)上，分別以兩種新型橋梁鋼HPS485wf和Q420qE為研究對象，通過熱模擬壓縮實驗，在蠕變方程的基礎(chǔ)上，建立了相應(yīng)的動態(tài)再結(jié)晶流變應(yīng)力模型；采用定量金相分析和動態(tài)再結(jié)晶唯象理論相結(jié)合的方法，對它們的微觀組織演化進(jìn)行分析并建立了動態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)模型與晶粒尺寸模型；基于熱-力耦合剛塑性有限元法與金屬微

4、觀組織演變的數(shù)學(xué)模型，在MARC有限元軟件平臺上利用二次開發(fā)，編制了一個模擬橋梁鋼熱變形過程動態(tài)再結(jié)晶演化的程序，并成功模擬了HPS485wf鋼的熱壓縮動態(tài)再結(jié)晶過程，揭示了對應(yīng)的動態(tài)再結(jié)晶組織演變規(guī)律，系統(tǒng)分析了熱變形參數(shù)對動態(tài)再結(jié)晶的影響規(guī)律。
　　 研究表明，數(shù)值模擬結(jié)果和實驗結(jié)果基本一致，模擬的動態(tài)再結(jié)晶規(guī)律的正確性得到實驗觀察和動態(tài)再結(jié)晶理論的驗證。因此，本文所采用的數(shù)值模擬方法是行之有效的，所建立的流變應(yīng)力模型和微觀