鑄坯凝固過(guò)程溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的模擬分析.pdf

1、為了分析連鑄坯的裂紋成因，必須探討鑄坯凝固過(guò)程中應(yīng)力的性質(zhì)和大小。連鑄過(guò)程中鑄坯受到的應(yīng)力主要有機(jī)械應(yīng)力、鋼水靜壓力和熱應(yīng)力，其中熱應(yīng)力較為復(fù)雜，它不僅與結(jié)晶器冷卻水量、二冷區(qū)冷卻模式有關(guān)，而且還受到鋼水過(guò)熱度、拉速等工藝因素的影響，這種熱應(yīng)力常常是導(dǎo)致小方坯產(chǎn)生裂紋的主要因素。因此研究小方坯的熱應(yīng)力有重要的意義。
　　 本文采用大型通用有限元軟件ANSYS對(duì)連鑄過(guò)程鑄坯(170mm×170mm)的凝固進(jìn)行了溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值

2、模擬，計(jì)算了鑄坯的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布，探討了裂紋形成的影響因素，分析了減少裂紋產(chǎn)生的技術(shù)方法。具體工作內(nèi)容如下：
　　 (1)建立二維方坯凝固傳熱的數(shù)學(xué)模型。模型中潛熱采用熱焓法來(lái)處理，為了較好的模擬結(jié)晶器內(nèi)氣隙的影響，對(duì)角部采用加權(quán)的熱流密度進(jìn)行修正，并且二冷區(qū)考慮了合適的對(duì)流傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式。模擬計(jì)算獲得了方坯溫度場(chǎng)、坯殼厚度等變化規(guī)律，并且還考慮了不同連鑄工藝條件下，它們的變化趨勢(shì)。
　　 (2)建立方坯二維平面應(yīng)

3、力熱彈塑性應(yīng)力模型。利用溫度場(chǎng)得到的結(jié)果，算出熱應(yīng)力。由于條件限制，其中的力學(xué)參數(shù)均來(lái)自外文文獻(xiàn)。模擬計(jì)算獲得了方坯應(yīng)力場(chǎng)、回溫對(duì)熱應(yīng)力的影響等變化規(guī)律，考慮了不同連鑄工藝條件下，它們的變化趨勢(shì)。并且還計(jì)算了鑄坯表面的成裂指數(shù)，分析了減少裂紋產(chǎn)生的技術(shù)方法。
　　 連鑄過(guò)程鑄坯的溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬，能夠有效分析鑄坯冷卻凝固的動(dòng)態(tài)過(guò)程，較真實(shí)地反映鑄坯溫度發(fā)展過(guò)程、熱應(yīng)力的演化及形成過(guò)程；可為改善工藝措施、優(yōu)化連鑄工藝方案提