de-3d熱處理.docx

熱處理模塊實(shí)驗(yàn)1. 生成一個(gè)新問(wèn)題2. 初始設(shè)置3. 導(dǎo)入幾何模型4. 網(wǎng)格劃分5. 定義材料6. 工件設(shè)置7. 介質(zhì)定義8. 定義時(shí)間立程9. 仿真設(shè)置10. 進(jìn)行仿真11. 后處理問(wèn)題摘要：在處理復(fù)雜的熱傳遞問(wèn)題時(shí)，熱處理模塊是一個(gè)非常方便的工具。這個(gè)實(shí)驗(yàn)將展示的是這個(gè)模塊如何對(duì)一個(gè)剛構(gòu)建進(jìn)行滲碳，淬火，回火處理。這個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)能夠幫助用戶理解deform-hts在計(jì)算相變方面的能力。1. 生成新的問(wèn)題開(kāi)始一個(gè)名為“GearHT”的新的熱處理問(wèn)題。你也可以單擊“New problem”按鈕，選擇“Heat treatment”?；蛘撸阋部梢杂覔魧?dǎo)航樹(shù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)空的目錄，在主界面的右側(cè)單擊“HT”。2. 初始設(shè)置在“初始設(shè)置”對(duì)話框里，設(shè)置單位為國(guó)際單位。勾選“變形”，“擴(kuò)散”和“相變”。點(diǎn)擊下一步。3. 導(dǎo)入模型在“模型”頁(yè)面里，選擇“導(dǎo)入幾何，key，或DB文件”，單擊下一步。進(jìn)入目錄，載入模型文件。4. 劃分網(wǎng)格在“劃分網(wǎng)格”頁(yè)面里，選擇8000個(gè)非結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格劃分。用結(jié)構(gòu)面層的第一層，將“Thinkness mode”設(shè)置成“ratio to object overall dimension”，層厚設(shè)置成0.005。（結(jié)構(gòu)面網(wǎng)格劃分可以幫助我們利用更少的計(jì)算時(shí)間來(lái)獲得更好的關(guān)于熱學(xué)和散射的結(jié)果。）單擊下一步。5. 定義材料在“材料”頁(yè)面里，選擇“Import form .DB and .KEY”點(diǎn)擊下一步。從目錄里導(dǎo)入材料“Demo_Temper_Steel.KEY”。你可以單擊“Advance”按鈕來(lái)觀察，編輯材料和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。注意這是一種由八種成分（相）組成的混合材料，包括奧氏體（A），珠光體+貝氏體（PB），馬氏體（B），鐵素體（F），低碳馬氏體（LM），回火貝氏體（TB），回火鐵素體+滲碳體（TFC）。相間的轉(zhuǎn)換歷程包括A_F,A_TB,A_M,PB_A,M_LM,M_A,LM_TFC和TFC_A。在這些轉(zhuǎn)換里，A_F,A_TB,M_LM和LM_TFC是通過(guò)TTT曲線進(jìn)行散射約束的。A_M應(yīng)用馬氏體轉(zhuǎn)換模型，PB_A,M_A,TB_A和TFC_A用簡(jiǎn)單的散射模型。另外，A_F有一個(gè)取決于碳含量的平衡體積分?jǐn)?shù)。6. 工件設(shè)置在“工件設(shè)置”頁(yè)面，Temperature選擇Uniform并設(shè)成20度。Atom選項(xiàng)里選擇Uniform并設(shè)成0.2。對(duì)于Phase volume fraction，選擇Uniform，將Pearlite + Banite設(shè)成1.0，其余設(shè)成0。7. 介質(zhì)定義在“Medium details”頁(yè)面里，你將定義不同的媒介和熱傳導(dǎo)區(qū)域二者之間的聯(lián)系。1） 將第一媒介重新命名為“Heating Furnace”，設(shè)置“default”熱傳導(dǎo)系數(shù)（HTC）設(shè)成常數(shù)0.12） 加入媒介“Carb. Furnace”（Carb. for Carburization）。設(shè)置“default”熱傳導(dǎo)系數(shù)（HTC）為常數(shù)0.05。對(duì)于“Carb. Furnace”，把“Diffusion Surface Reaction Rate”設(shè)成0.0001。3） 加入媒介“Oil”。勾選“Radiation”。將“default”的HTC設(shè)為5.5。為媒介“Oil”增加一個(gè)熱傳導(dǎo)區(qū)（Zone #1）。單擊工件的邊界，對(duì)于如下圖所示就是單擊工件的底部區(qū)域。注意，你需要用到左下方的窗口來(lái)調(diào)整選取模式。對(duì)于Zone #1，如下表定義溫度方程的熱傳導(dǎo)系數(shù)：4） 再增加一個(gè)媒介“Air”。熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.02。8. 定義時(shí)間歷程在“Schedule”頁(yè)面里，如下輸入五個(gè)時(shí)間段。1） 半個(gè)小時(shí)（1800s）預(yù)熱至550度2） 在850度的條件下進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)（7200s）的滲碳處理。指定“Atom”接觸為0.83） 100度的油淬火20分鐘（1200s）4） 280度回火30分鐘（1800s）5） 空氣中冷卻一小時(shí)（3600s）9. 仿真控制在“Step Definition”里，將Temp. change per step調(diào)整到2。默認(rèn)其他選項(xiàng)。接下來(lái)，需要像下圖一樣指定兩個(gè)對(duì)稱面。（注意這個(gè)幾何模型畫的是齒輪的半個(gè)齒）。用戶需要在選取物體相應(yīng)表面之前指定symmetric planes。另外，由于要模擬出彈塑性變形，需要定義固定節(jié)點(diǎn)的邊界條件。為了加載邊界條件，選擇一個(gè)邊界條件選項(xiàng)然后施加到適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)上。對(duì)于這樣模型來(lái)說(shuō)，對(duì)稱面提供了X,Y方向的約束和轉(zhuǎn)動(dòng)約束，我們只需要再約束Z方向即可。下圖里我們約束了底部的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。接下來(lái)，單擊“Finish“按鈕生成關(guān)鍵字（.KEY）文件，數(shù)據(jù)（.DB）文件和并聯(lián)操作控制（.MET）文件。10. 開(kāi)始仿真退出熱處理模塊，單擊主窗口里的Run。11. 后處理計(jì)算結(jié)束后，利用后處理來(lái)觀察計(jì)算結(jié)果。溫度歷程如下如所示：在后處理中，我們要觀察以下結(jié)果：1. 檢查工件在用油淬火之后的狀態(tài)。狀態(tài)變量的結(jié)果可能根據(jù)含碳量，馬氏體體積分?jǐn)?shù)（M），鐵素體（F），珠光體+貝氏體（PB）和殘余應(yīng)力的不同而不同。值得注意的是，齒面附近的M值高達(dá)0.77，最大等效應(yīng)力是479KSI。（真實(shí)情況下如此高的應(yīng)力可能導(dǎo)致斷裂）2. 回火后