【摘 要】
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超薄带材区别于传统的带材,在航空航天、医疗器械等高科技领域具有非常广泛的应用,而这对于超薄带材的轧制生产提出了很高的要求,特别是轧制过程的制定和带材表面的控制方面
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超薄带材区别于传统的带材,在航空航天、医疗器械等高科技领域具有非常广泛的应用,而这对于超薄带材的轧制生产提出了很高的要求,特别是轧制过程的制定和带材表面的控制方面需要保持很高的精度。目前,国内外对超薄带材的宏观探究比较深入,细观层面研究相对较少,本文主要通过有限元软件模拟分析超薄带材轧制在细观尺度上的变化情况。带材轧制细观尺度的计算机模拟,首先需要在ABAQUS中建立随机晶粒模型,本课题采用Voronoi多边形算法,通过MATLAB软件生成二维、三维随机晶粒结构数据并导入到ABAQUS中建模。然后,基于晶体塑性理论,利用ABAQUS中的用户材料子程序UMAT编程建立适应于细观尺度的多晶体本构模型,通过模拟单晶集合体的单轴拉伸,分析拉伸变形结果,并对模型中的晶粒边界进行几何优化,使晶粒模型达到理想的变形效果。基于第一性原理,依据经验公式求出晶体的晶格常数,利用MS软件模拟了GCr15各相晶体的弹性常数,通过材料子程序调用不同晶体的弹性常数及各相关参数,模拟了不同淬火时长后GCr15的材料性能,选出最优性能的淬火时长材料作为静态轧制中的带材材料。建立超薄带材静态轧制模型,通过模拟带材二维轧制过程,对轧带模型中不同位置晶粒应力应变特点对比分析,同时探究了晶粒取向和晶粒大小对轧制过程的影响。得出晶粒取向趋于轧制方向时有利于轧制效果,晶粒越小越有利于减小轧制后轧带的应力集中分布,这为实际生产中提供一定的对比参考。同时,模拟超薄带材三维轧制过程,对比分析了轧制初始时、中间时和完成时轧带晶粒间应力应变变化特点,清晰地展示了细观尺度带材轧制过程。并对轧制完成后的轧带进行横截面操作,对比轧带横截面内部应力应变云图,分析了应力应变变化的特点。
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