基于内变量的微观组织模拟方法及其在热加工过程中的应用-.doc

塑性体积成型与控制 论文题目：基于内变量的微观组织模拟方法及其在热加工过程中的应用 导师：袁林 学号：14S009112 姓名：王娜娜 专业：材料加工工程—锻压 基于内变量的微观组织模拟方法及其在热加工过程中的应用 摘 要：金属在热加工过程中微观组织发生动态、静态回复以及再结晶、晶粒长大等一系列复杂的演化，材料内部微观结构的改变，会直接影响成形后金属的成形质量和力学性能。文章阐述了金属高温塑性成形时微观组织预测模拟的主要研究方法，即直接模拟法、相场法和有限元法；并分别评述了各方法目前在国内外的研究概况、特点以及缺点和适用范围；重点介绍了基于物理本质多尺度耦合的微观组织内变量有限元模型方法。研究结果表明，基于内变量法的微观组织物理模型相对其他方法，最适合用于多尺度微观组织预测数值模拟，模拟结果与实际更为相符，而且最能解释说明各变量演变的物理机制，具有广阔的应用前景。 关键词： 金属热加工 ；微观组织演变 ；多尺度耦合；数值模拟 Abstract：A series of complex micro structure evolution，such as dynamic and static recovery and recrystal1ization ，grain growth etc．，take place during hot metal form i n g． T h e micro structure changes directly influence the forming quality and mechanical[1] properties of products．In order to improve the quality of products and save research expenditure， micro structure evolution simulation technology is m ore and more popular．This review states the several major research methods of micro structure prediction simulation，such as direct simulation method，the past field method and finite element method．And all these methods，including their characteristics[2]，range o f applications and shortcomings，are reviewed respectively i n the domestic and international metal forming research field．Especially this review focuses on the finite element scale coupling numerical simulation model based physically-based internal state variable method．R search results show hat the micro structure prediction physical model based on internal state variable method best fits the multiscale numerica1[3]simulation ．T he simulated results match the reality to the b est and can also explain the physical mechanism of the evolution o f variables． Therefore ，i t has great potential for application． Key words： hot metal— forming ； micro structure evolution ； scale up led ； numerical simulation 引 言 金属热成形过程中，随着变形量的加大，材料内部位错密度开始急剧增殖 ，导致位错堆积阻塞产生加工硬化。同时，在高温下形变产生的位错对材料的晶粒细化和长大构成驱动力，一旦位错密度达到临界值就开始产生回复，孕育再结晶，使一部分位错