基于CA法的連鑄小方坯凝固微觀組織模擬.pdf

1、連鑄生產(chǎn)技術(shù)因其生產(chǎn)率高、能耗低等特點在全世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。凝固作為連鑄坯生產(chǎn)的重要階段，與產(chǎn)品的質(zhì)量密切相關(guān)。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，對凝固過程及其微觀組織的模擬研究也取得了顯著進(jìn)展。凝固的數(shù)值模擬主要可分為宏觀和微觀兩個方向，其中宏觀模擬已經(jīng)相對成熟，目前已有應(yīng)用于實際工程的商業(yè)軟件;自上世紀(jì)90年代至今，微觀組織模擬逐漸成為凝固過程數(shù)值模擬的主要研究方向。本文以120mm×120mm連鑄小方坯為研究對象，主要研究了小方坯凝

2、固過程中溫度對組織演變的影響，為進(jìn)一步優(yōu)化實際生產(chǎn)過程提供理論依據(jù)。本文主要研究工作如下:
　　(1)充分考慮對流、輻射等傳熱方式，考慮了三類邊界條件，采用ANSYS模擬軟件對連鑄小方坯溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到鋼坯截面上隨時間變化的溫度場;溫度場采用較大網(wǎng)格，為保證運算的精確性，根據(jù)溫度梯度的大小選擇時間步長。
　　(2)元胞自動機(Cellular automata)是可模擬復(fù)雜結(jié)構(gòu)和過程的模型。因元胞自動機方法基本思想

3、清晰簡單，本文在充分考慮晶粒生長擇優(yōu)取向等因素前提下，建立了形核長大模型。利用該模型進(jìn)行模擬計算，與理論模型的結(jié)果一致。為保證模擬的真實性，微觀組織模擬采用細(xì)密網(wǎng)格劃分，并通過圖像顯示模塊直觀的表達(dá)演變過程。
　　(3)為保證宏觀與微觀模擬的耦合，本文采用VC++編程以弱耦合方式對宏觀—微觀模型進(jìn)行耦合，用雙線性插值方式實現(xiàn)宏觀單元與微觀元胞之間的溫度傳遞。
　　(4)考慮到計算機運算能力，選取三個特征點來研究凝固組織隨溫度