PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Modelling of heat treatment of steel elements with the movement of coolant

Autorzy
Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Modelowanie obróbki cieplnej elementów stalowych z uwzględnieniem ruchów chłodziwa
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
A mathematical and numerical model of hardening process using the generalized finite difference method for the movement of fluid and heat transport have been proposed in this paper. To solve the Navier-Stokes equation the characteristic based split scheme (CBS) has been used. The solution of the heat transport equation with the convective term has been obtained by a stabilized meshless method. To determine of the phase transformation the macroscopic model built on the basis of CCT diagrams for continuous cooling of medium-carbon steel has been used. The temporary temperature fields, the phase transformation, thermal and structural strains for the heat treated element and the fields of temperature and velocity for the coolant have been determined. The comparative analysis of the results of calculations for the model without taking into account movement of coolant has been carried out. The effect of the notch in the shaft on the cooling rates and fields of the kinetics of the phase transformations has been presented.
PL
W pracy zaproponowano model matematyczny i numeryczny zjawisk termicznych oraz ruchów chłodziwa zbudowany z wykorzystaniem uogólnionej metody różnic skończonych. Do rozwiązania równania Naviera-Stokesa wykorzystano metodę rzutowania (CBS). Rozwiązanie równania przewodzenia ciepła z członem konwekcyjnym uzyskano na podstawie stabilizowanej bezsiatkowej metody różnic skończonych. Do modelowania przemian fazowych wykorzystano makroskopowy model zbudowany na podstawie analizy wykresów ciągłego chłodzenia CTPc dla stali średniowęglowej. Dla elementu obrabianego cieplnie określono chwilowe pola temperatury, udziały fazowe, odkształcenia termiczne, strukturalne oraz pala temperatury i prędkości cieczy chłodzącej. Przeprowadzono analizę porównawczą z wynikami obliczeń z ruchem i bez ruchu chłodziwa. W pracy przedstawiono także wpływ wycięcia (rowka na wałku) na pola prędkości chłodziwa oraz na kinetykę przemian fazowych.
Twórcy
autor
autor
  • Institute of Computer and Information Sciences, Czestochowa University of Technology, 42-200 Częstochowa, 73 Dąbrowski Str., Poland
Bibliografia
  • [1] Y. J. Lan, D. Z. Li, Y. Y. Li, Modeling austenite decomposition into ferrite at different cooling rate in low-carbon steel with cellular automaton method, Acta Materialia 52, 1721-1729 (2004).
  • [2] K. J. Lee, Characteristics of heat generation during transformation in carbon steels, Scripta Materialia 40, 735-742 (1999).
  • [3] J. Ronda, G.J. Oliver, Consistent thermo-mechano-metallurgical model of welded steel with unified approach to derivation of phase evolution laws and transformation-induced plasticity, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 189, 361-417 (2000).
  • [4] A. Bokota, A. Kulawik, Model and numerical analysis of hardening process phenomena for medium-carbon steel, Archives of Metallurgy and Materials 52, 2, 337-346 (2007).
  • [5] E. P. Silva, P. M. C. L. Pacheco, M. A. Savi, On the thermo-mechanical coupling in austenite-martensite phase transformation related to the quenching process, International Journal of Solids and Structures 41, 1139-1155 (2004).
  • [6] J. J. Benitoa, F. Ureńaa, L. Gaveteb, Solving parabolic and hyperbolic equations by the generalized finite difference method, Journal of Computational and Applied Mathematics 209, 208-233 (2007).
  • [7] T. Liszka, An interpolation method for an irregular net of nodes, Internat. J. Numer. Methods Eng. 20, 1599-1612 (1984).
  • [8] R. Fletcher, Conjugate gradient methods for indefinite systems, Numerical Analysis, Lecture Notes in Mathematics 506, 73-89 (1976).
  • [9] O. Axelsson, Iterative Solution Methods, Cambridge University Press, (2000).
  • [10] O. C. Zienkiewicz, R. Codina, A general algorithm for compressible and incompressible flow, Part I. The split characteristic based scheme, International Journal for Numerical Metods in Fluids 20, 869-885 (1995).
  • [11] O. C. Zienkiewicz, R.L. Taylor, The finite element method, Butterworth-Heinemann, Fifth edition 1,2,3, (2000).
  • [12] A. J. Chorin, Numerical solution of the Navier-Stokes equation, Math. Comput. 23, 745-762 (1968).
  • [13] A. Kulawik, Numerical analysis of thermal and mechanical phenomena during hardening processes of the 45 steel, PhD Thesis, Częstochowa (2005), (in Polish).
  • [14] M. Avrami, J. Chem. Phys. 7, 1103 (1939).
  • [15] H. J. M. Geijselaers, Numerical simulation of stresses due to solid state transformations. The simulation of laser hardening, Thesis University of Twente, The Netherlands, (2003).
  • [16] B. Chen, X.H. Peng, S.N. Nong, X.C. Liang, An incremental constitutive relationship incorporating phase transformation with the application to stress analysis, Journal of Materials Processing Technology 122, 208-212 (2002).
  • [17] D. P. Koistinen, R. E. Marburger, A general equation prescribing the extent of the autenite-martensite transformation in pure iron-carbon alloys and plain carbon steels, Acta Metallica 7, 59-60 (1959).
  • [18] F. Wever, A. Rose, Alas zur Wärmebehandlung von Stähle, Verlag Stahl Eisen MBH, Düsseldorf, (1954).
  • [19] F. Wever, A. Rose, Atlas zur Wärmebehandlung von Stähle, I Zeit Temperatur Umwandlungs Schaubilder, Verlag Stahl Eisen MBH, Düsseldorf, (1961).
  • [20] J. A. Cardle, A modification of the Petrov-Galerkin method for the transient convection-diffusion equation, International Journal for Numerical Methods in Engineering 38, 171-181 (1995).
  • [21] U. Ghia, K. N. Ghia, C. T. Shin, High-Re Solutions for Incompressible Flow Using the Navier-Stokes Equations and a Multigrid Method, J. of Computational Physics 48, 3, 387-411 (1982).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BSW3-0091-0014
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.