Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelling the effect of phase transformations on cooling rate during quenching in nuclear forgings using effective heat capacity

Howson M. P., Wynne B. P., Davies P. S., Talamantes-Silva J.

Computer Methods in Materials Science

|

2017

|

Vol. 17, No. 3

137--144

EN

A modelling methodology based on experimental heat capacity measurements has been used to predict the effects of latent heat formation on cooling rates in a thick sectioned nuclear forging during quenching. Differential scanning calorimetry was used to measure specific heat capacity as a function of temperature (100 - 1000°C) and cooling rate (5 - 70°C/min) that also incorporates the heat energy release during transformations, which is termed the effective specific heat. A user defined routine then incorporated this data into a finite element model of a full scale heat treatment trial forging that had section thicknesses of 200 and 330mm approximately. Excellent agreement with thermocouple data, taken from key test locations, was obtained, particularly at 0.25 and 0.5 thickness. However, some deviations from thermocouple data were seen that has been attributed to the model assumptions, particularly the method used to represent boundary conditions.

PL

Metodologię modelowania z wykorzystaniem efektywnej pojemności cieplnej wykorzystano do przewidywania wpływu ciepli przemiany na prędkość chłodzenia w masywnych częściach hartowanej odkuwki dla przemysłu jądrowego. Różnicowa kalorymetria tria skaningowa została zastosowana do pomiaru ciepła właściwe go w funkcji temperatury (100 - 1000°C) i prędkości chłodzeni; (5 and 70°C/min) z uwzględnieniem ciepła uwalnianego w czasie przemiany. Wyznaczone w taki sposób ciepło właściwe nazywane jest efektywnym. Uzyskane dane zaimplementowano poprze procedurę użytkownika do programu metody elementów skończonych modelującego w pełnej skali obróbkę cieplną odkuwki posiadającej masywne części z przekrojem poprzecznym o grubości 200.5 i 331 mm. Uzyskano bardzo dobrą zgodność wyników z modelu i pomiaru za pomocą termopar umieszczonych w punktach testowych, w szczególności dla 0.25 i 0.5 grubości. Za przyczynę zaobserwowanych pewnych odchyłek wyników obliczeń od pomiarów uznano przyjęte założenia modelu, w szczególności metodę opisu warunków brzegowych.

2

Modelling of transient temperature field and phase transformation change : a way for residual stress management in large size forgings

Sroka J., Talamantes-Silva J., Krzyzanowski M., Rainforth W. M.

Computer Methods in Materials Science

|

2016

|

Vol. 16, No. 2

87--96

EN

The paper is devoted to development of the modelling approach based on 3D finite-element (FE) analysis of the transient temperature fields and the thermally induced phase transformations as a way towards residual stress management in large size forgings. Heating, holding and cooling stages are under consideration and modelling of both the austenite formation and decomposition are taken into account. The thermal-mechanical FE model capable of taking into account changes in the specific volume during ferrite/austenite transformation is coupled with the relevant phase transformation model in order to allow simulation of the transient stresses due to both thermal contraction and the dilatometric effect. The model is capable of taking into account different boundary conditions for the heat transfer problem based on the available data. To improve the predictive abilities, the following two commercial FE codes, such as MSC Marc 2013.1.0 and Abaqus/Standard 6.12, are used for solving the non-steady state 3D problem of the metal expansion/contraction during consecutive heating, holding and cooling stages. Although all the mentioned process steps are considered, the model is dedicated to be used for modelling the cooling stages of large forgings and castings.

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego 3D procesów obróbki cieplnej wielkogabarytowych odkuwek o masie 300÷600 ton. W celu obliczenia niestacjonarnego pola temperatur oraz zachodzących podczas procesu nagrzewania i chłodzenia zmian w przebiegu cieplnie indukowanej przemiany fazowej wykorzystano metodę elementów skończonych (MES). Zaproponowany zestaw modeli może stanowić narzędzie do badań naprężeń własnych, powstających podczas obróbki cieplnej odkuwek charakteryzujących się dużą masą i wymiarami. W modelu uwzględniono etapy nagrzewania, wytrzymania w danej temperaturze i chłodzenia materiału. Modelowanie przemian fazowych odbywa się w osobnym, powiązanym z proponowanym modelem podprogramie, gdzie przewidywane są zmiany objętości odkuwki podczas przemian ferrytycznej i austenitycznej. Umożliwia to odpowiednią symulację powstawania naprężeń chwilowych, wynikających z cieplnego skurczu materiału. Model może uwzględniać różne warunki brzegowe w celu dostosowania do danego problemu cieplnego. W celu poprawy dokładności uzyskiwanych wyników wykorzystano komercyjne oprogramowanie MES tj. MSC Marc 2013.1.0 oraz Abaqus/Standard 6.12. To oprogramowanie zostało wykorzystane w celu rozwiązania równań nieustalonego stanu materiału, tj zmian objętości podczas kolejnych stadiów nagrzewania, wytrzymania i chłodzenia. Efekty działania zaproponowanego modelu zostały przedstawione na przykładzie wybranego etapu chłodzenia.

3

Modeling of the initiation and propagation of the shear band using the coupled cafe model

Madej L., Talamantes-Silva J., Howard I. C., Pietrzyk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 3

563-573

EN

A study of the possibilities given by the multi scale CAFE method for the parallel modeling of the microshear and shear band propagation in steels during deformation is presented in this work. The developed model is based on the idea of multi scale CAFE approach developed at Sheffield University in England, and used for the Charpy test modeling. Modeling of the microshear bands development in microscale, shear bands development in mezoscale and material response based on those processes in macroscopic scale is possible using this multi scale computational technique. The models composing space of cells, definition of neighborhood and definition of transition rules for two problems, crack initiation in the deformed materials and development of micro shear bands, is described in the paper. Both models are implemented into the finite element code. The results of simulations of Charpy tests and compression in channel dies are presented.

PL

Niniejsza praca stanowi wstęp do badań nad możliwościami zastosowania metody CAFE do modelowania zjawiska powstawania i propagacji pasm ścinania w odkształcanym materiale. Opracowywany model bazuje na metodologii wieloskalowej analizy CAFE opracowanej w przeciągu ostatnich czterech lat na Uniwersytecie Sheffield w Wielkiej Brytanii i z powodzeniem zastosowanej do modelowania testu Charpy’iego. Poprzez zastosowanie tej metody możliwe jest jednoczesne modelowanie zjawisk zachodzacych w mikroskali — powstawanie mikropasm ścinania, mezoskali – rozwój makropasm ścinania, oraz makroskali — odpowiedź materiału na powyższe zjawiska. W pracy przedstawiono opis modelu obejmujący przestrzenie komórek oraz definicje sąsiedztwa i reguł przejścia dla dwóch zagadnień, propagacji pęknięć w materiałach odkształcanych oraz rozwoju mikropasm ścinania. Obydwa modele zostały połączone z programem z metody elementów skończonych. W pracy przedstawiono wyniki symulacji próby Charpy’ego oraz plastometrycznej próby kanalikowej.