Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

1 Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Budownictwo

1 2005

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: zjawisko termometalurgiczne

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Symulacja MES obróbki cieplnej wyrobów stalowych z uwzględnieniem zjawisk termometalurgicznych. Cz. 1. Nieustalony przepływ ciepła i przejścia fazowe

Jemioło S., Gajewski M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Budownictwo

2005

z. 143

5--39

Praca składa się z dwóch części. Część l dotyczy zagadnień związanych z opisem nieustalonego przepływu ciepła występującego w trakcie procesów obróbki cieplnej oraz łączenia metali technicznych i stopów metali. W podstawowych równaniach nieustalonego przepływu ciepła, sformułowanych w ramach termodynamiki ośrodków ciągłych, uwzględniono przejścia fazowe, stosując teorię mieszanin. Przedyskutowano dwa podejścia, które wynikają z odpowiednich równań bilansu energii wewnętrznej albo entalpii. Mieszanina składa się z kilku izotropowych faz materiału o różnych udziałach objętościowych, a właściwości termiczne każdej/ fazy opisane są nieliniowym związkiem Fouriera. Wyróżniono przejścia fazowe związane ze zmianą stanu skupienia metalu oraz zmianą jego mikrostruktury. Przejścia typu pierwszego uwzględnia się przez odpowiednie zdefiniowanie ciepła właściwego wraz z utajonym ciepłem przemiany (albo funkcji entalpii) w równaniach bilansu, przejścia zaś typu drugiego, o charakterze dyfuzyjnym i bezdyfuzyjnym, opisują relacje kinetyczne. W pracy dyskutowane są relacje kinetyczne wynikające z różnych - stosowanych w literaturze - metalurgicznych modeli przemian fazowych. Relacje te definiują między innymi kierunki przemian fazowych oraz ich kinematykę. Równania kinetyczne tworzą układ równań różniczkowych, których współczynniki zależne są między innymi od temperatury i jej prędkości oraz od czasu przemiany. Wobec tego procesy rozpatrywane w pracy nie są ani izotermiczne, ani nie odbywają się przy stałej prędkości zmian temperatury. Pominięto sprzężenie termiczno-dyfuzyjne, co oznacza, że nie uwzględnione zostały potencjały chemiczne, czyli skład chemiczny metali jest dany i nie ulega zmianie. Występuje jednak pełne sprzężenie efektów cieplnych i przemian fazowych, co prowadzi do złożonej procedury przygotowywania danych termiczno-metalurgicznych. Przedstawione podejście fenomenologiczne może być stosowane między innymi w zagadnieniach obróbki cieplnej metali technicznych i stopów metali o strukturze poi ikry stal icznej. Omawiane zagadnienia szeroko ilustruje cytowana literatura w zastosowaniu do różnych metali i stopów metali, niemniej jednak w tej pracy rozpatrzono tylko stal, a w odniesieniu do wybranych jej gatunków zaprezentowano sposób przygotowania danych termiczno-me-talurgicznych. Dane te wykorzystano w części 2 pracy, gdzie zamieszczone są przykłady rozwiązań numerycznych zadań brzegowo-początkowych. W części 2 zastosowano metodę elementów skończonych i program SYSWELD. Druga, aplikacyjna część pracy jest punktem wyjścia do analizy sprzężonych efektów termiczno-metalurgicznych z polami mechanicznymi w wyrobach stalowych.

This work consists of two parts. The first part concerns problems connected with the description of unsteady heat flow occurring in the heat treatment or welding processes of technical metals and metal alloys. Phase change phenomena is included in basic equations of unsteady heat flow, and formulated within the thermodynamics of irreversible processes framework using the concept of mixture theory. Two approaches resulting from balance equations relating to internal energy or enthalpy were discussed. The thermal properties of isotropic constituent mixtures obey nonlinear Fourier law. Two types of phase changes are considered (e.g. solid-liquid or liquid-solid and microstructural). The first type of phase changes are included in the analysis by appropriate definition of specific heat with latent heat (or the enthalpy function) in balance equations while the second type called diffusional or diffusionlles phase transformations are described by kinetic equations. Kinetic equations from metallurgical models widely presented in literature are discussed in detail. Kinetic equations, roughly speaking, define the direction of the transformations, their kinetics and are given as a system of differential equations, which coefficients depend on temperature, temperature velocity and transformation time. The processes considered in this work in general are neither isothermal nor ongoing with constant temperature rate. Coupling of thermal and diffusional effects is ignored, assuming that the chemical composition of steel is known at the beginning and unchanged during whole process. In contrast, the coupling of heat flow and phase change phenomena is strong and results in a complicated procedure for preparing thermo-metallurgical data. The presented phenomenological approach is appropriate for heat treatment issues for technical metal alloys and polycrystalline metals, and only steel is considered in detail in this paper. A detailed way of preparing thermo-metallurgical data for finite element simulation is shown herein, and utilized in the second part of work. The second part of the work is addressed to the problem of the analysis of coupled thermo-metallurgical effects with mechanical fields in steel elements.