【正文】 置文件名。 13 圖 36 選擇單元類型 3. 定義材料屬 性 定義材料的比熱容為 623J/kg 圖 39 劃分網(wǎng)格 圖 310 網(wǎng)格圖 6. 施加邊界條件 15 （ 1） 設置分析類型。選中重軌表面節(jié)點 ,單擊拾取對話框的 OK 按鈕，此時彈出對流邊界條件設置對話框，在其中 Film coefficient 一欄輸入 100，表明對流傳熱系數(shù)為 100；在 Bulk temperature 一欄輸入 5，表 明邊界溫度為 5 攝氏度，如圖 312。單擊 OK 按鈕，完成結果輸出控制的設置。在主菜單中選擇【 Preferences】命令，彈出設定分析模塊對話框，勾選【 Structural】復選框 .單擊【 OK】按鈕。 （ 2） 施加溫度載荷。 圖 318 重軌應力場分布圖 19 第四章 重軌淬火過程的溫度場和應力場分析 研究不同壓強下溫度場和應力場的前提條件 重軌的表面換熱系數(shù)決 定重軌在冷淬過程中溫度的變化，圖 41 和 42 分別是重軌在 M pa 、 M pa 冷氣的條件下表面對流換熱系數(shù)隨重軌表面溫度的變化情況。主要研究結論如下： (1) 根據(jù)傳熱學及有限元理論，建立了重軌淬火過程中的三維傳熱模型，模擬真實工況，施加特定的邊界條件，并對多種噴風壓力情況進行有限元分析。馬老師豐富的教學和實踐經(jīng)驗，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、為人處事的方法、忘我的工作熱情、一絲不茍的工作作風和對學生多方面的關心深深地教育和影響我，讓我終身受益。重軌的淬火過程包括對重軌的加熱、保溫、噴風冷卻和自然冷卻等方面，在未來若是對重軌的淬火過程進行進一步研究，則會對整個淬火過程的各個方面進行更加全面的仿真，以更深的了解淬火過程的特點，并獲得更多的研究數(shù)據(jù)和結論，為實際生產(chǎn) 的正常運行提供更有力的參數(shù)參考。 由 ANSYS仿真結果可知，在相同的加熱時間和保溫時間的條件下， ，具有冷熱快、殘余應力小的優(yōu)點，所以在實際生產(chǎn)的淬火冷卻過程中更宜用 風冷卻，這樣會提高生產(chǎn)中的淬火效率。 12. 查看應力場分布 在主菜單中選擇【 General Postproc】 【 Plot Results】 【 Contour Plot】 【 Nodal Solution】命令，在彈出的 Contour Nodal Solution Data 對話框中，選擇【 Nodal Solution】 【 Stress】 【 von Mises stress】，如圖 318 所示。再選擇【 Thermal Expansion】 【 Secant coefficient】 【 Isotropic】 ,如圖 317 所示輸入線膨脹系數(shù)。單擊 OK，則得到第 30s 時重軌溫度場分布圖 (如圖 314)。在 Item 下拉列表中選擇 All Item 表明輸出所有計算結果。單擊【 OK】按鈕，完成初始溫度的設置 . （ 3）為重軌施加外界條件。 圖 38 導入的模型 5. 劃分網(wǎng)格 在主菜單中選擇【 Preprocessor】 【 Meshing】 【 Mesh Tool】命令，彈出網(wǎng)格劃分選擇的對話框，如圖 39 勾選各項。在主菜單中選擇【 Preferences】命令，彈出設定分析模塊對話框，勾選【 Structural】和【 Thermal】復選框（如圖 35），然后單擊【 OK】按鈕完成分析模塊的選擇。 ANSYS 仿真重軌溫度場和應力場的基本步驟 1. 設置環(huán)境（設置工作目錄，設置文件名，設置工作標題，設定分析模塊） （ 1） 設置工作目錄。 圖 32 重軌的三維模型圖 確定重軌的各項材料參數(shù)及初始條件 50kg/m重軌密度為 7800kg /m3, 線膨脹系數(shù)。淬火的過程就是奧氏體向珠光體轉變的過程，使珠光體在較低的溫度下轉變，而得2 10 到強韌性和細片狀珠光體 (即索氏體 )組織，不得出現(xiàn)馬氏體、貝氏體有害組織，因此在淬火應力模擬計算中僅考慮索氏體 (細珠光體 )的相變。具體表達式為： 變分方程： ? ?? ? ? ?hRK ?? （ ） 剛度矩陣： ? ? ? ? ? ?? ? dVBDBK eepeT? ?? （ ） 熱載荷向量： ? ? ? ? ? ? dVDBR eTepeTh }{?? ?? （ 2. 19） 彈塑性矩陣當時的應力水平有關，故 ()式為非線性方程，求解時需線性化處理。Mises 屈服準則為：當?shù)刃_到屈服極限時，材料開始屈服。 重軌淬火應力場理論基礎 熱彈性和熱塑性問題 對重軌淬火時，由于溫度變化劇烈，不僅會引起彈性變形，還會一起塑性變形。當為第一類邊界時，取 cTT ?? ， kH 為一極大值即可。而對穩(wěn)念導熱來說，它是影響重軌內(nèi)溫度分布狀態(tài)的外部條件。初始條件是指導熱過程開始時刻重軌內(nèi)的溫度場。 熱傳導問題的控制方程描述了重軌內(nèi)部發(fā)生導熱現(xiàn)象時各點溫度的變化規(guī)律，方程對于內(nèi)部各節(jié)點都是普遍適用的。因此，為了研究并模擬重軌及重軌的淬火過程，就要研究重軌淬火時的 熱傳導現(xiàn)象以及導熱定解問題，分析重軌及材料的熱物理性能參數(shù)，探索重軌淬火時導熱問題的求解方法。 20世紀 90年代以來，由于計算機處理能力的提高，溫度場模擬計算中最難處的非線性問題正在逐步被解決。CCT曲線法模擬的難題后， TTT曲線在淬火試件顯微組織場模擬中迅速得到推廣。在熱處理過程中，試件內(nèi)部會發(fā)生十分復雜的物理現(xiàn)象，如瞬態(tài)溫度場的變化、組織的轉變、力學性能的改變以 3 及殘余應力的產(chǎn)生等。目前國外除獨聯(lián)體外，日、美、澳等國均采用風淬。風冷具有溫度和濕度常常是變化不定的特點；霧冷的特點是導熱性能不穩(wěn)定和熱能揮發(fā)出現(xiàn)紊流現(xiàn)象；水冷的特點是水不易揮發(fā)，狀態(tài)不穩(wěn)定，可能導致熱處理不夠或過度，噴水時間稍長就容易引起淬火部位出現(xiàn)馬氏體組織，但是水的導熱性能比霧氣好。 因此研究重軌內(nèi)部的溫度場和應力場對實際生產(chǎn)有重要意義。 關鍵詞 ： 重軌，淬火，溫度場，應力場， ANSYS Simulation of quenching temperature field and stress field for heavy rail based on the ANSYS Abstract The specification of 50kg／ m— heavy rail was taken as investigated subject in this paper． In this model． the equivalent thermal capacity method was used to deal with the influence of latent heat on temperature filed and the transformation stress which resulted from phase transformation was taken into account using the equivalent linear expansion coefficient method． The impact of material’s non1inear parameter on temperature field was considered． The results show that the simulation result is identical with the measuring temperature ． According to the distribution of temperature field， the time of pressed air should be controlled． The ideal sorbite can be gained． During the process of calculating in numerical simulation， inputted the convective heat transfer coefficient under different wind pressure received the corresponding result of temperature field and stress filed， and analyzed the result． This paper analyzed that calculated heating， keeping warm， force cooling and air cooling’s temperature field and stress filed distribution in such different operating modes． Get the best heating, thermal insulation, cooling, natural air time and the result can be used to guide the quenching process design． Key words： Heavy r