Książka podzielona została na kilka rozdziałów, z których każdy poświęcony jest odrębnym zagadnieniom związanym z fizyczną i komputerową symulacją procesów odkształcania stali w stanie półciekłym. Na początku przedstawiony został problem symulacji fizycznej oraz opis symulatora Gleeble 3800, na którym przeprowadzane były doświadczenia. Obszerny fragment dotyczy niestandardowej metodyki prowadzenia badań doświadczalnych, związanych zarówno z wyznaczaniem krzywych płynięcia stali półciekłej, jak i charakterystycznych temperatur decydujących o możliwości jej odkształcania. Czytelnik jest stopniowo wprowadzany w poszczególne tematy związane z utworzeniem hybrydowego modelu matematycznego procesu i jego modeli cząstkowych związanych z analizą pola temperatury, stanu mechanicznego stali oraz modelu zmian jej gęstości. Zaprezentowane zostały teoretyczne podstawy matematycznej analizy procesu, w tym równania opisujące podstawowe zjawiska fizyczne mu towarzyszące. Końcowe rozdziały książki poświęcone zostały integracji opisanych metod w sprawny system analizy właściwości stali odkształcanej w stanie półciekłym.
- Spis treści
-
Wprowadzenie 5
1. Nowoczesna baza do symulacji fizycznej procesów wytwarzania i przetwarzania metali i stopów 9
1.1. Fizyczna symulacja procesów 9
1.2. Symulacja fizyczna procesów ciągłego odlewania i procesów obróbki cieplno-plastycznej 10
1.3. Ciągłe odlewanie stali 12
1.3.1. Plastyczność stali w procesie ciągłego odlewania 12
1.3.2. Wyznaczenie podatności stali na pękanie 13
1.3.3. Symulacja fizyczna procesu COS 15
1.4. Właściwości mechaniczne materiałów w procesach obróbki cieplno-plastycznej 19
1.4.1. Próba osiowosymetrycznego ściskania 19
1.4.2. Próba ściskania w warunkach zbliżonych do płaskiego stanu odkształcenia 27
1.4.3. Badania plastyczności stali w operacjach obróbki cieplno-plastycznej 28
1.5. Modelowanie mikrostruktur w procesach obróbki cieplno-plastycznej 33
1.6. Metoda symulacji fizycznej procesów obróbki cieplno-plastycznej 36
2. Termomechaniczny model odkształcania próbek stalowych w stanie półciekłym 39
2.1. Model reologiczny stali 42
2.2. Model mechaniczny 43
2.2.1. Pole prędkości odkształcanej stali półciekłej 45
2.2.2. Model naprężeń dla rozwiązania sztywno-plastycznego 51
2.3. Model zmian gęstości 54
2.3.1. Empiryczny model zmiany gęstości metalu 55
2.4. Model zmian temperatury 59
2.4.1. Model zmian temperatury dla ustalonego przepływu ciepła 62
2.4.2. Model zmian temperatury dla nieustalonego przepływu ciepła 66
2.5. Empiryczny model mikrostrukturalny krzepnącej stali 72
3. Podstawy fizyczne modelu reologicznego oraz identyfikacja zagadnienia w odniesieniu do zastosowań przemysłowych 74
4. Badania właściwości mechanicznych stali w stanie półciekłym z wykorzystaniem symulatora termomechanicznego Gleeble 3800 81
4.1. Materiał i metodyka badań 81
4.2. Temperatury charakterystyczne 83
4.3. Próby rozciągania – wyznaczenie zależności odkształcenie – naprężenie 86
4.4. Próby ściskania 92
5. Komputerowe wspomaganie projektowania procesów odkształcania stali w ekstrawysokich temperaturach 102
5.1. Model reologiczny odkształcania stali w stanie półciekłym 103
5.2. Filtrowanie (wygładzanie) danych doświadczalnych metodą szybkiej transformaty Fouriera (FFT) 104
5.3. Zastosowanie obliczeń odwrotnych oraz procedur optymalizacyjnych do identyfikacji parametrów modelu – wstępna weryfikacja modelu 106
5.4. Symulacje komputerowe oraz końcowa weryfikacja modelu 120
6. Podsumowanie i wnioski 124
Literatura 126
Załącznik 1: Wybrane właściwości fizyczne stali S355 133
Załącznik 2: Wybrane właściwości fizyczne stali S355J2G3So 136