【摘 要】
：
金属的凝固过程十分迅速且不透明,几乎不可能通过直接观察的方法去准确描述。研究技术人员通常采用以往的工程经验设计铸造工艺参数,这种设计方法既不准确,同时也会浪费大量的金钱与时间。元胞自动机-有限元（Cellular Automata-Finite Element简称为CAFE）法则能够直观分析金属的凝固过程,从而对工艺参数的选择提供参考。虽然国内外基于CAFE法对不同合金的凝固组织进行模拟研究,模拟
【基金项目】
：
企事业单位委托科技项目:396柴油机用轴承壳体部件研制（项目编号:B20210105）；
论文部分内容阅读
金属的凝固过程十分迅速且不透明,几乎不可能通过直接观察的方法去准确描述。研究技术人员通常采用以往的工程经验设计铸造工艺参数,这种设计方法既不准确,同时也会浪费大量的金钱与时间。元胞自动机-有限元（Cellular Automata-Finite Element简称为CAFE）法则能够直观分析金属的凝固过程,从而对工艺参数的选择提供参考。虽然国内外基于CAFE法对不同合金的凝固组织进行模拟研究,模拟结果与实际结果都十分吻合,但对于16Cr20Ni14Si2耐高温钢凝固组织模拟的研究十分稀少,该钢种被广泛应用于航空航天以及军工领域,具有迫切被研究的需要。本文首先构建了适用于16Cr20Ni14Si2合金的CAFE数学模型,然后基于CAFE法模拟了16Cr20Ni14Si2合金简单圆柱试样的微观凝固组织,研究了熔模铸造中各重要工艺参数的改变对16Cr20Ni14Si2合金微观凝固组织的影响。之后通过试样中得到的最佳工艺参数,设计了复杂薄壁发动机连接壳体部件的浇注系统,再通过对形核参数的模拟与分析,验证了CAFE法对于三维实体模型的适用性,同时基于该方法设计了合适的保温时间。最后进行浇注试验,发现基于CAFE法设计的铸件晶粒尺寸与实际晶粒尺寸的结果误差仅为0.07%,从晶粒尺寸的角度验证了CAFE法对于熔模铸造工艺下16Cr20Ni14Si2合金微观凝固组织的正确性。总结基于CAFE法对16Cr20Ni14Si2耐高温钢熔模铸造过程中各工艺参数对微观凝固组织的影响,结果如下:（1）型壳厚度从7mm增加9mm,型壳厚度越厚,晶粒数量越少;型壳温度从1203.15K减少至1143.15K,型壳温度越高,晶粒数量越多;浇注温度从1933.15K减少至1913.15K,浇注温度越低,晶粒数量越多;空冷、油冷和水冷这三种不同的冷却方式下,导热系数最大的水冷方式能够得到更多的晶粒;随着浇注速度从0.5kg/s到4.5kg/s的增加,晶粒数量会逐渐变多,晶粒取向也会逐渐靠近热流轴向方向,但是这个变化程度会越来越小。（2）形核密度的增大会使得晶粒的数量变多,尺寸变小,等轴晶的比例增加,更大的过冷度更方便形核,从而得到更多更细小的等轴晶粒;（3）相同的固溶温度下,保温时间越长,晶粒就越大,同时也发现保温时间的改变并不会改变晶粒的形貌,即不会发生柱状晶和等轴晶的明显转变。
其他文献
地面模拟放线系统被用于模拟某型光纤制导武器放线过程,以观测光纤的运动状态以及信号传输质量,而长距离收线装置是放线系统中的重要组成部分,其通过收线轮高速旋转实现拉拽并收集由线包解脱下的光纤。为模拟光纤随制导武器由发射到平飞阶段的运动状态,其容线槽区域内线速度需在规定时间内达到340m/s,最大线速度属于超音速,因此受离心载荷影响,易产生因刚强度不足带来的塑性破坏,同时由于在空气中高速旋转,收线轮对周
磁流变弹性体因其在减振、降噪方面的巨大潜力,引起了国内外广泛关注。磁流变弹性体是由铁磁性颗粒和高分子聚合物混合制备而成的一种智能磁控材料,该材料可有效解决磁流变液在使用过程中面临的铁磁性颗粒沉积、密封困难以及污染环境等问题,其模量、阻尼、形变等材料性能,可以通过外加磁场进行实时控制。为了制备出一致性好、机械强度高、适用于工程应用的磁流变弹性体,本文以硅橡胶基磁流变弹性体为研究对象,针对其制备工艺、
排气弯管主要被应用于特种车辆、舰艇等领域的大马力发动机内部,是大马力发动机专用排气部件,研究其生产制备技术,对我国大马力发动机的发展及应用具有重要意义。目前排气弯管制造方式主要是熔模铸造、机械加工、焊接成型等多种技术配合生产,其制造工序多,周期长,成本高,产品合格率低。因此,研究出排气弯管熔模铸造新工艺,对其生产过程及可靠性具有重要影响。本文主要是改进排气弯管的生产工艺,应用熔模铸造技术实现排气弯
液晶偏振光栅是一种能够实现光束非机械式偏转的新型液晶器件,具有轻量化、小型化、低功耗等特性,广泛应用于激光雷达、空间光通信、扫描成像等领域。然而,单片液晶偏振光栅的扫描视场有限。为实现高分辨率与大视场的光束扫描,需要将多片液晶偏振光栅与液晶电控波片交替级联形成级联式液晶偏振光栅。但是光束在级联式液晶偏振光栅传播过程中产生的斜入射现象,会使液晶电控波片出射的圆偏光发生退偏,导致液晶偏振光栅能量利用率
近年来,随着脉冲功率技术、电力电子技术等基础学科的突飞猛进和半导体技术的蓬勃发展,兆安级的高性能脉冲电源在测试、工业、军事等领域得到广泛应用并且产生巨大的经济效益。极高性能指标给大功率脉冲电能源检测设备的研制带来了巨大的挑战,研制出高精准、可控性好的脉冲电源,是解决高功率瞬态大电流电性能指标快速测试难题的措施,对大功率脉冲电能源装置的测试评估和升级改造有着重大意义。本课题针对兆安级可控脉冲电流源的
次口径高速破片弹（SHVFB）由于独特的破片弹结构,将火药气体释放的能量传递给破片,适时摧毁战场上出现的目标,成为目前此类火炮最有效的弹药之一。但配用在近程防御武器上时射速将大幅度提升,所以对此类弹药的结构、弹道性能及稳定性提出了更多新的要求,成为各国争相研究的重要课题。因此,本文在深入研究次口径高速破片弹技术的基础上,设计一种整体式破片弹结构,主要完成工作如下:（1）分析次口径高速破片弹国内外研
无人机蜂群（SUAV by swarm）凭借其体积小、超低空飞行的特点能够规避大部分传统检测和跟踪手段,被广泛应用于军事作战领域。俄乌战场表明,无人机技术正在朝着自主化、智能化、集群化的方向发展,因此开展基于视觉的无人机蜂群目标识别与跟踪算法研究具有十分重要的意义。地对空识别固定翼无人机蜂群存在精确率低、跟踪无人机数量不准确、无人机飞出视场后复现跟踪失败的问题,本文提出了优化目标识别模型并融合目标
坦克车辆在有倾角驻车的工况下,炮塔的转动会对其轴系负载产生变化,从而对驱动器的性能产生影响,导致炮塔在该条件下转动的机动性能降低。本文旨在分析坦克炮塔在有倾角驻车状态下转动时的负载的变化情况,针对该变化设计一套动态负载模拟装置,用于驱动器性能的检测。主要研究工作如下:本文首先针对坦克炮塔在有倾角驻车状态下进行数学建模分析,对炮塔转动过程中力矩的变化与角加速度变化进行基于MATLAB的仿真。通过分析
作为智能化战争的一种重要作战形式,无人机集群作战突破了单架无人机负载受限和功能单一的局限,与计算机视觉技术的有效结合,使得其在战场感知、智能导航、目标跟踪打击和战场三维重构等方面展现出了巨大的优势,不管是在军用还是在民用领域,都具有十分重大的研究和应用价值。因此探索具备高精度、高鲁棒性的目标跟踪与图像视觉三维重建算法始终是国内外研究的热门课题之一。本文利用无人机集群已传输回的视频序列与多视角图像序
炮控系统对于坦克装备尤为重要,而炮管作为炮控系统的主要组成部分,其重心与耳轴存在非线性摩擦;炮管自身存在非平衡重力矩;复杂路面环境会引起炮管上下颠簸等问题。以上因素会导致炮管俯仰运动性能降低,影响坦克行进间射击精准性。随着现代化战争发展,为提高炮管俯仰的响应速度、控制精度和抗干扰能力,考虑身管运动特征与复杂路面坏境的影响,满足系统整体紧凑型和轻量化的要求,本文以非平衡身管俯仰系统为主要研究对象,提