Modelowanie matematyczne odkształcania stali w zakresie temperatur zmiany stanu skupienia

Abstract

W pracy przedstawiono problemy związane z komputerową symulacją procesu odkształcania stali w zakresie temperatury zmiany stanu skupienia. Opracowany model matematyczny próby spęczania próbek, w których występuje strefa półciekła, oparto o warunek stałej objętości w postaci analitycznej uwzględniający zmiany gęstości materiału. Dokładność obliczeń jest w dużej mierze uzależniona od zastosowanych stałych materiałowych. Jedną z podstawowych własności mechanicznych materiału jest zależność pomiędzy stanem naprężeń i stanem odkształceń. Omawiany zakres temperatury charakteryzuje się gwałtownymi zmianami oporu plastycznego stali wraz ze wzrostem temperatury. Ma to istotny wpływ na wyniki symulacji komputerowej. Praca przedstawia omówienie niektórych problemów związanych z odkształcaniem stali w stanie półciekłym, a szczególny nacisk położono na jej własności plastyczne. Główny celem pracy było opracowanie systemu komputerowego do symulacji procesu odkształcania próbek stalowych z półciekłym rdzeniem. Założony cel pracy podzielono na następujące zadania: - badania doświadczalne odkształcania stali w zakresie temperatur zmiany stanu skupienia na symulatorze termo-mechanicznym GLEEBLE 3800. Badania zostały wykonane dla wybranego gatunku stali niskowęglowej. Celem badań było dostarczenie danych do identyfikacji parametrów modelu oraz do weryfikacji modelu matematycznego, - opracowanie modelu termo-mechanicznego odkształcania próbek stalowych z krzepnącym rdzeniem, przewidującego kinetykę płynięcia plastycznego oraz zmiany odkształceń, prędkości odkształcenia i temperatury w trakcie odkształcania plastycznego stali w stanie półciekłym, - budowa programu symulującego odkształcanie próbek osiowosymetrycznych implementującego opracowane modele matematyczne procesu, - opracowanie modelu analizy odwrotnej prób doświadczalnych i jej implementacja, - opracowanie interfejsu graficznego pozwalającego na łatwe posługiwanie się stworzonym modułem numerycznym. Interfejs obejmuje pre- i post-processing, w tym wizualizację otrzymanych wyników, - weryfikacja modelu poprzez porównanie wyników otrzymanych drogą symulacji komputerowej i eksperymentu.