Cr钢脉冲电子束表面重熔热力耦合有限元模拟-重庆理工大学学报.PDFVIP

第２５卷　第３期 重 庆 理 工 大 学 学报（自然科学） ２０１１年３月 Ｖｏｌ．２５　　Ｎｏ．３ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ｍａｒ．２０１１  ４０Ｃｒ钢脉冲电子束表面重熔热力 耦合有限元模拟 许洪斌，李小波，胡建军，许天才，凌文凯 （重庆理工大学，重庆　４０００５４） 摘　　　要：根据强流脉冲电子束表面重熔的特点，采用ＡＮＳＹＳ有限元软件中的直接热力耦合 方法，建立了４０Ｃｒ钢热力耦合有限元模型，对电子束照射靶材过程的温度场和热应力场进行了 模拟分析。结果表明，经电子束照射后靶材表面在０５ ｓ时熔化，在 １ ｓ时温度达到最高值 μ μ １９６０℃；照射之初，材料表层受热膨胀，承受压应力，降温凝固时，表层收缩受拉，最后表层 ９ ｍ深度范围分布有５５０ＭＰａ的残余拉应力；次表层分布有幅值较小的压应力，随深度的增加 μ 而逐渐趋于零；多次照射材料表层热应力分布变化较小。 关　键　词：强流脉冲电子束；表面改性；有限元模拟；温度场；热应力场 中图分类号：ＴＧ１１５　　　　文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－８４２５（２０１１）０３－００１９－０５ ＴｈｅｒｍａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌＣｏｕｐｌｉｎｇＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆ ＰｕｌｓｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎＳｕｒｆａｃｅＲｅｍｅｌｔｉｎｇ４０ＣｒＳｔｅｅｌ ＸＵＨｏｎｇｂｉｎ，ＬＩＸｉａｏｂｏ，ＨＵＪｉａｎｊｕｎ，ＸＵＴｉａｎｃａｉ，ＬＩＮＧＷｅｎｋａｉ （ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００５４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｈｉｇｈｃｕｒｒｅｎｔｐｕｌｓｅｄｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｓｕｒｆａｃｅｒｅｍｅｌｔｉｎｇ，ａｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｄｉｒｅｃｔｔｈｅｒｍａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｉｎ４０Ｃｒｓｔｅｅｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒｂｅｇａｎｔｏ ｍｅｌｔａｔｔｈｅｔｉｍｅ０．５ｓａｎｄｉｔｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅ１９６０℃ａｔ１ｓ．Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓｅｓａｃ μ μ ｔｅｄｉｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒａｔｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｓｔａｇｅｏｆｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ，ａｓｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｗａｓｃｏｏｌｅｄ，ｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓｅｓａｂｏｕｔ５５０ＭＰａｗａｓｆｏｒｍｅｄｉｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒｗｈｏｓｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｓ９ｍ．Ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ μ ｓｔｒｅｓｓｅｓｏｆｔｈｅｓｍａｌｌｅｒｍａｇｎｉｔｕｄｅｗａｓｆｏｒｍｅｄｉｎｔｈｅｎｅａｒｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒａｎｄｉｔｄｅｃｒｅａｓｅｄｔｏｚｅｒｏｇｒａｄｕａｌ ｌｙｗｉｔｈｔｈｅｄｅｐｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｗａｓｓｍａｌｌｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｓｅｖｅｒａｌｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎｓ ａｎｄｏｎｌｙｏｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｃｕｒｒｅｎｔｐｕｌｓｅｄｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍ；ｓｕｒｆａｃｅｍ