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附录 A外文资料译文Abaqus 软件在表面渐进硬化建模中的应用摘要：本文讨论了钢淬火过程中固态相变的数值模拟。Abaqus 软件用于分析过程中温度场和相变的数值分析。采用 FORTRAN 语言编写的数值子程序，在计算机模拟中应用了可动热源的分布模型、固态相变的动力学以及热和结构应变。在分析中考虑了变温淬火材料的热力学性质。结构转换被认为是:基结构-奥氏体，奥氏体-珠光体，贝氏体和奥 氏体-马氏体。在连续加热图(CHT)和连续冷却图(CCT)的基础上，建立了各阶段分数的评价模型和动力学模型。在给出的数值算例中，对淬硬元件的相分量进行了估计。计算机模拟允许温度场的确定和应力应变状态的分析。关键词：硬化；数值模拟；abaqus；相变；1.介绍表面硬化技术经常被使用。没有一种综合的数值模型可以对伴随这种硬化过程的现象提供可靠的评估。对具有高功率的集中热源进行了渐进硬化处理。靠近这一来源的是一个高温和相当大的梯度。硬化钢的温度和相变是产生重要的热和结构应变的原因，从而产生残余应力和时间应力。2. 模型的热现象利用对流单元的传热方程对热现象进行建模。搜索温度场的参数是空间坐标(拉格朗 日坐标系)和时间。4， 2T(xt) - T(x，t)t+ T(xt) v = -Q，C(1)地点:T = T(x,T)是温度(K),一个是热扩散率、比热容,Q 是元素的体积热源考虑热一代从源,v 是光束的速度向量,x 是考虑粒子的位置向量(点),T 是时间s。式(1)由2中提出的方法求解。这个解决方案适用于图 1a 所示的源的几何形状和配置。图 1 （a）考虑系统的方案图 2 （b）热源的操作平面两种来源:首先是高斯分布的热源，其次是喷射水流的距离 z = -d。第二源的分布选择了线性渗透(x=x+d0)。为加热源的来源，水被喷射到 25 毫米的距离。喷射水的宽度为20 毫米。在喷淋水冷却的表面，由周围介质的温度和样品表面温度的差(条件牛顿)进行。51Q (x) =P(1-R)exp(-(x)2+(z)2)- y62r22r2|(2)E地点:P 是动力来源于加热源,R 是反射并表示吸收系数。z=z0+vt, z0 是热源的中心，v 是运动源的速度，t 是时间。图 1b 显示了沿 x 坐标的硬化物体表面的时间(热循环)温度分布。2.相变的固态、结构和热应变建立 C60 碳钢连续冷却图(CCT)在固态基础上的相变动力学模型在 UEXPAN 子程序中确定了在加热过程中，在加热过程中确定的加热和冷却速率的奥氏体化温度(Ac1, Ac3)，以及在冷却过程中每个相变的最终温度(Ff, Pf, Bf, Mf)和最终温度(Ff, Pf, Bf, Mf)。在这一子例程内插值和 CCT 图是用结构件的分数图来实现的(图 2)。图 2CCT 图的的考虑方案在加热过程中形成的奥氏体的相位差是用一种 Machnienko 模型来确定的。温度和冷却速率决定了奥氏体在冷却过程中的相分量。在已形成的阶段中，如贝氏体、铁素体和珠光体等部分也由用于扩散的模型(Machnienko 公式)所决定，考虑到先前形成阶段的现有部分。 (T,t) = 1 - exp(-k TsA-T ),(T,t) = % (1-exp)(-k(Ti -T)(3)sAT -T( )( )ATi -TisAfAsf7奥氏体对马氏体的转化定义如下8,9:1-exp -k(s M -T m)sfM( )AMs-M-f(T) = % ),T M ,M (4)其中:Ms 和Mf 分别为CCT 图中指定冷却时间的马氏体转换的起始温度和最终温度， 而 k 和 m 因子则是通过实验确定的2。温度和相变(结构应变)的各向同性应变由公式10,11决定:dTPh = i=5 dT - Phd ,dTPh = i=5 dT + j=5Phd(5)i=1 i iAAi=1 i ij=1 jjii地点：i，j=A,B,F,M 和 P, = (T)代表奥氏体、贝氏体、铁素体、马氏体的热膨胀系数。Ph = Ph(T)代表相变的各向同性变形: 初始结构的奥氏体，贝氏体、铁氧体、马氏体或珠ii光体中的奥氏体。3.力学现象通过求解速率平衡方程得到了与硬化有关的应力信息，并辅以本构化合物和适当的初始和边界条件。因此，有机会反映温度和相位组成的材料常数的变化在以下的负载增量中12-14:div(x,t) = 0,T = , e= E +eE ,(x,t0) = (x,Tkr) = (x,t0) = (x,Tkr) = 0(6)地点： = （）应力量，E 是材料常数的张量，e是e = - p - TPh弹性应变的张量。 是一个总应变量。其中p是塑性应变；TPh是热应变的各向同性张量，其理论公式为TPh = T + Ph。杨氏模量和切向模量取决于温度，屈服强度取决于温度和相组成，而塑性变形确定了正确的非等温塑性流动。利用该条件和关系确定屈服应力: 5.计算实例在 Abaqus FEA 中，在 Abaqus FEA 中进行了温度场的计算机模拟，在 Abaqus FEA 中进行了逐步硬化过程的阶段分数(图 1a)，以 C60 钢为基础材料结构，采用铁素体-珠光体结构(60%铁素体和 40%珠光体)。假设在计算硬化过程参数设置为:热源功率 Q1=1.5 kW，波束半径 r= 10mm，加热源 v=2,5 mm/s。为了减少计算时间，在计算中假设了关节的对称性。图 3 中所示的平板的横截面(平面 YZ)的计算温度场如图 3 所示，在图 4 所示的横截面(平面 XY)中，可以确定热影响区域的几何形状。图 3 温度分布图(横截面 YZ)8图 4 温度分布图(横截面 YX)在图 5 中，得到了相位变换和相位变换的动力学的分布(在截面图)和在点 x=0 处的相变动力学。图 5 相分量在截面上的分布、相变的动力学。6结论摘要提出了在 Abaqus 有限元分析中使用的附加子程序中可移动热源功率分布的确定模型、相转换的动力学、CHT 和 CCT 图，并给出了渐进硬化过程的数值模拟。在横截面 YZ 和 YX(图 3,4)中得到的温度场，可以确定融合区和热影响区域的几何形状。经过选择的参数，淬火层的源深度达到约 2 毫米。在这一区域的马氏体结构的 80%左右，具有良好的力学性能。在 Abaqus FEA 中发展出的硬化的三维数值模型可以预测联合结构的组成。估计属性有助于确定获得所需的对象几何形状所需的一组适当的过程参数。9附录 B外文资料原文012346
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