一种基于数值模拟的不锈钢瞬态敏化模型验证方法技术

本发明专利技术涉及一种基于数值模拟的不锈钢瞬态敏化模型验证方法，具体包括：创建热处理虚拟模型，进行网格划分，定义数值模拟参数进行热处理数值模拟，并获取温度变化曲线；在热处理虚拟模型上设置若干验证点，获取若干验证点的温度变化曲线，将验证点的温度变化曲线代入瞬态敏化模型，计算模拟敏化程度；对应每个验证点设置一个试样，分别进行热处理检测实际敏化程度，对比确定瞬态敏化模型的准确性。本发明专利技术的方法将热处理数值模拟结果代入敏化模型得到该位置的敏化程度，然后通过对不锈钢试样进行相同温度曲线的热处理得到实际热处理的敏化程度；结合对比实际敏化程度和模拟敏化程度，验证模型的准确性。验证模型的准确性。验证模型的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数值模拟的不锈钢瞬态敏化模型验证方法


[0001]本专利技术属于数值模拟
，具体涉及一种基于数值模拟的不锈钢瞬态敏化模型验证方法。

技术介绍

[0002]不锈钢由于其优异的化学稳定性和良好的加工性能，被广泛应用于化工、石油、制药和能源行业的复杂环境中工作，这些环境通常暴露于高温、高压和腐蚀中，或在需要严格产品质量控制的过程中运作。在这些环境中，不锈钢容易产生敏化效应，造成耐腐蚀能力下降。
[0003]工程上借助敏化模型可以计算出对应的温度及时长造成的敏化程度，从而减少不锈钢敏化产生腐蚀导致的损失。因此敏化模型的准确性对预估的敏化程度影响极大，确定敏化模型的准确性对于敏化程度估计具有重大的意义。
[0004]然而不锈钢构件各位置保温时间难以预测，在对实体构件加热、并采集数据以验证敏化模型时，由于较长保温时间导致敏化温度区间停留时间难以预测，从而无法对敏化模型的准确性进行验证。
[0005]基于上述问题，需要一种能够验证敏化模型准确性的方法。

技术实现思路

[0006]基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本专利技术的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本专利技术的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种基于数值模拟的不锈钢瞬态敏化模型验证方法。
[0007]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于数值模拟的不锈钢瞬态敏化模型验证方法，具体包括如下步骤：S1、确定不锈钢构件的热处理要求，创建热处理虚拟模型；S2、对热处理虚拟模型进行网格划分，定义热处理虚拟模型的物理性能参数及数值模拟参数；S3、根据物理性能参数及数值模拟参数，对热处理虚拟模型进行热处理数值模拟，并获取热处理虚拟模型表面的温度变化曲线；S4、在热处理虚拟模型上设置若干验证点，根据热处理虚拟模型表面的温度变化曲线获取若干验证点的温度变化曲线；S5、将若干验证点的温度变化曲线代入瞬态敏化模型，计算每个验证点的模拟敏化程度；S6、对应每个验证点设置一个试样，模仿对应验证点的温度变化曲线，对每个试样分别进行热处理；S7、检测每个试样的实际敏化程度；S8、根据每个验证点的模拟敏化程度与其对应的试样的实际敏化程度确定瞬态敏
化模型的准确性。
[0008]作为优选方案，步骤S2中，物理性能参数具体包括：热处理虚拟模型的比热容、热导率、线膨胀系数、弹性模量、剪切模量、泊松比和屈服极限。
[0009]作为优选方案，步骤S2中，数值模拟参数具体包括：热处理虚拟模型的表面散热边界条件、热处理工况计算总时间、结构收敛设置、位移收敛值、模拟保存步长。
[0010]作为进一步优选的方案，表面散热条件具体包括：环境温度，设置为20℃；空气中对流换热系数，设置为0.02。
[0011]作为进一步优选的方案，热处理工况计算总时间设置为190800s、结构收敛设置为位移判据、位移收敛值设置为0.1mm、模拟保存步长设置为10步。
[0012]作为优选方案，验证点为热处理虚拟模型表面、处于400℃
‑
850℃温度范围中超过预设时长的点。
[0013]作为优选方案，试样使用10mm
×
10mm
×
5mm 的立方体试样。
[0014]本专利技术与现有技术相比，有益效果是：本专利技术的方法通过数值模拟提取各位置的温度变化曲线，解决了实体模型各位置保温时间难以预测的问题，将热处理数值模拟结果代入敏化模型得到该位置的敏化程度，然后通过对不锈钢试样进行相同温度曲线的热处理得到实际热处理的敏化程度；结合对比实际敏化程度和模拟敏化程度，验证模型的准确性。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的基于数值模拟的不锈钢瞬态敏化模型验证方法流程图；图2是本专利技术的热处理虚拟模型的形状示意图；图3是本专利技术的验证点的选取示意图；图4是本专利技术的A点验证点的温度变化曲线；图5是本专利技术的B点验证点的温度变化曲线；图6是本专利技术的试样晶界示意图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0017]在下述介绍中提供了本申请的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
[0018]下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本申请内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各
个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。
[0019]本申请提供一种基于数值模拟的不锈钢瞬态敏化模型验证方法，其流程如图1所示，具体包括如下步骤：S1、确定不锈钢构件的热处理要求，创建热处理虚拟模型。在此处，本实施例根据模拟所需的不锈钢构件的实际尺寸，通过3D建模创建相同尺寸的热处理虚拟模型以供后续模拟。在本申请的一个实施例中，热处理虚拟模型的形状如图2所示。
[0020]S2、对热处理虚拟模型进行网格划分，定义热处理虚拟模型的物理性能参数及数值模拟参数。
[0021]在本申请的某些优选实施例中，在步骤S2中，物理性能参数根据生产时所用的实际材料参数确定，具体包括：热处理虚拟模型的比热容、热导率、线膨胀系数、弹性模量、剪切模量、泊松比和屈服极限。
[0022]另外，在步骤S2中，数值模拟参数具体包括：热处理虚拟模型的表面散热边界条件、热处理工况计算总时间、结构收敛设置、位移收敛值、模拟保存步长。
[0023]由于表面存在散热，需要设置表面散热边界条件。热量散失主要包括工件表面与周围环境辐射和对流，主要是以辐射方式损失为主；温度越高辐射作用越强，一般温度大于1200℃的区域，辐射损失超过对流散热损失，而在1200℃以下时以对流散热为主。
[0024]将表面散热条件中的环境温度设置为20℃，空气中对流换热系数设置为0.02。
[0025]将热处理工况计算总时间设置为190800s、结构收敛设置为位移判据、位移收敛值设置为0.1mm，热力学数值模拟分析步数为120，即每个步长1950s；模拟保存步长设置为10步，每计算10步保存计算结果。
[0026]散热工况计算总时间10000s，设置为温度自适应，结构收敛设置为位移判据、位移收敛值为0.1mm。
[0027]S3、根据物理性能参数及数值模拟参数，对热处理虚拟模型进行热处理数值模拟，并获取热处理虚拟模型表面的温度变化曲线。在热处理过程中根据网格划分时刻采集热处理虚拟模型表面上各点的温度，从而根据各点温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数值模拟的不锈钢瞬态敏化模型验证方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1、确定所述不锈钢构件的热处理要求，创建热处理虚拟模型；S2、对所述热处理虚拟模型进行网格划分，定义所述热处理虚拟模型的物理性能参数及数值模拟参数；S3、根据所述物理性能参数及数值模拟参数，对所述热处理虚拟模型进行热处理数值模拟，并获取所述热处理虚拟模型表面的温度变化曲线；S4、在所述热处理虚拟模型上设置若干验证点，根据所述热处理虚拟模型表面的温度变化曲线获取所述若干验证点的温度变化曲线；S5、将所述若干验证点的温度变化曲线代入瞬态敏化模型，计算每个验证点的模拟敏化程度；S6、对应每个所述验证点设置一个试样，模仿对应验证点的温度变化曲线，对每个试样分别进行热处理；S7、检测每个试样的实际敏化程度；S8、根据所述每个验证点的模拟敏化程度与其对应的试样的实际敏化程度确定瞬态敏化模型的准确性。2.如权利要求1所述的一种基于数值模拟的不锈钢瞬态敏化模型验证方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述物理性能参数具体包括：所述热处理虚拟模型的比热容、热导率、线膨胀系数、弹性模量、剪切模量、泊松比和屈服极限。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李乘安，黄淼，吴鹏，冯道臣，王文军，周浩，郑文健，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：