1.一种考虑初始不均匀晶粒度的锻造过程数值模拟方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.测量原始坯料的初始晶粒度分布
通过procast软件的CAFE模块测得原始坯料的初始晶粒度分布;或者通过金相实验和image-Proplus软件观察记录原始坯料的初始晶粒度分布;
S2.建立标准坯料的有限元模型
通过deform软件建立标准坯料的塑性成形有限元模型,并生成有限元模型的key文件,Key文件包括:单元的总数、每个单元的节点号、每个节点的空间坐标和每个单元的晶粒度初始值;每个单元包括四个节点;通过UG7.5软件建立标准坯料的几何模型,然后转换成stl文件并导入到deform软件中,进行网格划分,形成标准坯料的有限元模型;
S3.参照原始坯料的初始晶粒度分布,修改标准坯料的有限元模型的初始晶粒度分布;
通过节点的空间坐标来确定节点的空间位置,再通过单元的节点位置来确定单元的空间位置,根据每个单元的空间位置的不同,改写每个单元的晶粒度值;根据每个节点的空间坐标先给每个节点设定晶粒度值,再根据每个单元所包含的节点号,取加权平均值,得到该单元的晶粒度值;通过编写fortran程序来修改标准坯料的有限元模型的初始晶粒度分布,以实现标准坯料的有限元模型的初始不均匀晶粒度分布;
S4.保存修改后的有限元模型;保存修改后的key文件;
所述方法具体实施步骤如下:
利用procast软件的CAFE模块实现了42CrMo普通棒材的浇注数值模拟及微观组织模拟结果,得到三个不同截面的晶粒形貌结果;
利用UG7.5软件建立棒材的几何模型,直径40mm,高200mm,转换成stl文件,导入到deform软件中,进行网格划分,网格数为27437个;
在deform软件中,打开advanced下elementdata选择usr添加四个用户自定义变量:USRE1为动态再结晶体积分数,其值为0,USRE2为晶粒度,其值为230μm,USRE3为动态再结晶晶粒尺寸,其值为0,USRE4为平均晶粒度尺寸,其值为230;
打开其key文件,USRELM是用户自定义单元变量,1为第一个单元,27437为单元总数,
0.0000000E+000为数据格式,4为有四个单元变量,下一行1为第一个单元,后面四个数分别对应着四个用户单元变量的值分别为:USRE1,USRE2,USRE3,USRE4;
通过对key文件的分析,可知每个单元的节点号,ELMCON为单元,27437为单元总数,4为单元节点数,可知是四面体单元,下一行中1为第一个单元,407,406,428,531为第一个单元的四个节点号,以此类推直到第27437个单元;Key文件中也得到每个节点的空间坐标;
通过key文件可知用户单元变量的数值及储存方式,key文件也清晰的给出了每个单元对应的节点标号,以及每个节点的三维坐标;通过单元的节点位置来确定单元的空间位置,在根据单元的空间位置不同,改写单元的用户自定义变量;初始晶粒度USRE2,从而完成初始不均匀晶粒度的分布;编写fortran程序更容易实现初始不均匀晶粒度的分布;
该程序中,定义了整型变量二维数组INTEGER*4ELM(27437,4),用来储存每个单元的节点号;实型变量二维数组REAL*8XYZ(6278,3),用来储存每个节点的空间坐标;实型变量二维数组USRE(27437,4),用来储存每个单元的4个用户定义变量;其编写语句如下:OPEN(UNIT=3,FILE='H:\deforming\DEFORM_Workpiece.KEY')该语句的作用是打开H盘下的key文件,设备号是3;
READ(3,30)(AI(I),(XYZ(I,J),J=1,3),I=1,6278)该语句的作用是把节点的空间坐标以30行号指定的格式储存在XYZ数组中;
READ(3,40)(AI(I),(ELM(I,J),J=1,4),I=1,27437)该语句的作用是把单元的节点号以40行号指定的格式储存在ELM数组中;
READ(3,60)(AI(I),(USRE(I,J),J=1,4),I=1,27437)该语句的作用是把单元的4个用户单元变量以60行号指定的格式储存在USRE数组中;
WRITE(3,60)(I,(USRE(I,J),J=1,4),I=1,27437)把已经改好的四个用户自定义变量存储到key文件中去;
30FORMAT(1X,I7,1X,1E15.7E3,1X,1E15.7E3,1X,1E15.7E3)
40FORMAT(1X,I7,1X,I7,1X,I7,1X,I7,1X,I7)
60FORMAT(1X,I7,1X,1E15.7E3,1X,1E15.7E3,1X,1E15.7E3,1X,1E15.7E3)打开修改后的key文件,通过修改后的key文件发现,第二竖行为每个单元的初始晶粒度USRE2的值,1,3,9,10,单元的初始晶粒度为800μm,2,4,5,6,7,8单元的初始晶粒度为300μm;改变了初始晶粒度为230μm的分布,从而实现了初始不均与晶粒度的分布的程序实现;
保存key文件。