DEFORM 2D中晶粒模拟

晶粒模拟

1.输入变形主要文件

2.输入与晶粒有关的材料参数

3.输入最初的晶粒变量

4.运行模拟

5.准备及运行空冷模拟

6.准备及运行水中淬火模拟

7.后处理

8.改变条件

介绍

本章的目的是介绍如何采用DEFORM2D晶粒模拟。模拟锻

造过程及热处理过程中微观组织的变化。

再结晶度及平均晶粒尺寸是使用者最关心的参数，该模型中共有16种晶粒变量，他们都放在数据库中。

静态再结晶、中间动态再结晶、动态再结晶的演化机理和结晶成长都在模型中被计算。在每一个时间步里，基于时间、温度、应力、应力速率、演化历史，变形机制被定义，晶粒的变化被计算和更新。关于该模拟完整的解释在用户文档中有。

注意：

1）由于锻造过程的复杂性，对动态再结晶的同步模拟几乎是不可能的。实际上动态再结晶的计算是在变形过程之后。中间动态

再结晶，动态再结晶也是如此。这就是说，用户将看不到任何的

结果除非一个非变形的模拟（例如：热处理）跟在一个变形模拟的后面。

2）要完成一个完整的晶粒变化模拟，用户必须确定一个完整的热处理过程。特别是坯料必须在模拟结束时彻底的冷却。

问题摘要

空冷水中淬火是一个既简单又让人头疼的过程，该问题

使用SI单位，轴对称。材料IN718,模具材料H13钢。

1.输入变形主要文件

做一个工作路径，打开DEFORM 2D，用Problem ID GRAIN_LAB, 打开前处理，装载KEY文件UPSET.KEY.

这个KEY文件包含了该模拟的所有信息。

2.输入与晶粒有关的材料参数

点击模拟控制按纽，激活“晶粒”，到材料中选择IN718，点击晶粒窗口，窗口显示如下：

激活meta-dynamic、grain growth，不激活其他俩个，输入以下数据到相应的矩阵。

最高应力

应变速率极限

中间动态再结晶动力

中间动态再结晶晶粒尺寸

晶粒生长

这些数都是温度或应变速率的函数。矩阵的第一栏定义了这个数的温度或应变速率，如果这个数是不受温度或应变速率约束的，那么矩阵的第一栏是不重要的。

输入300在Temp Limit（临时限制），它阻止在该温度下的结晶模拟，保持应变速率Coef为0。

检查好了退出。

3.输入最初的晶粒变量

进入Object窗口，选择材料，点击element date（要素），点击Grain tab。所有的结晶变量可以在此定义和显示。

初始化平均晶粒尺寸和初始晶粒尺寸为100，单位μm。初始晶粒尺寸基于未结晶晶粒尺寸。显示平均晶粒尺寸和初始晶粒尺寸，确定正确。

检查好了退出。

4.运行模拟

生成数据库文件GRAIN_LAB.DB并运行。

5.准备及运行空冷模拟

当前面的模拟结束后，通过前处理进入最后一步，进入Simulation Control窗口，关掉deformation。进入Stopping Step，变成steps by to Time，输入0.1在Time per step.模拟步数20，5步一保存。所以空冷时间2秒。

到Object中，设上模速度0

到Inter Object中，将上模上移5mm。生成数据库。模拟。

6. 准备及运行水中淬火模拟

当前面的模拟结束后，通过前处理进入最后一步，如果你现在进入object - Element – Grain，你将看到目前的再结晶率及平均晶粒尺寸。

进入Simulation Control窗口，在Processing Condition中，改变environmental Convection coefficients（环境对流系数）为水中淬火的15，进入Stopping Step中，变模拟步数为100。

到Inter Object中，将下模下移5mm。生成数据库。模拟。

7.后处理

当前面的模拟结束后，进入后处理，你可以在看到State Variables under tab Mic.中看到晶粒变化的结果；你也可以在Element中看到

所有晶粒变量，结果可以用Point -Tracked.跟踪。

8.改变条件

人们非常感兴趣的是当条件改变时微观组织是如何变化的。例如，如果你改变空冷的时间为10s，你可以看到一个完全不同的微观组织分布。你也可以增加the Meta-dynamic Recrystallization Kinetics中的参数a4，以加速再结晶过程。请熟悉这个过程。

（注意：该模拟经常包括非常复杂的模拟过程。用Multiple Operation（复杂操作）会比较容易完成这项工作（假定你会

Multiple Operation）在the grn_test directory中，有四个例子你可以试一下）