539.36 Моделирование изменения микроструктуры и упругих свойств сплавов в процессе контактной точечной сварки

Димитриенко Ю. И. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Сальникова А. А. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Орешникова Е. А. (МГТУ им.Н.Э.Баумана)

ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ СПЛАВОВ, КОНТАКТНАЯ ТОЧЕЧНАЯ СВАРКА, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, МИКРОСТРУКТУРА, УПРУГИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, МЕТОД КОНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА


doi: 10.18698/2309-3684-2023-4-4763


Предложена математическая модель фазовых превращений в стальных сплавов при контактной точечной сварке, учитывающая все этапы процесса: от разогрева и частичного расплавления металла, которые вызывают необратимые физико-химические превращения микроструктуры стали, до этапа охлаждения, при котором происходит отверждение и «возвратное» образование фаз сплава. Модель описывает изменения 3D микроструктуры стального сплава нагреве и последующем охлаждении с образованием ферритных и аустенитных структур. Предложен алгоритм вычисления констант модели с помощью специальной процедуры решения обратной задачи, а также алгоритм численного решения задачи прогнозирования изменения упругих свойств стали в процессе сварки, включающий в себя конечно-элементное 3D моделирование с помощью программного комплекса SMCM, разработанного на кафедре «Вычислительная математика и математическая физика» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Приведен пример численного моделирования с помощью предложенной модели и алгоритма для стального сплава.


Khandoker N., Takla M. Tensile strength and failure simulation of simplifiedspot weld models. Materials&Design, 2014, no. 54, pp. 323–330.
Hernandez B.V.H., Kuntz M.L., Khan M.I., Zhou Y. Influence of microstructure and weld size on the mechanical behavior of dissimilar AHSS resistance spotwelds. Science and Technology of Welding & Joining, 2008, no. 13(8), pp. 769–776.
Morawski J., Lauterbach B., Schwarzer I., Villalonga L.R., Tryfonidis M. Spot weld modeling with implemented rupture criteria. Proceedings of the 5th ANSA and μETA International Conference, Thessaloniki, Greece, 2013, 5–7 June.
Khan M.I., Kuntz M.L., Biro E., Zhou Y. Microstructure and mechanical properties of resistance spot welded advanced high strength steels. Materials Transactions, 2008, vol. 49, no. 7, pp. 1629–1637.
Pouranvari M., Marashi S.P.H. Critical review of automotive steels spot welding: process, structure and properties, Science and Technology of Welding & Joining, 2013, pp. 361–403.
Brauser S., Pepke L.A., Weber G., Rethmeier M. Deformation behavior of spot-welded high strength steels for automotive applications. Materials Science and Engineering A, 2010, no. 527, pp. 7099–7108.
Nicholas O’Meara. Developing material models for use in finite element predictions of residual stresses in ferritic steel welds. A Doctor’s thesis. TheUniversity of Manchester, 2015, 244 p.
Димитриенко Ю.И. Механика композитных конструкций при высокихтемпературах. Москва, Физматлит, 2018, 448 с.
Dimitrienko Yu.I. Thermomechanical Behaviour of Composite Materials and Structures under High Temperatures: 1. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 1997, vol. 28, no. 5, pp. 453-461.
Димитриенко Ю.И. Асимптотическая теория многослойных тонкихпластин. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия естественные науки, 2012, № 3 (46), с. 86-99.
Dimitrienko Yu.I., Yakovlev D.O. The asymptotic theory of thermoelasticity of multilayer composite plates. Composites: Mechanics, Computations, Applications, 2015, vol. 6, no. 1, pp. 13-51.
Dimitrienko Y.I., Dimitrienko I.D., Sborschikov S.V. Multiscale hierarchical modeling of fiber reinforced composites by asymptotic homogenization method. Applied Mathematical Sciences, 2015, vol. 9. iss. 145–148, pp. 7211–7220.
Dimitrienko Yu.I., Gubareva E.A., Markevich M.N., Sborschikov S.V.Mathematical modelling of dielectric properties of nanostructural composites using asymptotic homogenizing method. Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Natural Sciences, 201, no. 1(64), pp. 76-89.
Paveebunvipak K., Uthaisangsuk V. Microstructure based modeling of deformation and failure of spot-welded advanced high strength steels sheets. Materials & Design, 2018, vol. 160, p. 731.
Димитриенко Ю.И., Кашкаров А.В. Расчет эффективных характеристиккомпозитов с периодической структурой методом конечного элемента. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2002, № 2, с. 95–96.
Свидетельство № 2018614767 Программа MultiScale_SMCM для многомасштабного моделирования напряженно-деформированного состояния конструкций из композиционных материалов, на основе метода многоуровневой асимптотической гомогенизации и конечно-элементного решения трехмерных задач теории упругости: свидетельство об офиц. регистрации программы для ЭВМ / Ю.И. Димитриенко, С.В. Сборщиков, Ю.В. Юрин; заявитель и правообладатель МГТУ им. Н.Э. Баумана — № 2018677684; заявл. 21.02.2018; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 17.04.2018 — [1].


Димитриенко Ю.И., Сальникова А.А., Орешникова Е.А. Моделирование изменения микроструктуры и упругих свойств сплавов в процессе контактной точечной сварки. Математическое моделирование и численные методы, 2023, № 4, с. 47–63



Скачать статью

Количество скачиваний: 67