[发明专利]基于预制坯和锻造全过程数值仿真的涡轮盘渐变组织调控方法

权利要求书

1.一种基于预制坯和锻造全过程数值仿真的涡轮盘渐变组织调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采用UG软件绘制等温锻造几何模型，包括上、下模具和预制坯；

步骤2：将步骤1建立的等温锻造几何模型导入ABAQUS软件并装配；设置上、下模具和涡轮盘预制坯的性能参数、设置接触面摩擦因子并进行网格划分；

步骤3：基于再结晶临界应变方程计算临界应变，若当前应变小于再结晶临界应变，再结晶不发生；若当前应变大于等于再结晶临界应变，根据涡轮盘材料锻造阶段再结晶晶粒尺寸模型计算材料再结晶体积分数和晶粒尺寸；

步骤4：通过步骤3中的子程序进行计算，得到不同预制坯形状尺寸、锻造温度和变形速度下涡轮盘的等效应变和晶粒尺寸分布；

步骤5：根据步骤4等效应变的计算结果，以涡轮盘上特征位置处理想等效应变为参考计算相对误差：

式中：ε_i,calculated表示锻造后第i个特征点的实际等效应变值；ε_i,desired表示锻造后第i个特征点的理想等效应变值；选取等效应变相对误差最小的预制坯形状和锻造工艺参数；

步骤6：在ABAQUS/CAE中建立涡轮盘梯度热处理工装几何模型(涡轮盘、蓄热块与容壳)；

步骤7：将步骤6中的各个部件组合装配，设置涡轮盘、蓄热块与容壳等部件材料性能参数；设置接触面的主从性质、接触面界面传热系数及材料热辐射系数；并进行网格划分；

步骤8：基于涡轮盘材料热处理阶段晶粒尺寸模型，编写热处理过程中晶粒尺寸的子程序USDFLD，调试后另存为后缀为.for的文件；将USDFLD子程序应用于ABAQUS/Standard求解器中，用于重新定义积分点场变量；

步骤9：根据步骤8中的子程序进行计算，获得不同炉内温度和热处理时间下涡轮盘梯度温度场下的晶粒尺寸分布；

步骤10：根据步骤9得到的晶粒尺寸的计算结果，以涡轮盘上特征位置处理想晶粒尺寸为参考计算相对误差：

式中：d_i,calculated表示第i个特征点的实际晶粒尺寸(μm)；d_i,desired表示第i个特征点的理想晶粒尺寸(μm)；选取晶粒尺寸相对误差最小的热处理工艺参数；

步骤11：根据前面步骤得到的预制坯形状、锻造和梯度热处理工艺参数进行锻造和热处理试验，开展微观组织检测，验证工艺设计的可靠性。

2.如权利要求1所述的一种基于预制坯和锻造全过程数值仿真的涡轮盘渐变组织调控方法，其特征在于，编写变形过程中再结晶晶粒尺寸的子程序VUSDFLD，调试后另存为后缀为.for的文件；将VUSDFLD子程序应用于ABAQUS/Explict求解器中，用于重新定义积分点场变量。