[发明专利]淬火过程的光弹(塑)性模拟方法

权利要求书

一种光弹塑料淬火方法，用光弹塑料的淬火方法来模拟金属的淬火过程，建立一组塑料与金属淬火过程的相似准则表达式。对金属淬火的热应力进行分析。

相似准则表达式如下：

K h · K 1K λ = 1 ]]>

K 21 K a · K t = 1 ]]>

K o= 1 ( θ =T -T 1To - T1 ) ]]>

相似准则表达式的各符号定义为：

λ-导热系数  W/m℃

a=λ/ρ·c-导温系数 m²/s

h-对流换热系数 W/m²·℃

ρ-密度 kg/m³

c-比热  J/kg·℃

E-弹性模量 N/m²

t-时间  s

T-物体温度  ℃

T₁-介质温度 ℃

T₀-物体初始温度 ℃

α-线膨胀系数  1/℃

l-几何尺寸  m·

σ-正应力 N/m²

K-相似比

K_h=h_p/h_m-对流换热系数相似比；

K_l=l_p/l_m-几何尺寸相似比；

K_a=a_p/a_m-导温系数相似比；

K_t=t_p/t_m-时间相似比；

K_λ=λ_p/λ_m-导热系数相似比；

K_p=θ_p/θ_m=[(T-T_i)/(T_o-T_f)]_p/[(T-T_f)/(T_o-T_f)]_m-无量纲温度相似比；

K_a=α_p/α_m-膨胀系数相似比；

K_E=E_p/E_m-弹性模量相似比；

K_T=(T-T_f)_p/(T-T_i)_m-温差相似比；

下标P代表原型(即金属实物)；

下标m代表模型。

实施步骤：

(1)、确定金属材料和光弹材料的热学、力学及光学性能参数；确定对流换热系数；

(2)、根据金属工件的淬火工艺确定光弹模型的淬火工艺，并确定出相似常数；

(3)、由准则K_i=K_λ/K_h确定光弹模型尺寸；

(4)、由准则K_t=K²₁/K_α确定出对应的时间；

(5)、对光弹模型加热后放入介质中淬火，根据无量纲温度准则K_α=1确定出金属工件对应点的温度，根据条纹图求出光弹模型的应力，并按σ=K_α·K_T·K_E·σ_m将光弹模型上的应力换算到实物上去。