Thermomechanical Coupling Model for a Stainless Steel-Clad Plate on Heat Treatment

Abstract

Quick and correct prediction of the internal stress and deformation of stainless steel-clad plates on heat treatment is a problem of specific interest. A thermomechanical coupling model based on the engineering elastic-plastic theory is detailed. The discretization method and difference equations used simultaneously provide effective numerical calculations for the model. The generalized finite element model verifies relevant simplification conditions and efficiency of the numerical calculation logic. Heat treatment experiments of clad plates are also designed and presented, and the ability of the model to predict the stress and deformation behavior of the clad plate in the actual heat treatment process is evaluated. The calculation logic of the model is reasonable, and the prediction error of deformation and internal stress of the plate is ~15%. The model exhibits an extremely high computational efficiency and can meet the requirements of on-line analysis for heat treatment processes.

Быстрое и точное прогнозирование внутреннего напряжения и кривизны деформации листов, плакированных нержавеющей сталью, при термообработке остается актуальной проблемой в этой области исследования. Рассматривается модель термомеханической связи листа, основанная на инженерной теории упругих и пластических деформаций. Для реализации эффективного численного расчета модели совместно используются метод дискретизации и разностные уравнения. Применение обобщенной конечноэлементной модели позволяет подтвердить соответствующие условия упрощения и рациональность логики численного расчета модели. Планируются и описываются эксперименты по термообработке таких плакированных листов и анализируется способность модели прогнозировать характер напряжения и деформации плакированного листа в реальном процессе термообработки. Логика расчета модели обоснована, при этом погрешность прогнозирования деформации и внутреннего давления листа составляет ~15%. Модель также имеет очень высокую вычислительную эффективность и может удовлетворять требованиям анализа в режиме он-лайн для процессов термообработки.

Швидке і точне прогнозування внутрішніх напружень і кривизни деформації листів, плакованих нержавіючої сталлю, при термообробці залишається актуальною проблемою в цій області дослідження. Розглядається модель термомеханічного зв'язку листа, заснованої на інженерної теорії пружних і пластичних деформацій. Для реалізації ефективного чисельного розрахунку моделі спільно використовуються метод дискретизації і різницеві рівняння. Застосування узагальненої скінченноелементної моделі дозволяє підтвердити відповідні умови спрощення і раціональність логіки чисельного розрахунку моделі. Плануються і описуються експерименти по термообробці таких плакованих листів і аналізується здатність моделі прогнозувати характер напружень і деформації плакованного листа в реальному процесі термообробки. Логіка розрахунку моделі обгрунтована, при цьому похибка прогнозування деформації і внутрішнього тиску листа складає ~ 15%. Модель також має дуже високу обчислювальну ефективність і може задовольняти вимогам аналізу в режимі он-лайн для процесів термообробки.