شبیه سازی تبدیل فاز با کامسول comsol

شبیه سازی تبدیل فاز با کامسول comsol هنگامی که یک آلیاژ آهن مانند فولاد بالاتر از دمای معینی گرم می شود، به آهن فاز گاما تبدیل می شود که به نام آستنیت نیز شناخته می شود. در یک فولاد کربنی، این فاز متالورژیکی بالاتر از دمای حدود 730 درجه سانتیگراد وجود دارد.

آموزش کامسول تبدیل فاز

شبیه سازی تبدیل فاز با کامسول comsol هنگامی که یک آلیاژ آهن مانند فولاد بالاتر از دمای معینی گرم می شود، به آهن فاز گاما تبدیل می شود که به نام آستنیت نیز شناخته می شود. در یک فولاد کربنی، این فاز متالورژیکی بالاتر از دمای حدود 730 درجه سانتیگراد وجود دارد، جایی که مواد هنوز در حالت جامد هستند. در هنگام خنک شدن، آستنیت به فازهایی با ساختار کریستالی متفاوت و مهمتر از همه خواص مکانیکی متفاوت تجزیه می شود. مخلوط دقیق فازها، یا ترکیب فاز، به سرعت سرد شدن و ترکیب شیمیایی آلیاژ بستگی دارد. اگر سرعت سرد شدن به اندازه کافی بالا باشد، مارتنزیت بسیار سخت تشکیل می شود و در سرعت خنک شدن کمتر، فازهای نرم تری مانند فریت و پرلیت ممکن است تشکیل شود.

در طول ساخت قطعات فولادی، گرمایش و سرمایش به صورت کنترل شده برای دستیابی به خواص مکانیکی مطلوب استفاده می شود. به عنوان مثال، در صنعت خودرو، اجزایی مانند اکسل، چرخ دنده، میل لنگ و میل بادامک تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند تا سطحی سخت و بادوام به دست آید، در حالی که فضای داخلی نسبتاً نرمی را حفظ می کند. کاربرد بسیار قدیمی تر عملیات حرارتی را می توان در شمشیرسازی یافت. کاتانای ژاپنی نمونه ای است که در آن دقت زیادی به فرآیند خاموش کردن می شود. ایده تولید شمشیری با لبه تیز و سخت و ستون فقرات انعطاف پذیر است. این کار با عایق کاری به جز لبه ها در حین کوئنچ برای محدود کردن سرعت خنک کننده داخلی انجام می شود، که یک لبه مارتنزیتی سخت و یک قسمت داخلی پرلیتی نرم ایجاد می کند – فرآیندی که به آن کوئنچ دیفرانسیل می گویند.

بررسی اجمالی ماژول پردازش فلز

ماژول پردازش فلز دو رابط فیزیک جدید، تبدیل فاز فلزی و تجزیه آستنیت را برای تجزیه و تحلیل تبدیل‌های فاز متالورژی به ارمغان می‌آورد. هر دوی این رابط‌ها عملکردی برای مدل‌سازی تبدیل‌های فاز منتشر و جابجایی ارائه می‌کنند.

این ماژول وقتی با ماژول انتقال حرارت ترکیب می‌شود، قابلیت انتقال حرارت پیچیده‌تری را با توانایی محاسبه خواص حرارتی مؤثر و همچنین گرمای نهان تبدیل فاز و اثرات تابش گرما ارائه می‌کند. به طور مشابه، با ترکیب آن با ماژول مکانیک سازه و ماژول های الحاقی آن، می توانید تنش های پسماند، کرنش های تبدیل فاز و تغییر شکل ها را محاسبه کنید. رابط‌های ماژول پردازش فلز همچنین می‌توانند خواص مکانیکی مؤثر مواد و پدیده‌هایی مانند پلاستیسیته ناشی از تبدیل (TRIP) را محاسبه کنند، و کرنش‌های حرارتی را می‌توان در آن گنجاند.

رابط تبدیل فاز فلزی
رابط تبدیل فاز فلزی برای مطالعه دگرگونی‌های فاز متالورژیکی که در موادی مانند فولاد در طول گرمایش یا سرمایش اتفاق می‌افتد استفاده می‌شود. رابط دو ویژگی را ارائه می دهد: فاز متالورژی و تبدیل فاز.

از ویژگی فاز متالورژی برای تعریف موارد زیر استفاده می شود:

آموزش کامسول کسر فاز اولیه شبیه سازی تبدیل فاز با کامسول comsol

آموزش کامسول خواص مواد برای فاز

از ویژگی تبدیل فاز برای تعریف موارد زیر استفاده می شود:

فاز منبع
مرحله مقصد

داده ها و تنظیمات ورودی که نحوه شکل گیری فاز مقصد را با هزینه فاز مبدا مشخص می کند
سه نوع مدل تبدیل فاز در ویژگی تبدیل فاز ارائه شده است:

مدل Leblond–Devaux
مدل جانسون – مهل – اورامی – کلموگروف (JMAK)
مدل کویستینن-ماربرگر

دو مدل اول برای تبدیل فاز کنترل شده با انتشار مناسب هستند، مانند زمانی که آستنیت به فریت تجزیه می شود. آخرین مدل برای مدل‌سازی تبدیل فاز مارتنزیتی جابجایی (بدون انتشار) مناسب است. علاوه بر این مدل ها، می توانید مدل های تبدیل فاز خود را تعریف کنید. رابط کاربری بصری به شما امکان می دهد فازها و تبدیل فازها را در مدل خود تعریف کنید. شکل زیر نمونه تنظیمات یک ویژگی تبدیل فاز را نشان می دهد. از مدل Leblond-Devaux مبتنی بر انتشار برای توضیح چگونگی تبدیل فاز 1 متالورژی به فاز 2 متالورژی استفاده می کند. در اینجا، داده های ورودی از توابع وابسته به دما func1 و func2 تشکیل شده است. جهت آموزش کامسول در مباحث آموزش کامسول مدلسازی روشهای NDT کلیک کنید.

هنگامی که رابط تبدیل فاز فلزی اضافه می شود، دو گره فاز متالورژی و یک گره تبدیل فاز به طور خودکار تولید می شوند. این حداقل نیاز برای راه اندازی چنین مدلی است. سپس می توانید تعداد دلخواه فاز و تبدیل فاز اضافی را در مدل خود تعریف کنید.
رابط تجزیه آستنیت
رابط تجزیه آستنیت بر اساس رابط تبدیل فاز فلزی است، اما برای شبیه سازی خاموش کردن فولادها تخصصی است. هنگامی که این رابط اضافه می شود، گره های درختی فاز متالورژیکی و فاز تبدیل مدل سازنده که نشان دهنده رایج ترین تبدیل های فاز در طول تجزیه آستنیت هستند، به طور خودکار تولید می شوند.
عملکرد چند فیزیک
در بسیاری از موقعیت‌های عملی، تبدیل فاز باعث ایجاد تنش‌ها و تغییر شکل‌های پسماند می‌شود. به عنوان مثال، یک جزء فولادی که در حال خاموش شدن است، بالاترین سرعت خنک کننده را روی سطح تجربه می کند، در حالی که داخل آن کندتر خنک می شود.