件中去。
[0066]30F0RMAT(1X, 17，IX，1E15.7E3, IX，1E15.7E3, IX，1E15.7E3)
[0067]40F0RMAT(1X, 17，IX，17，IX，17，IX，17，IX，17)
[0068]60F0RMAT(1X, 17，IX，1E15.7E3, IX，1E15.7E3, IX，1E15.7E3, IX，1E15.7E3)
[0069]以上为3种FORMAT格式，编写该程序时，一定要遵守上述格式，才能对key文件进行正确的改写，否则造成key的错误，进而不能正常进行模拟。
[0070]打开修改后的key文件，如图6所示，通过修改后的key文件，我们不难发现，第二竖行为每个单元的初始晶粒度USRE2的值，1，3，9，10，单元的初始晶粒度为800 μm，2，4，5，6，7，8单元的初始晶粒度为300 μ m。改变了初始晶粒度为230 μ m的分布，从而实现了初始不均与晶粒度的分布的程序实现。保存key文件，修改后的key文件加载到deform软件中如图7所示。
[0071]从图7中可以清晰的看到表面晶粒度和中心区域晶粒度不一样，也再次验证了编写的程序的准确性，也实现了初始晶粒度不均与在deform的实现问题。为接下来的截齿的铸锻复合工艺的数值模拟解决了初始不均匀晶粒度的分布的问题。该程序不仅可以解决初始晶粒度的分布问题，也可以为解决混晶问题提供思路和指导。
[0072]实施例2
[0073]利用procast软件的CAFE模块实现了 7050A1法兰离心铸造的数值模拟及微观组织模拟结果，得到了不同截面的晶粒形貌结果，如图8所示。
[0074]利用UG7.5软件建立法兰的几何模型，转换成stl文件，导入到deform软件中，进行网格划分，网格数为60731个。
[0075]在deform软件中，打开advanced下element data选择usr添加四个用户自定义变量=USREl为动态再结晶体积分数，其值为0，USRE2为晶粒度，其值为90 μ m，USRE3为动态再结晶晶粒尺寸，其值为0，USRE4为平均晶粒度尺寸，其值为90 μ m0
[0076]打开其key文件，如图9所示，USRELM是用户自定义单元变量，I为第一个单元，60731为单元总数，0.0000000E+000为数据格式，4为有四个单元变量。下一行I为第一个单元，后面四个数分别对应着四个用户单元变量的值分别为:USRE1，USRE2，USRE3，USRE4。在deform的图形显示为图10所示。
[0077]通过对key文件的分析，可知每个单元的节点号如图11，ELMCON为单元，60731为单元总数，4为单元节点数，可知是四面体单元，下一行中I为第一个单元，5583，5803，5964，5963为第一个单元的四个节点号，以此类推直到第60731个单元。
[0078]Key文件中也可以得到每个节点的空间坐标如图12所示。图中RZ为节点，14095为节点总数。下一行I为节点号，后面三个数分别对应着这个节点的空间坐标。
[0079]通过key文件可知用户单元变量的数值及储存方式，key文件也清晰的给出了每个单元对应的节点标号，以及每个节点的三维坐标。通过单元的节点位置来确定单元的空间位置，在根据单元的空间位置不同，改写单元的用户自定义变量，比如初始晶粒度USRE2，从而完成初始不均匀晶粒度的分布。又由于key文件的储存严格按照fortran语言的要求，所以编写fortran程序更容易实现初始不均匀晶粒度的分布。
[0080]根据CAFE的模拟结果以及考虑到有限元模型的简化性，制定了相应的赋值法则如下:
[0081]a)在高度小于22Imm位法兰管部，定义还料在表面层5mm处USRE2的值为100 μ m,中心层USRE2的值为500 μ m ;
[0082]b)在高度在221mm和231mm之间是圆角过渡区，定义中心层为半径在105mm和120mm之间，其余为表层。USRE2的取值如上所示；
[0083]c)在高度大于231mm的部位为法兰端部，定义中心层为半径在105mm和142mm之间，其余为表层。USRE2的取值如上所示。
[0084]在该程序的编写中，定义了整型变量二维数组INTEGER*4ELM(60731，4)，用来储存每个单元的节点号；实型变量二维数组REAL*8XYZ(14095，3)，用来储存每个节点的空间坐标；实型变量二维数组USRE ￠0731, 4)，用来储存每个单元的4个用户定义变量。其编写主要语句如下:
[0085]OPEN(UNIT = 3，FILE = ’ H:\deforming\7050.KEY’)
[0086]该语句的作用是打开H盘下的key文件，设备号是3。
[0087]READ (3，30) (Al (I)，(XYZ (I, J), J = I, 3), I = I, 14095)
[0088]该语句的作用是把节点的空间坐标以30行号指定的格式储存在XYZ数组中。
[0089]READ (3，40) (AI(I), (ELM (I, J), J = I, 4), I = I, 60731)
[0090]该语句的作用是把单元的节点号以40行号指定的格式储存在ELM数组中。
[0091]READ (3，60) (AI(I), (USRE (I, J), J = I, 4), I = I, 60731)
[0092]该语句的作用是把单元的4个用户单元变量以60行号指定的格式储存在USRE数组中。
[0093]WRITE (3，60) (I, (USRE (I, J), J = I, 4), I = I, 60731)
[0094]把已经改好的四个用户自定义变量存储到key文件中去。
[0095]30F0RMAT(1X, 17，IX，1E15.7E3, IX，1E15.7E3, IX，1E15.7E3)
[0096]40F0RMAT(1X, 17，IX，17，IX，17，IX，17，IX，17)
[0097]60F0RMAT(1X, 17，IX，1E15.7E3, IX，1E15.7E3, IX，1E15.7E3, IX，1E15.7E3)
[0098]以上为3种FORMAT格式，编写该程序时，一定要遵守上述格式，才能对key文件进行正确的改写，否则造成key的错误，进而不能正常进行模拟。
[0099]打开修改后的key文件，如图13所示，通过修改后的key文件，我们不难发现，用户自定义变量USRE2的值已经发生变化因此，该程序改变了初始晶粒度的分布，从而实现了初始不均与晶粒度的分布的程序实现。保存key文件，修改后的key文件加载到deform软件中，如图14所示。
[0100]本发明的考虑初始不均匀晶粒度的锻造过程数值模拟方法根据原始坯料的初始晶粒度分布修改标准坯料的有限元模型的初始晶粒度分布，实现了组织演变模拟过程中坯料的初始晶粒度的不均匀分布。其与现有技术相比具有以下优点:模拟精度高，应用该方法，能够实现初始不均匀晶粒度在deform的分布，在后续的微观组织模拟研究中，其模拟结果比初始均匀晶粒度的模拟结果模拟精度高；使用方便，与手工修改每个单元的晶粒度的值，节约了大量时间和精力，提高了建模的效率；开放性好，该方法的相关程序既能耦合到deform中去，又能独立运行。既能解决特定key文件的晶粒度赋值的要求，又能解决大批量key文件赋值要求；为解决锻造过程中混晶问题提供了思路和技术支持。
[0101]本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
【主权项】
1.一种考虑初始不均匀晶粒度的锻造过程数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤: 51.测量原始坯料的初始晶粒度分布； 52.建立标准坯料的有限元模型； 53.参照原始坯料的初始晶粒度分布，修改标准坯料的有限元模型的初始晶粒度分布； 54.保存修改后的有限元模型。2.根据权利要求1所述的考虑初始不均匀晶粒度的锻造过程数值模拟方法，其特征在于，所述步骤SI中，通过procast软件的CAFE模块测得原始还料的初始晶粒度分布。3.根据权利要求1所述的考虑初始不均匀晶粒度的锻造过程数值模拟方法，其特征在于，所述步骤SI中，通过金相实验和image-Pro plus软件观察记录原始还料的初始晶粒度分布O4.根据权利要求1所述的考虑初始不均匀晶粒度的锻造过程数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过deform软件建立标准坯料的塑性成形有限元模型，并生成有限元模型的key文件，Key文件包括:单元的总数、每个单元的节点号、每个节点的空间坐标和每个单元的晶粒度初始值。5.根据权利要求4所述的考虑初始不均匀晶粒度的锻造过程数值模拟方法，其特征在于，通过UG7.5软件建立标准还料的几何模型，然后转换成stl文件并导入到deform软件中，进行网格划分，形成标准坯料的有限元模型。6.根据权利要求4所述的考虑初始不均匀晶粒度的锻造过程数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过节点的空间坐标来确定节点的空间位置，再通过单元的节点位置来确定单元的空间位置，根据每个单元的空间位置的不同，改写每个单元的晶粒度值。7.根据权利要求6所述的考虑初始不均匀晶粒度的锻造过程数值模拟方法，其特征在于，根据每个节点的空间坐标先给每个节点设定晶粒度值，再根据每个单元所包含的节点号，取加权平均值，得到该单元的晶粒度值。8.根据权利要求7所述的考虑初始不均匀晶粒度的锻造过程数值模拟方法，其特征在于，每个单元包括四个节点。9.根据权利要求7所述的考虑初始不均匀晶粒度的锻造过程数值模拟方法，其特征在于，通过编写fortran程序来修改标准坯料的有限元模型的初始晶粒度分布，以实现标准坯料的有限元模型的初始不均匀晶粒度分布。10.根据权利要求7所述的考虑初始不均匀晶粒度的锻造过程数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S4中，保存修改后的key文件。
【专利摘要】本发明涉及锻造过程数值模拟技术领域，具体公开了一种考虑初始不均匀晶粒度的锻造过程数值模拟方法，包括：测量原始坯料的初始晶粒度分布；建立标准坯料的有限元模型；参照原始坯料的初始晶粒度分布，修改标准坯料的有限元模型的初始晶粒度分布；保存修改后的有限元模型。本发明根据原始坯料的初始晶粒度分布修改标准坯料的有限元模型的初始晶粒度分布，实现了组织演变模拟过程中坯料的初始晶粒度的不均匀分布，这种方法的模拟结果与初始均匀晶粒度的模拟结果比模拟精度有明显的提高。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105069207
【申请号】CN201510449676
【发明人】马瑞, 彭晓婷, 翟瑞雪, 赵军
【申请人】燕山大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月28日