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电站用大型耐热钢锻件热处理过程有限元分析方法

1范围

本标准规定了电站用大型耐热钢锻件热处理过程有限元分析的总体要求、建模、分析计算、后处理、

模型评估以及分析报告的撰写。

本标准适用于汽轮机转子和汽轮发电机转子的大型耐热钢锻件的热处理过程中温度、组织和应力的

有限元分析，其中热处理过程包括正火、退火、淬火，热处理设备包括燃气炉、电炉、淬火水/油槽、

喷雾冷却装置、喷水淬冷装置以及风冷装置。

本标准只适用于固体力学的计算，不适用于热处理炉和淬火冷却装置内外部气体、流体等流体力学

的计算。

本标准中有限元分析软件应选择具有热处理过程温度、组织、应力计算功能的商业通用软件、专业

软件或自研的有限元分析软件，包括但不局限于Abaqus、Ansys、Forge、Deform等。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅

该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB3100-1993国际单位制及其应用

GB/T3101-1993有关量、单位和符号的一般原则

GB/T7232金属热处理工艺术语

GB/T13324热处理设备术语

GB/T8121热处理工艺材料术语

GB/T31054-2014机械产品计算机辅助工程有限元数值计算术语

GB/T33582-2017机械产品结构有限元力学分析通用规则

GB/T22588-2008闪光法测量热扩散系数或导热系数

ASTME1269用差示扫描热量测定仪（DSC）测定比热容量的标准试验方法

YB/T130-1997钢的等温转变曲线图的测定

YB/T5127-2018钢的临界点测定膨胀法

YB/T5128-2018钢的连续冷却转变曲线图的测定膨胀法

GB/T15749定量金相测定方法

GB/T228.1-2021金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法

GB/T228.2-2015金属材料拉伸试验第2部分：高温试验方法

GB/T4339-2008金属材料热膨胀特征参数的测定

GB/T37586-2019大型锻钢件热处理工艺模拟技术规范

2

3术语和定义

GB/T7232、GB/T13324、GB/T8121和GB/T31054界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

有限元分析finiteelementanalysis（FEA）

基于有限单元法的结构性能分析。

[来源：GB/T31054—2014，2.1.3]

3.2

前处理preprocessing

几何模型处理、有限单元划分、物理参数设置和边界条件施加的过程。

[来源：GB/T31054—2014，2.1.6]

3.3

求解solve

设定求解环境（或条件）和寻求近似解的过程。

[来源：GB/T31054—2014，2.1.7]

3.4

后处理post-processing

对求解结果进行检查、分析和评估等处理的过程。

[来源：GB/T31054—2014，2.1.8]

3.5

边界条件boundaryconditions

在给定工况下，求解域边界上的几何、物理条件，如力、温度、速度和位移等。

[来源：GB/T31054—2014，2.2.7]

3.6

温度-组织-应力三场耦合分析temperature-structure-stresscouplinganalysis

热载荷、组织转变和力学相互耦合计算的分析

3.7

组织应力structurestress

热处理过程中因组织转变引起的应力

3.8

残余应力residualstress

是在无外力的作用时，以平衡状态存在于物体内部的应力

[来源：【日】米谷茂《残余应力的产生和对策》]

3

4前处理

4.1基本要求

在有限元模型建立之前，应根据