COMSOL Multiphysics^®5.5 发布亮点

金属加工模块

COMSOL Multiphysics^®5.5 版本引入了新的“金属加工模块”。这一附加模块支持您对钢和铸铁等材料中的冶金相变进行建模。

金属加工模块概述

“金属加工模块”引入了两个新的物理场接口：金属相变和奥氏体分解，用于分析冶金相变。这两个接口都提供对扩散型相变和位移型相变进行建模的功能。和所有 COMSOL Multiphysics^®附加模块相同，“金属加工模块”也是基于多物理场的思想开发的。

该模块与“传热模块”结合使用时，可以提供更复杂的传热功能，能够计算有效热材料属性以及相变潜热和热辐射效应。类似地，通过与“结构力学模块”及其附加模块结合使用，可以计算残余应力、相变应变和变形。此外，“金属加工模块”还可以计算有效力学材料属性，并可以包含相变诱导塑性 (TRIP) 和热应变等现象。

金属相变接口

金属相变接口通过计算热处理过程中变速齿轮、主轴和其他轴等组件中相组成的演变情况，可以研究钢等材料在加热或冷却过程中发生的冶金相变。金相特征用于定义初始相分数和材料属性，相变特征用于定义源相、目标相和相变模型。在添加该接口时，软件会自动生成两个金相节点和一个相变节点，这是建立此类模型的最低要求。然后，您可以在模型中定义任意数量的附加相和相变。

该接口提供三种类型的相变模型：

• Leblond–Devaux 模型
• Johnson–Mehl–Avrami–Kolmogorov (JMAK) 模型
• Koistinen–Marburger 模型

前两个模型适用于分析扩散控制的相变，例如奥氏体分解成铁素体的情况。最后一个模型适用于对位移型（无扩散）马氏体相变进行建模。除了这些模型以外，您还可以定义自己的相变模型。

奥氏体分解接口

奥氏体分解接口以金属相变接口为基础，但专门用于钢的淬火。因此，在添加该接口时，软件会自动生成金相和相变“模型开发器”树节点，它们表示奥氏体分解过程中最常见的相变过程。通过使用奥氏体分解接口，您可以计算相组成在组件中的特定位置如何随时间变化，并计算淬火后的残余应力状态。

相变模型校准

对于给定的相变，需要进行实验校准。通过使用金属相变和奥氏体分解接口，您可以计算常见的相变图，以便根据实验数据进行校准。相变图计算模型对计算的连续冷却转变 (CCT) 图进行了举例说明。

多物理场功能

“金属加工模块”提供两个多物理场耦合节点，以便与固体传热和固体力学接口进行耦合。相变潜热多物理场耦合用于包含冶金相变过程中释放或吸收的热量。相变应变多物理场耦合用于包含 TRIP、单金相的塑性和热应变。多物理场耦合可以与金属相变和奥氏体分解接口结合使用。此外，“金属加工模块”还可以与“AC/DC 模块”一起用来模拟感应淬火，而渗碳等工艺可以作为一般的扩散问题进行建模。

教学案例

“金属加工模块”提供四个完整的教学案例，用于演示可用的特征和功能。