Page 96 - 国外钢铁技术信息参考-2023年1月

ᇏݓࣁඋ࿐߶

切面的单一剪切进行了线性稳定性分析。固相率变化（程度γ，波数ω）公式为：

f  f S 0  1  sin  x 2  （27）
S

d   dC  ᇏݓࣁඋ࿐߶
2
  K   k 3   , ＞k 0 （28）
ᇏݓࣁඋ࿐߶

dt 2   df S 
K 为正时，单一剪切条件下受固液共存体不稳定性影响会出现不均匀变形。

由于刚度C 具有固相率依赖性，当固相率达到某一数值以上后 dC 和 df 必定为
3
3
S
负。因此，凝固过程中固液共存体的剪切具有不稳定性。图 14 所示为系数 K 与

固相率 f 的关系以及不稳定区域的变形示意图。如图 14（a）所示，由于 K 为 ᇏݓࣁඋ࿐߶
S

正的区域具有剪切不稳定性，因此，固液共存体在固相率为 f 和 f 时发生分离。
ds
vs
由于表观粘度随固相率的增加而增大，因此，如图 14（b）所示低固相率 f 条
ds

件下剪切变形趋于局部化。凝固后剪切区（局部化区域）的液相率增大，从而表

现为正偏析。 ᇏݓࣁඋ࿐߶

ᇏݓࣁඋ࿐߶
ᇏݓࣁඋ࿐߶

图 14 固液共存体的单一剪切稳定性（a）公式（28）中系数 K 与固相率 f S
ᇏݓࣁඋ࿐߶
的关系（b）剪切变形局部化示意图

图 15 为剪切实验结果和体积平均模型计算结果的比较图。在固液共存体的
左下方插入氧化铝板使其发生剪切变形。透射图像中的箭头表示固相粒子的移动

矢量，其轮廓为通过移动矢量所求得的散度。氧化铝板右上方区域散度为正，说
明区域内固相率降低。计算时，移动固液共存区（氧化铝板保持不动），在对应

于氧化铝板的区域再现固相率下降区。但是，目前实验与计算的一致性还处于定
ᇏݓࣁඋ࿐߶
性范畴，要进行定量计算还需明确固液共存体的力学特性以及大规模计算的高效

93