火焰矫正是在钢材整理和钢结构变形矫正工作中广泛应用的一种热加工工艺,由于其设备简单,容易操作,效果好,受到广大一线技术人员和工人的欢迎。但有关火焰矫正的热塑性机理,还缺乏足够的研究和认识。本文以火焰矫正为工程背景,以Q345钢为研究对象,结合金属温度场与热弹塑性变形理论,应用有限元分析软件ABAQUS的热-力耦合分析功能,借助热源子程序DFLUX,对钢材的热弹塑性变形过程进行数值计算分析,力求揭示火焰矫正工艺的热力学和热弹塑性变形机理。首先,建立平面二维有限元计算模型,参考实际工况确定软件中所需材料参数,选取典型计算路径,计算分析了模型中温度、位移量随时间和空间的分布情况,揭示了各量在时间和空间上的变化规律。在取得大量数据的基础上,对模型热弹塑变形过程中的两种屈服应力(Mises屈服应力和Tresca屈服应力)和应变(弹性和塑性应变)随时间、空间、温度的变化规律进行分析,讨论了塑性区产生的条件和区位。从金属在不同温度下产生塑性应变的次数,验证了金属晶粒再结晶温度为450℃的准确性。从拉压应力角度,对产生塑性变化的各点的原因进行了解释。最后,建立空间三维有限元模型进行数值模拟,在不同加热温度下,分别对点状和线状加热方式模型温度场和塑性变形区域大小进行了比较分析,并对残留的应力分布规律进行分析,为矫正完成后残余应力的消除作铺垫。根据本文所述方法,可以实现复杂钢材和结构变形火焰矫正的数值模拟。本文所得到结论为金属材料的热弹塑性数值分析和技术优化提供了参考数据,具有一定的工程参考价值。