钢是应用最为广泛的工程材料。为了提高钢材的性能,必须对其进行热处理。钢在淬火达到一定温度时会发生相变,产生的马氏体组织可以有效的增强钢的强度和硬度,从而大大提髙其机械性能,因此国内外学者对钢中马氏体的研究一直没有间断。马氏体相变包含两个内容即马氏体成核与马氏体生长,前者可以通过实验进行静态观察,后者由于生长高速进行(约1000米/秒)而无法观察和记录。本文在吸取了近年来国内外有关马氏体相变理论成果以及我们自己的实验研究工作基础上,对马氏体相变动力学均匀膨胀模型进行了数值仿真,主要研究内容如下:(1)采用有限元法建立了包括马氏体在内的整个奥氏体合理的三维模型,外载荷则以马氏体膨胀数值作为指定位移,通过数值分析方法求解应力场,使用经典弹性力学计算逐步长大的各阶段单个第一代马氏体形核应变能,对马氏体相变过程进行定量分析与研究。结果表明,随着马氏体核的不断长大,单个第一代马氏体相变时其单位体积应变能不断增加。(2)为研究在奥氏体内有两个第一代马氏体同时产生并长大的情况,利用有限元法分别建立了奥氏体中同时存在两个第一代马氏体不同排列位置和不同距离的三维模型,进行了将马氏体体积膨胀值作为指定位移的相变计算。结果表明,随着两个马氏体排列位置角度的不断增加,其应力以及单位体积应变能不断增加。随着两个马氏体之间距离的不断增加,其应力产生的干涉范围以及单位体积应变能逐渐减小。(3)为研究在奥氏体内有多个马氏体同时产生并长大的情况,利用有限元法分别建立了奥氏体中存在不同个数第一代马氏体以及同时存在第一代和第二代马氏体的三维模型,进行了马氏体体积膨胀值作为指定位移的相变计算。结果表明,随着第一代马氏体个数的增加,其应力以及单位体积应变能不断增加。随着第二代马氏体个数和尺寸的增加,其应力以及单位体积应变能也不断增加。本文建立了合理的马氏体-奥氏体三维模型,通过数值模拟的方法,根据马氏体相变原理对其生长进行了定量计算和分析,为后续马氏体相变动力学的深入研究提供了一定的理论基础,对改善钢的物理和化学性能指导开发新一代钢材具有深远的意义。