淬火过程中温度、组织转变和应力应变之间存在着复杂的相互作用.因此模拟计算中,应该充分考虑三者之间的耦合关系.该文是在清华大学机械系提出的淬火过程组织转变的相变塑性等数学模型的基础上,利用有限元方法开发了淬火过程三维数值模拟软件,可以模拟几种大型锻件常用钢的淬火过程.基于Galerkin原理和虚功原理推导了三维温度场、应力场有限元方程.开发了四面体四节点等参元、四面体十节点等参元温度场计算程度及四面体节点等参元应力场计算程序.应力场的计算引用了径向回归算法及波前法求解器.利用MSC.Patran的二次开发语言PCL,完成了核心求解软件包在MSC.Patran软件平台上的集成.借助于开发出的简捷、清晰的用户界面,可以完成工艺过程的制定、热边界条件施加以及材料模型的输入,实现了为求解程序输出程序有限元前处理数据以及计算结果的后处理显示.分析了热边界换热系数采用不同的选取方式对模拟结果的影响,证实了程序在处理以温度孙数关系给定换热系数情况下的可靠性,从而令程序增强在处理复杂淬火过程的热边界条件时的适应能力.通过计算圆筒试件的淬火过程来考核本软件的温主场、应力场求解模块,计算结果和实测结果符合的很好,说明数学模型的选择以及程序的编制是正确的.采取不同有限元网格划分方案进行应力场的计算,分析了网格疏密对模拟精度的影响.最后,应用该软件计算了300MW转子淬火工艺过程的温度场、组织场和应力场.