鑄件凝固進(jìn)程的數(shù)值模擬方法研究.pdf

1、采用鑄造工藝凝固進(jìn)程數(shù)值模擬的方法,進(jìn)行鑄造工藝的優(yōu)化,是現(xiàn)代熱加工過(guò)程中通常采用的方法.雖然商品化軟件在一些大型企業(yè)中得到了應(yīng)用,但是由于商品軟件功能的局限性,在擬實(shí)設(shè)計(jì)制造工藝方案時(shí),不能滿足高、精、尖產(chǎn)品對(duì)熱加工產(chǎn)品的質(zhì)量要求,比如鑄件材質(zhì)的偏析,裂紋及變形,組織預(yù)測(cè)……,這些問(wèn)題的解決,是涉及了多學(xué)科交叉的學(xué)術(shù)前沿課題,需要研究解決,是當(dāng)前商品軟件沒(méi)有解決的問(wèn)題.同時(shí)商品軟件價(jià)格及與其配套的硬件的昂貴,操作的復(fù)雜性,在中國(guó)廣大的

2、鑄造行業(yè)推廣是很困難的.因此編制計(jì)算精度高,運(yùn)算速度快,價(jià)格低廉的專業(yè)軟件,用以鑄造工藝擬實(shí)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量,是熱加工專業(yè)學(xué)術(shù)前沿課題,其中高效、多功能的鑄件凝固進(jìn)程數(shù)值模擬軟件則是最重要的基礎(chǔ)軟件,為國(guó)內(nèi)外學(xué)者所關(guān)注.該文首先綜述了鑄造凝固模擬技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀.然后用基于實(shí)體造型技術(shù)和有限元矩形插值理論為基礎(chǔ),用面向?qū)ο蟮姆椒?gòu)造模塊及其計(jì)算方法,編制了一套鑄造過(guò)程三維溫度場(chǎng)模擬的通用軟件系統(tǒng),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果對(duì)模擬的結(jié)果進(jìn)

3、行了驗(yàn)證.使其能夠處理復(fù)雜邊界條件、復(fù)雜形狀、變時(shí)間與變空間步長(zhǎng);在鑄件實(shí)體造型和溫度場(chǎng)的顯示中,應(yīng)用OpenGL圖形顯示技術(shù),實(shí)現(xiàn)溫度場(chǎng)色彩的平滑過(guò)渡,并可對(duì)鑄件任意旋轉(zhuǎn)、縮放、剖分,直觀的顯示鑄件任意部位不同時(shí)刻的溫度場(chǎng)分布情況,并能形成實(shí)時(shí)溫度曲線.通過(guò)對(duì)不同材料、形狀的凝固過(guò)程的模擬,總結(jié)出在砂型鑄造中不同熱物性參數(shù)對(duì)凝固系數(shù)的影響效果,基本上都是呈一定形式的冪函數(shù)關(guān)系.從而為在凝固過(guò)程數(shù)值模擬中對(duì)未知或不精確的熱物性參數(shù)的修正