鑄件凝固進程的數(shù)值模擬方法研究.pdf

1、采用鑄造工藝凝固進程數(shù)值模擬的方法,進行鑄造工藝的優(yōu)化,是現(xiàn)代熱加工過程中通常采用的方法.雖然商品化軟件在一些大型企業(yè)中得到了應用,但是由于商品軟件功能的局限性,在擬實設計制造工藝方案時,不能滿足高、精、尖產(chǎn)品對熱加工產(chǎn)品的質量要求,比如鑄件材質的偏析,裂紋及變形,組織預測……,這些問題的解決,是涉及了多學科交叉的學術前沿課題,需要研究解決,是當前商品軟件沒有解決的問題.同時商品軟件價格及與其配套的硬件的昂貴,操作的復雜性,在中國廣大的

2、鑄造行業(yè)推廣是很困難的.因此編制計算精度高,運算速度快,價格低廉的專業(yè)軟件,用以鑄造工藝擬實設計,實現(xiàn)提高產(chǎn)品質量,是熱加工專業(yè)學術前沿課題,其中高效、多功能的鑄件凝固進程數(shù)值模擬軟件則是最重要的基礎軟件,為國內外學者所關注.該文首先綜述了鑄造凝固模擬技術的發(fā)展和現(xiàn)狀.然后用基于實體造型技術和有限元矩形插值理論為基礎,用面向對象的方法構造模塊及其計算方法,編制了一套鑄造過程三維溫度場模擬的通用軟件系統(tǒng),并根據(jù)實驗測試的結果對模擬的結果進

3、行了驗證.使其能夠處理復雜邊界條件、復雜形狀、變時間與變空間步長;在鑄件實體造型和溫度場的顯示中,應用OpenGL圖形顯示技術,實現(xiàn)溫度場色彩的平滑過渡,并可對鑄件任意旋轉、縮放、剖分,直觀的顯示鑄件任意部位不同時刻的溫度場分布情況,并能形成實時溫度曲線.通過對不同材料、形狀的凝固過程的模擬,總結出在砂型鑄造中不同熱物性參數(shù)對凝固系數(shù)的影響效果,基本上都是呈一定形式的冪函數(shù)關系.從而為在凝固過程數(shù)值模擬中對未知或不精確的熱物性參數(shù)的修正