procast凝固模拟简介
铸造模拟软件ProCAST
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P r o C A S T 由美国 U E S 软件公司开 发, 1988 年发布第 1 版, 经过多年的开 发完善,至今已成为世界上著名的铸 造凝固仿真软件之一。 P r o C A S T 是铸造工艺人员的有力 工具,可以提供新的途经来解决铸造 过程中遇到的困难。ProCAST 的 CAD/ C A E 集成化程度很高,它使用有限元 技术,同时拥有功能强大的能直接利 用三维 C A D 进行完全自动网格划分的 软件Meshcast。
图2 缩孔预测
过程中可能出现的问题,为铸造工程 师提供新的途经来研究铸造过程,使 他们有机会看到型腔内所发生的一切, 从而得到新的设计方案。模拟结果可 以由计算机屏幕直接显示,从而使比 较复杂的铸造过程能够通过网络得到 有效的讨论分析和研究。 (2) 缩孔 收缩缺陷在铸造中占很大比例。 ProCAST 可以确认封闭液体的位置, 并 使 用 特 殊 的 判 据 ,例 如 宏 观 缩 孔 或 Niyama 判据来确认缩孔缩松是否会在 这些敏感区域内发生, 同时可以计算与 缩孔缩松有关的补缩长度,如图2所 示。在砂铸中,ProCAST 可以优化冒口 的位置、大小及绝热保温冒口的效果。 在压铸中, ProCAST 可以模拟计算模型 中的热节、 冷却加热通道的位置和大小 以及溢流槽的位置对铸件的影响。
一、ProCAST 模块设置
ProCAST 共有 10 个模块,其中包 括 Meshcast (网格划分) 用户可以根 。 据需要灵活购买这些模块。对于普通 用户, ProCAST 有基本模块、 流动分析 模块、应力分析模块和网格划分模块。 对铸造模拟有更高要求的用户则需要 有更多功能的其他模块。 P r o C A S T 的基本模块包括前处理 模块、 热分析模块和后处理模块。 功能 模块包括流动分析模块、应力分析模 块和辐射分析模块。高级模块包括晶 粒结构分析模块、微观组织分析模块、 电磁分析模块和射芯流动分析模块。 工具模块包括网格生成模块、反向求 解模块。
ProCAST
![ProCAST](https://img.taocdn.com/s3/m/e6e1e3836529647d272852f6.png)
ProCAST简介ProCAST由法国ESI公司开发的综合的铸造过程软件解决方案,有20多年的历史,提供了很多模块和工程工具来满足铸造工业最富挑战的需求。
基于强大的有限元分析,它能够预测严重畸变和残余应力,并能用于半固态成形,吹芯工艺,离心铸造,消失模铸造、连续铸造等特殊工艺。
下面简单介绍一下它的适用范围,特点及其模拟过程。
适用范围ProCAST适用于砂型铸造、消失模铸造、高压铸造、低压铸造、重力铸造、倾斜浇铸、熔模铸造、壳型铸造、挤压铸造、触变铸造、触变成形、流变铸造。
由于采用了标准化、通用的用户界面,任何一种铸造过程都可以用同一软件包ProCASTTM进行分析和优化。
实践证明,ProCASTTM可以准确地模拟型腔的浇注过程,精确地描述凝固过程。
可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。
模拟分析能力ProCAST可以分析缩孔、裂纹、裹气、冲砂、冷隔、浇不足、应力、变形、模具寿命、工艺开发及可重复性。
ProCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题,为铸造工程师提供新的途径来研究铸造过程,使他们有机会看到型腔内所发生的一切,从而产生新的设计方案。
其结果也可以在网络浏览器中显示,这样对比较复杂的铸造过程能够通过网际网络进行讨论和研究。
[分析模块ProCAST是针对铸造过程进行流动一传热一应力耦合作出分析的系统。
它主要由8个模块组成:有限元网格划分MeshCAST基本模块、传热分析及前后处理(BaseLicense)、流动分析(Fluidflow)、应力分析(Stress)、热辐射分析(Rediation)、显微组织分析(Micromodel)、电磁感应分析(Electromagnetics)、反向求解(Inverse),这些模块既可以一起使用,也可以根据用户需要有选择地使用。
对于普通用户,ProCAST应有基本模块、流动分析模块、应力分析模块和网格划分模块。
ProCAST特点ProCAST采用基于有限元法(FEM)的数值计算方法与有限差分(FDM)相比,有限元法具有较大的灵活性,特别适用于模拟复杂铸件成形过程中的各种物理现象。
ProCAST学习操作教程
![ProCAST学习操作教程](https://img.taocdn.com/s3/m/c1e4b080915f804d2b16c1ca.png)
2、proCAST 功能
proCAST采用有限元方法进行模拟计算,可 人物生平 文学成就
以进行传热计算、充型流动过程计算、热场耦 合应力场计算、微观组织模拟以及缩孔缩松预
测模拟。
ProCAST分析模块
ProCAST
标准模块
附加模块
高级模块
人物生平
工具模块 文学成就
析分热传 析分动流 析分力应 析分射辐 构结粒晶 织组观微 成生格网 解求向反
工艺开发和优化
人物生平
?
在新产品市场定位之后,就应开始进行文学成就
生产线的开发和优化。ProCAST 可以虚拟测
试各种革新设计而取之最优,因此大大减少
工艺开发时间,同时把成本降到最低。
可重复性
? 即使一个工艺过程已经平稳运行几个月, 意外情况也有可能发生。由于铸造工艺参数人物生平
文学成就
繁多而又相互影响,因而无法在实际操作中 长时间连续监控所有的参数。然而任何看起 来微不足道的某个参数的变化都有可能影响 到整个系统,这使得实际车间的工作左右为 难。ProCAST 可以让铸造工程师快速定量地 检查每个参数的影响,从而确定为了得到可 重复的、连续平稳生产的参数范围。
人物生平
据,例如宏观缩孔或 Niyama 判据来确定缩孔缩松文学成就 是否会在这些敏感区域内发生。同时 ProCAST 可以 计算与缩孔缩松有关的补缩长度。在砂型铸造中, 可以优化冒口的位置、大小和绝热保温套的使用。 在压铸中, ProCAST 可以详细准确计算模型中的热 节、冷却加热通道的位置和大小,以及溢流口的位 置。
重力 铸造
低压 铸造
离心
铸造 各类铸造
连续 铸造
人物生平 文学成就
消失 模
铸造模拟软件讲解
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PROCASTProCAST由法国ESI公司开发的综合的铸造过程软件解决方案,有20多年的历史,提供了很多模块和工程工具来满足铸造工业最富挑战的需求。
基于强大的有限元分析,它能够预测严重畸变和残余应力,并能用于半固态成形,吹芯工艺,离心铸造,消失模铸造、连续铸造等特殊工艺。
procast百科名片ProCast软件界面ProCAST由法国ESI公司开发的综合的铸造过程软件解决方案,有20多年的历史,提供了很多模块和工程工具来满足铸造工业最富挑战的需求。
基于强大的有限元分析,它能够预测严重畸变和残余应力,并能用于半固态成形,吹芯工艺,离心铸造,消失模铸造、连续铸造等特殊工艺。
目录适用范围材料数据库模拟分析能力分析模块ProCAST特点模拟过程展开适用范围材料数据库模拟分析能力分析模块ProCAST特点模拟过程展开ProCast应用(10张)编辑本段适用范围ProCAST适用于砂型铸造、消失模铸造、高压铸造、低压铸造、重力铸造、软件操作界面倾斜浇铸、熔模铸造、壳型铸造、挤压铸造、触变铸造、触变成形、流变铸造。
由于采用了标准化、通用的用户界面,任何一种铸造过程都可以用同一软件包ProCAST进行分析和优化。
它可以用来研究设计结果,例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置,冒口的位置和大小等。
实践证明,ProCAST可以准确地模拟型腔的浇注过程,精确地描述凝固过程。
可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。
编辑本段材料数据库ProCAST可以用来模拟任何合金,从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金,以及非传统合金和聚合体。
ESI旗下的热物理仿真研究开发队伍汇集了全球顶尖的五十多位冶金、铸造、物理、数学、计算力学、流体力学和计算机等多学科的专家,专业从事ProCAST和相关热物理模拟产品的开发。
得益于长期的联合研究和工业验证,使得通过工业验证的材料数据库不断地扩充和更新,同时,用户本身也可以自行更新和扩展材料数据。
铸件缺陷形成的PROCAST数值模拟
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实验四 铸件缺陷形成的PROCAST 数值模拟一、实验目的1)利用ProCAST 软件,对照模拟同一铸件的不同铸造方案,了解铸件在铸造过程中可能出现的缺陷;2)分析缩松缩孔、裂纹等缺陷可能出现的原因,并尝试更改铸造工艺,以减少缺陷,改善铸件质量。
二、实验原理ProCAST 可以分析缩孔、裂纹、裹气、冲砂、冷隔、浇不足、应力、变形、模具寿命、工艺开发,并且具有可重复性。
而在实际模拟过程中,常见的铸造缺陷有缩松缩孔、裂纹和气孔等。
1. 缩松缩孔金属铸件在凝固过程中,由于合金的体积收缩,往往会在铸件最后凝固部位出现孔洞。
容积大而集中的孔洞被称为集中缩孔;细小而分散的孔洞被称为缩松。
一般认为,金属凝固时,液固相线之间的体积收缩是形成缩孔及缩松的主要原因;当然,溶解在金属液中的气体对缩孔及缩松形成的影响有时也不能忽略。
当金属液补缩通道畅通、枝晶没有形成骨架时,体积收缩表现为集中缩孔且多位于铸件上部;而当枝晶形成骨架或者一些局部小区域被众多晶粒分割包围时,金属液补缩受阻,于是体积收缩表现为缩松。
图4-1 缩孔形成过程示意图ProCAST 可以确认封闭液体的位置。
使用特殊的判据,例如宏观缩孔或NiYama 判据1来确定缩孔缩松是否会在这些敏感区域内发生。
同时ProCAST 可以计算与缩孔缩松有关的补缩长度。
在砂型铸造中,可以优化冒口的位置、大小和绝热保温套的使用。
在压铸中,ProCAST 可以详细准确计算模型中的热节、冷却加热通道的位置和大小,以及溢流口的位置。
2. 裂纹金属液接近凝固温度时,收缩量较大,塑性较差,铸件自由收缩受阻而造成热裂以至在随后的冷却过程中产生裂纹,一般位于铸件最后凝固的部位。
热裂形成的过程如图4-2所示,图中c p 为空隙压1即为新山英辅判据,NiYam a C R G /, G —判别区域的局部温度梯度,R —冷却速度,NiYama C —有量刚量。
研究表明,NiYama C 值随铸件大小变化,大件取1.1,小件取0.8。
ProCAST 连铸介绍
![ProCAST 连铸介绍](https://img.taocdn.com/s3/m/509589310912a21615792904.png)
6
稳态模型
热分析 热分析 + 流动分析 弯曲型 案例研究
Copyright © ESI Group, 2011. All rights reserved.
Steady state calculations - Thermal only
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an X-Ray plot).
Copyright © ESI Group, 2011. All rights reserved. 12
Case Study: Steel VCC 模具应力
模具温度云图分布
模具的正应力
模具与铸件缝隙
Copyright © ESI Group, 2011. All rights reserved.
1.E+06 1.E+05 1.E+04 1.E+03 1.E+02 1.E+01 1.E+00 1.E-01
Z
0
0.01
0.02
0.03
0.04
y (m)
0.05
0.06
0.07
0.08
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15
铸铁的连铸
Christof Sommitsch, Project Leader, Böhler Edelstahl GmbH & Co KG, Austria
Hot tears
Microsegregation - Phase appearances
Nucleation
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procast手册
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第一章ProCAST简介1.1 序ProCAST软件是由美国USE公司开发的铸造过程的模拟软件,采用基于有限元(FEM)的数值计算和综合求解的方法,对铸件充型、凝固和冷却过程中的流场、温度场、应力场、电磁场进行模拟分析。
1.2 ProCAST适用范围ProCAST适用于砂型铸造、消失模铸造; 高压、低压铸造; 重力铸造、倾斜浇铸、熔模铸造、壳型铸造、挤压铸造; 触变铸造、触变成型、流变铸造。
由于采用了标准化的、通用的用户界面,任何一种铸造过程都可以用同一软件包ProCAST TM进行分析和优化。
它可以用来研究设计结果,例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置,冒口的位置和大小等。
实践证明ProCAST TM可以准确地模拟型腔的浇注过程,精确地描述凝固过程。
可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。
1.3 ProCAST 材料数据库ProCAST TM可以用来模拟任何合金,从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金,以及非传统合金和聚合体。
ESI旗下的热物理仿真研究开发队伍汇集了全球顶尖的五十多位冶金、铸造、物理、数学、计算力学、流体力学和计算机等多学科的专家,专业从事ProCAST 和相关热物理模拟产品的开发。
得益于长期的联合研究和工业验证,使得通过工业验证的材料数据库不断地扩充和更新,同时,用户本身也可以自行更新和扩展材料数据。
除了基本的材料数据库外,ProCAST还拥有基本合金系统的热力学数据库。
这个独特的数据库使得用户可以直接输入化学成分,从而自动产生诸如液相线温度、固相线温度、潜热、比热和固相率的变化等热力学参数。
1.4 ProCAST 模拟分析能力可以分析缩孔、裂纹、裹气、冲砂、冷隔、浇不足、应力、变形、模具寿命、工艺开发及可重复性。
ProCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题,为铸造工程师提供新的途径来研究铸造过程,使他们有机会看到型腔内所发生的一切,从而产生新的设计方案。
ProCAST软件在铸造凝固模拟中的应用
![ProCAST软件在铸造凝固模拟中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/1a01d49ae43a580216fc700abb68a98271feac69.png)
ProCAST软件在铸造凝固模拟中的应用
胡红军;杨明波;罗静;王春欢;陈康
【期刊名称】《材料科学与工艺》
【年(卷),期】2006(014)003
【摘要】为研究铸造工艺对铸件质量的影响,利用计算机进行了铸件的凝固模拟.介绍了有限元软件Pro-CAST的组成模块、功能以及应用,在应用实例中利用ProCAST软件模拟预测了铸件砂铸工艺中产生的宏观缩孔缺陷.研究表明:铸件中存在模拟预测的宏观缩孔缺陷;对浇注系统和冒口设置参数进行了优化,优化后的工艺提高了铸件产量,降低了成本;模拟结果表明,铸造模拟软件ProCAST能够准确地预测铸件在充型凝固过程中可能产生的缺陷.
【总页数】3页(P293-295)
【作者】胡红军;杨明波;罗静;王春欢;陈康
【作者单位】重庆工学院,材料科学与工程学院,四川,重庆,450050;重庆工学院,材料科学与工程学院,四川,重庆,450050;重庆工学院,材料科学与工程学院,四川,重庆,450050;重庆工学院,材料科学与工程学院,四川,重庆,450050;重庆工学院,材料科学与工程学院,四川,重庆,450050
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.13
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基于PROCAST铝合金压铸模浇注系统设计及充型凝固数值模拟
![基于PROCAST铝合金压铸模浇注系统设计及充型凝固数值模拟](https://img.taocdn.com/s3/m/9cfecf146edb6f1aff001fd6.png)
式中 , D 为散度 ; u、 v 、 w 为速度矢量在坐标系中 x、 y、 z 方向上的分量 ; P 为压力 ; 为运动粘度 ; g 为重 力加速度 ; 为拉普拉斯算子; 为金属流体密度。 ( 3) 能量守恒方程 T T T T + u + v + w = t x y z 2 2 2 T T T Q + 2+ 2 + CP x y z2 CP 式中 , T 为温度; 为流体导热率; C P 为流体定压 比热容; Q 为内热源。 ( 4) 体积函数方程 F+ u F + v F + w F = 0 t x y z ( u i) + = 0 t xi 式中 , F 为流体体积分数 ; u 为速度。 ( 5) 边界传热方程 - K T n = hf ( t ) g( T ) [ T - T a ] 式中 , h 为对流交换系数; T a 为边界温度 ; g( T ) 为 温度函数。 2. 2 计算方程的离散 数值求解上述方程前要对偏微分方程组在空间和 时间上进行离散 , 原则为: 为了满足连续性方程, 压力必须进行迭代修正 , 由此引起的速度改变值需要 加到上一步计算的速度场上 , 反复迭代直至满足精度 要求 ; 对动量方程进行显式差分 , 以初始条件或者 上一时刻的数值作为基础 , 试算出下一时刻的猜测速
压铸充型凝固过程的数值模拟可以帮助人们在压铸工艺设计阶段对铸件可能出现的各种缺陷及其大小部位和发生的时间予以有效的预测从而优化铸造工艺设计以确保铸件的质量缩短试制周期和降低生产成本1浇注系统设计本文选择的压铸件为一套筒类信号接收件由于零件的形状特点实际压铸成型时容易出现气孔缩孔缩松冷隔浇不足等缺陷
V ol. 31 N o. 4 A pr . 2010
基于PROCAST大方坯连铸过程凝固规律模拟
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基于P舯CAST大方坯连铸过程凝固规律模拟葛亮,汪成义,张西超,孙彦辉(北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083)摘要:文章利用PROcAsT软件对60si2Mn的连铸凝固情况进行模拟,模拟结果与现场的射钉实验基本吻合;其中探讨了过热度、比水量和拉速对铸坯凝固过程的影响,结果表明:过热度愈大,铸坯液相穴增大,固液相变小。
拉速越大,液相穴变长,其中大部分是固液相距离的增加:各段水量的减少,液相穴增长,其中固液相、纯液相都有所增加。
拉速增加和水量减少比较相似,但拉速比水量对凝固影响巨大。
关键词:PRoCAsT模拟:60si2Mn;温度分布;连铸工艺;坯壳厚度Solidification regularity of a bloom d u“ng continuous casting with P R o C A S T Numerical SimulationGe Liang,Wang Chengyi,Zhang Xichao,Sun Y拥hu i (school of Metallu唱ical and Ecological Engineering,UniVerS时of Science and Technolo影Beijing,Be.jing l00083,China)ABSTRACT:111this pa p e r'a numerical model waS deVeloped for the si mu la tio n of solidification of60Si2Mn dur in g the continuous caStin g with the help of Proc aS t numerical simula ti on sofhVare.The siInulation results are approximately co.仉sistent with the results of the nail shootillg expe ri lne nt in the plant.Th e resuIts indica te d that the liquid c o r e length is mcreased with theincre aSe of supe rh eat,whi le me solid—liquid zone decreaSed with the increaSe of su perhea t.Tl he liquid core len酉h is also.m crea Sed with the increa se of caSting spee d,but most of this increase is 行om the solid—liquid zone.Meanwhile,the influe nc e ofwater ratio in secondary cooling haLSsimila r but oppOs ite ea’ect t o c aS tin g speed to solidification dur in g continuous casting,while the innuence of the laner on solidification is huge.KEYWoRDS:PROCAST n啪erical s imu la ti on1、emperature field dis仃ibution cont.muo us c2LSting technic s shelI thickn es s the liquid core len舀h凝固过程的控制是连铸坯质量的控制的重要环节,连铸工艺参数的选择,如拉速、过热度、二冷水量等因素对凝固组织有重要影响,而凝固组织的好坏对铸坯的质量,最终材料的性能都有较大影响。
ProCAST介绍及菜单详解讲解
![ProCAST介绍及菜单详解讲解](https://img.taocdn.com/s3/m/1e6323a865ce05087632133c.png)
第一章ProCAST简介1.1 序ProCAST软件是由美国USE公司开发的铸造过程的模拟软件,采用基于有限元(FEM)的数值计算和综合求解的方法,对铸件充型、凝固和冷却过程中的流场、温度场、应力场、电磁场进行模拟分析。
1.2 ProCAST适用范围ProCAST适用于砂型铸造、消失模铸造; 高压、低压铸造; 重力铸造、倾斜浇铸、熔模铸造、壳型铸造、挤压铸造; 触变铸造、触变成型、流变铸造。
由于采用了标准化的、通用的用户界面,任何一种铸造过程都可以用同一软件包ProCAST TM进行分析和优化。
它可以用来研究设计结果,例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置,冒口的位置和大小等。
实践证明ProCAST TM可以准确地模拟型腔的浇注过程,精确地描述凝固过程。
可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。
1.3 ProCAST 材料数据库ProCAST TM可以用来模拟任何合金,从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金,以及非传统合金和聚合体。
ESI旗下的热物理仿真研究开发队伍汇集了全球顶尖的五十多位冶金、铸造、物理、数学、计算力学、流体力学和计算机等多学科的专家,专业从事ProCAST 和相关热物理模拟产品的开发。
得益于长期的联合研究和工业验证,使得通过工业验证的材料数据库不断地扩充和更新,同时,用户本身也可以自行更新和扩展材料数据。
除了基本的材料数据库外,ProCAST还拥有基本合金系统的热力学数据库。
这个独特的数据库使得用户可以直接输入化学成分,从而自动产生诸如液相线温度、固相线温度、潜热、比热和固相率的变化等热力学参数。
1.4 ProCAST 模拟分析能力可以分析缩孔、裂纹、裹气、冲砂、冷隔、浇不足、应力、变形、模具寿命、工艺开发及可重复性。
ProCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题,为铸造工程师提供新的途径来研究铸造过程,使他们有机会看到型腔内所发生的一切,从而产生新的设计方案。
procast操作教程
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3、proCAST适用范围
(1)适用铸造方法
proCAST适用于砂型铸造、消失模铸造;
高压、低压铸造; 重力铸造、倾斜浇铸、熔 模铸造、壳型铸造、挤压铸造; 触变铸造、 触变成型、流变铸造。
重力 铸造 离心 铸造 消失 模 压铸
低压 铸造 连续 铸造 熔模 铸造
触变 铸造
各类铸造
(2)适用铸造材料
Patran (*.patran)
输入精度
模型修改
关于几何的知识点
• 任何边都至少被两个面共有
• 任何面都必须由封闭的一组边围成 • 几何面必须封闭以形成几何体
修改工具
几何模型质量检查
•蓝边表示自由边或只 被一个面所有
•黄边表示被3个以上 的面共有
修改工具
显示指定面 几何存盘(*.gmrst)
微 观 组 织
网 格 生 成
反 向 求 解
进行传热计算
计算热应力分布 铸件中任何位置的热经历与晶体的形核和长大 相联系,模拟出铸件各部位的显微组织。 液体动的效应 精确处理单晶铸造、 熔模铸造过程热辐射的计算
2、proCAST功能
• 由于采用了标准化的、通用的用户界面, 任何一种铸造过程都可以用同一软件 ProCAST 进行分析和优化。它可以用来研 究设计结果,例如浇注系统、通气孔和溢 流孔的位置,冒口的位置和大小等。实践 证明ProCAST 可以准确地模拟型腔的浇注 过程,精确地描述凝固过程。可以精确地 计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口 的使用。
发现问题网格部位 确认单元号或节点号 修改方法一 修改方法二
3
4
1 2
体网格
Tet Mesh - Layers
流体流动时的截面速度场
procast操作教程
![procast操作教程](https://img.taocdn.com/s3/m/6737e7753169a4517723a3c2.png)
裂纹
• 铸造在凝固过程中容易产生热裂以至 在随后的冷却过程中产生裂纹。利用热应 力分析,ProCAST 可以模拟凝固和随后冷 却过程中产生的裂纹。在真正的生产之前, 这些模拟结果可以用来确定和检验为防止 缺陷产生而尝试进行的各种设计。
裹气
• 由于液体充填受阻而产生的气泡和氧 化夹杂物会影响铸件的机械性能。充型过 程中的紊流可能导致氧化夹杂物的产生, ProCAST能够清楚地指示紊流的存在。这 些缺陷的位置可以在计算机上显示和跟踪 出来。由于能够直接监视裹气的运行轨迹, 从而使设计浇注系统、合理安排气孔和溢 流孔变得轻而易举。
3、proCAST适用范围
(1)适用铸造方法 proCAST适用于砂型铸造、消失模铸造;
高压、低压铸造; 重力铸造、倾斜浇铸、熔 模铸造、壳型铸造、挤压铸造; 触变铸造、 触变成型、流变铸造。
重力 铸造
低压 铸造
离心
连续
铸造
铸造
各类铸造
消失 模
压铸
熔模 铸造
触变 铸造
(2)适用铸造材料 proCAST可以用来模拟任何合金,从钢、
proCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产 过程中可能出现的问题,为铸造工程师提供新 的途径来研究铸造过程,使他们有机会看到型 腔内所发生的一切,从而进行新的设计。
可以分析缩孔缩松、裂纹、裹气、冲砂 、 冷隔、浇不足 、应力、变形 、模具寿命 、工 艺开发及可重复性 。
PROCAST 模拟分析能力
• 在传热分析方面,ProCAST 能够对热传导、 对流和辐射等三种传热方式进行求解,尤其是 引入最新"灰体净辐射法"模型,使ProCAST 擅长于解决精铸及单晶铸造问题。
• 在应力分析方面,通过采用弹塑性和粘塑性, 及独有的处理铸件/ 铸型热和机械接触界面的 方法,使其具有分析铸件应力、变形的能力。
procast操作教程
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裂纹
• 铸造在凝固过程中容易产生热裂以至
在随后的冷却过程中产生裂纹。利用热应
力分析,ProCAST 可以模拟凝固和随后冷
却过程中产生的裂纹。在真正的生产之前,
这些模拟结果可以用来确定和检验为防止
缺陷产生而尝试进行的各种设计。
裹气
• 由于液体充填受阻而产生的气泡和氧 化夹杂物会影响铸件的机械性能。充型过 程中的紊流可能导致氧化夹杂物的产生, ProCAST能够清楚地指示紊流的存在。这 些缺陷的位置可以在计算机上显示和跟踪 出来。由于能够直接监视裹气的运行轨迹, 从而使设计浇注系统、合理安排气孔和溢 流孔变得轻而易举。
在铸造过程分析方面,ProCAST 提供了能 够考虑气体、过滤、高压、旋转等对铸件充型 的影响;能够模拟出气化模铸造、低压铸造、 压力铸造、离心铸造等几乎所有铸造工艺的充 型过程并能对注塑、压制腊模、压制粉末等的 充型过程进行模拟。 • 在传热分析方面,ProCAST 能够对热传导、 对流和辐射等三种传热方式进行求解,尤其是 引入最新"灰体净辐射法"模型,使ProCAST 擅长于解决精铸及单晶铸造问题。 • 在应力分析方面,通过采用弹塑性和粘塑性, 及独有的处理铸件/ 铸型热和机械接触界面的方 法,使其具有分析铸件应力、变形的能力。
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单晶高温合金定向凝固过程数值模拟procast
![单晶高温合金定向凝固过程数值模拟procast](https://img.taocdn.com/s3/m/22598388d0d233d4b14e69c8.png)
材料工程JOURNAL OF MATERIALSENGINEERING1999年第7期No.71999单晶高温合金定向凝固过程数值模拟刘世忠李嘉荣唐定忠钟振纲[摘要]实测了不同抽拉速度单晶高温合金定向凝固过程的初始条件、边界条件及温度场,建立了数值模拟系统的实体模型,采用ProCAST有限元模拟软件包计算了不同抽拉速度单晶合金试板的定向凝固过程温度场。
结果表明:模拟结果与实测结果吻合良好,在1000 ℃以上计算温度曲线与实测温度曲线相比误差小于5%;随着抽拉速度的增加,凝固速度提高,向下凹的液相线的曲率变大;采用数值模拟可为单晶合金定向凝固工艺的优化提供一种有效的手段。
[关键词]单晶高温合金;抽拉速度;温度场;数值模拟[中图分类号]TG111.4;TG244.3[文献标识码]A[文章编号]1001-4381 (1999)07-0040-03Numerical Simulation of Directional SolidificationProcess of Single Crystal SuperalloysLIU Shi-zhong,LI Jia-rong,TANG Ding-zhong,ZHONG Zhen-gang(Institute of Aeronautical Materials,Beijing 100095,China) Abstract:The thermal fields of the directional solidification of single crystal superalloys have been measured at various withdrawal rates. The entity model of a simulated system has been built and thermal fields have been calculated with ProCAST software. The results show that the discrepancy between the measured temperature data and the calculated temperature data is lower than 5% at three different withdrawal rates above 1000℃, the curvatures of the liquid lines are increasing with withdrawal rates increment. The numerical simulation of the directional solidification of single crystal superalloys can provide an available tool for optimizing solidification process.Key words:single crystal superalloys;withdrawal rate;thermal fields;numerical simulation随着航空技术的迅速发展,对涡轮发动机组成件的要求越来越高,因而对铸件的工艺要求也随之提高[1]。
ProCAST模拟分析
![ProCAST模拟分析](https://img.taocdn.com/s3/m/fd11656748d7c1c708a14572.png)
ProCast铸造模拟分析ProCAST软件,采用基于有限元(FEM) 的数值计算和综合求解的方法,对铸件充型、凝固和冷却过程中的流场、温度场、应力场、电磁场进行模拟分析。
ProCAST软件可应用于砂模铸造、金属模铸造、熔模铸造、高/低压铸造、精密铸造、蜡模铸造、连续铸造等多种铸造过程。
一.ProCAST软件的模拟流程1、创建模型:可以分别用I-Deas、Pro/E、UG、Patran、Ansys 作为前处理软件创建模型,输出ProCAST可接受的模型或网格文件。
2、MeshCAST:对输入的模型或网格文件进行剖分,最终产生四面体体网格,生成xx.mesh文件,文件中包含节点数量、单元数量、材料数量等信息。
3、PreCAST:分配材料、设定界面条件、边界条件、初始条件、模拟参数,生成xxd.out和xxp.out文件,4、DataCAST:检查模型及PreCAST中对模型的定义是否有错误,如有错误,输出错误信息,如无错误,将所有的模型信息转换为二进制,生成xx.unf 文件。
5、ProCAST:对铸造过程模拟分析计算,生成xx.unf文件。
6、ViewCAST:显示铸造过程模拟分析结果。
7、PostCAST:对铸造过程模拟分析结果进行后处理。
二.我公司设计及模拟流程根据客户确认后的2D、3D设计模具总装图→组织各车间技术员进行评审,根据经验提出修改方案→根据评审记录修改总装→设计模具3D→进行ProCast 分析→现场根据模拟分析结果及经验进行生产三.我公司ProCAST模拟示例1.网格划分2.参数设置3.后处理流场动态显示温度场动态显示最后凝固及补缩不足部位铸造缺陷位置有效应力热裂指示4.结论:根据模拟结果显示,铸造过程中按照顺序凝固原理,其铸造缺陷在可接受范围内。
在生产实际中可根据实际情况对工艺参数经行调整,来保证车轮铸造质量。
基于ProCAST的GH4169合金凝固重熔过程模拟
![基于ProCAST的GH4169合金凝固重熔过程模拟](https://img.taocdn.com/s3/m/bff22a9e6529647d2628520b.png)
GH4 1 6 9合金 ( 美 国牌 号为 I n c o n e 1 7 1 8 ) 是 一种 铁一 镍一 铬基 变形 高 温合 金 , 在一2 5 3 ~6 5 0℃ 范 围具 有 高抗 拉强 度 、 屈服 强度 、 持久 强 度和 塑 性 , 同 时具 有 良好 的 抗腐 蚀 、 热 加 工及 焊 接 性 能 , 广 泛 应 用 于 航空、 航天 、 核能 、 石化 等 领域 『 1 ] . 由于该 合金 中 Nb元素 含量 高达 4 . 7 5 ~5 . 5 0 9 / 6 , 凝 固过 程 容易存 在
黄 彦 奕
( 福建工程学 院 材料: 科学 与 工 程 学 院 , 福 建 福 州 3 5 0 1 1 8 )
摘 要 : 采用有限元软件 P r o C A S T 模 拟 GH4 1 6 9合 金 金 属 液 的凝 固重 熔 过程 , 分 析 不 同 界 面 传 热 系 数
下的温度场变化 , 预测铸态组织 的二次枝晶间距 , 并进 行了相关实验验证. 实验结果表 明: 对 GH4 1 6 9 合 金 凝
固重 熔 过 程 的模 拟 得 到 了 与 实 验 相 符 的结 果 , 验 证 了该 模 拟 方 法 和模 型 建 立 的 可 行 性 .
关键 词 : P r o C AS T; GH4 1 6 9 ; 凝 固重 熔 I 二 次 枝 晶 间距 中 图分 类 号 : T G1 3 2 . 3 文献标识: 鸥: A 文章编 号 : 1 0 0 9 — 8 2 2 4 ( 2 0 1 5 ) 0 2 — 0 0 5 7 — 0 5
工艺 和 锭型 直径 、 提 高重 熔锭 冷却 速 率及熔 速 稳定 性 , 将 有利 于 减 轻合 金 锭偏 析 、 避免冶金缺陷, 从 而 提高 冶 金产 品 质量 ] . 使 用模 拟软 件对 大 尺寸铸 锭 凝 固过程 进行模 拟 预测 , 确 立 生产 工艺 参 数 , 对 降低
procast凝固模拟简介
![procast凝固模拟简介](https://img.taocdn.com/s3/m/6d07b82d4b73f242336c5f7a.png)
ProCAST凝固模拟简介1.1 序ProCAST软件是由美国USE公司开发的铸造过程的模拟软件,采用基于有限元(FEM)的数值计算和综合求解的方法,对铸件充型、凝固和冷却过程中的流场、温度场、应力场、电磁场进行模拟分析。
1.2 ProCAST适用范围ProCAST适用于砂型铸造、消失模铸造; 高压、低压铸造; 重力铸造、倾斜浇铸、熔模铸造、壳型铸造、挤压铸造; 触变铸造、触变成型、流变铸造。
由于采用了标准化的、通用的用户界面,任何一种铸造过程都可以用同一软件包ProCAST TM进行分析和优化。
它可以用来研究设计结果,例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置,冒口的位置和大小等。
实践证明ProCAST TM可以准确地模拟型腔的浇注过程,精确地描述凝固过程。
可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。
1.3 ProCAST 材料数据库ProCAST TM可以用来模拟任何合金,从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金,以及非传统合金和聚合体。
ESI旗下的热物理仿真研究开发队伍汇集了全球顶尖的五十多位冶金、铸造、物理、数学、计算力学、流体力学和计算机等多学科的专家,专业从事ProCAST 和相关热物理模拟产品的开发。
得益于长期的联合研究和工业验证,使得通过工业验证的材料数据库不断地扩充和更新,同时,用户本身也可以自行更新和扩展材料数据。
除了基本的材料数据库外,ProCAST还拥有基本合金系统的热力学数据库。
这个独特的数据库使得用户可以直接输入化学成分,从而自动产生诸如液相线温度、固相线温度、潜热、比热和固相率的变化等热力学参数。
1.4 ProCAST 模拟分析能力可以分析缩孔、裂纹、裹气、冲砂、冷隔、浇不足、应力、变形、模具寿命、工艺开发及可重复性。
ProCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题,为铸造工程师提供新的途径来研究铸造过程,使他们有机会看到型腔内所发生的一切,从而产生新的设计方案。
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ProCAST凝固模拟简介1.1 序ProCAST软件是由美国USE公司开发的铸造过程的模拟软件,采用基于有限元(FEM)的数值计算和综合求解的方法,对铸件充型、凝固和冷却过程中的流场、温度场、应力场、电磁场进行模拟分析。
1.2 ProCAST适用范围ProCAST适用于砂型铸造、消失模铸造; 高压、低压铸造; 重力铸造、倾斜浇铸、熔模铸造、壳型铸造、挤压铸造; 触变铸造、触变成型、流变铸造。
由于采用了标准化的、通用的用户界面,任何一种铸造过程都可以用同一软件包ProCAST TM进行分析和优化。
它可以用来研究设计结果,例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置,冒口的位置和大小等。
实践证明ProCAST TM可以准确地模拟型腔的浇注过程,精确地描述凝固过程。
可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。
1.3 ProCAST 材料数据库ProCAST TM可以用来模拟任何合金,从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金,以及非传统合金和聚合体。
ESI旗下的热物理仿真研究开发队伍汇集了全球顶尖的五十多位冶金、铸造、物理、数学、计算力学、流体力学和计算机等多学科的专家,专业从事ProCAST 和相关热物理模拟产品的开发。
得益于长期的联合研究和工业验证,使得通过工业验证的材料数据库不断地扩充和更新,同时,用户本身也可以自行更新和扩展材料数据。
除了基本的材料数据库外,ProCAST还拥有基本合金系统的热力学数据库。
这个独特的数据库使得用户可以直接输入化学成分,从而自动产生诸如液相线温度、固相线温度、潜热、比热和固相率的变化等热力学参数。
1.4 ProCAST 模拟分析能力可以分析缩孔、裂纹、裹气、冲砂、冷隔、浇不足、应力、变形、模具寿命、工艺开发及可重复性。
ProCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题,为铸造工程师提供新的途径来研究铸造过程,使他们有机会看到型腔内所发生的一切,从而产生新的设计方案。
其结果也可以在网络浏览器中显示,这样对比较复杂的铸造过程能够通过网际网络进行讨论和研究。
1.4.1缩孔缩孔是由于凝固收缩过程中液体不能有效地从浇注系统和冒口得到补缩造成的。
由于冒口补缩不足而导致了很大的内部收缩缺陷。
ProCAST可以确认封闭液体的位置。
使用特殊的判据,例如宏观缩孔或Niyama判据来确定缩孔缩松是否会在这些敏感区域内发生。
同时ProCAST可以计算与缩孔缩松有关的补缩长度。
在砂型铸造中,可以优化冒口的位置、大小和绝热保温套的使用。
在压铸中,ProCAST可以详细准确计算模型中的热节、冷却加热通道的位置和大小,以及溢流口的位置。
1.4.2裂纹铸造在凝固过程中容易产生热裂以至在随后的冷却过程中产生裂纹。
利用热应力分析,ProCAST TM可以模拟凝固和随后冷却过程中产生的裂纹。
在真正的生产之前,这些模拟结果可以用来确定和检验为防止缺陷产生而尝试进行的各种设计。
1.4.3裹气由于液体充填受阻而产生的气泡和氧化夹杂物会影响铸件的机械性能。
充型过程中的紊流可能导致氧化夹杂物的产生, ProCAST能够清楚地指示紊流的存在。
这些缺陷的位置可以在计算机上显示和跟踪出来。
由于能够直接监视裹气的运行轨迹,从而使设计浇注系统、合理安排气孔和溢流孔变得轻而易举。
1.4.4冲砂在铸造中,有时冲砂是不可避免的。
如果冲砂发生在铸造零件的关键部位,那将影响铸件的质量。
ProCAST可以通过对速度场和压力场的分析确认冲砂的产生。
通过虚拟的粒子跟踪则能很容易确认最终夹砂的区域。
1.4.5冷隔及浇不足在浇注成型过程中,一些不当的工艺参数如型腔过冷、浇速过慢、金属液温度过低等都会导致一些缺陷的产生。
通过传热和流动的耦合计算,设计者可以准确计算充型过程中的液体温度的变化。
在充型过程中,凝固了的金属将会改变液体在充型中的流动形式。
ProCAST可以预测这些铸造充型过程中发生的问题,并且可以随后快速地制定和验证相应的改进方案。
1.4.6压铸模寿命热循环疲劳会降低压铸模的使用寿命。
ProCAST能够预测压铸模中的应力周期和最大抗压应力,结合与之相应的温度场便可准确预测模具的关键部位进而优化设计以延长压铸模的使用寿命。
1.4.7工艺开发和优化在新产品市场定位之后,就应开始进行生产线的开发和优化。
ProCAST可以虚拟测试各种革新设计而取之最优,因此大大减少工艺开发时间,同时把成本降到最低。
1.4.8可重复性即使一个工艺过程已经平稳运行几个月,意外情况也有可能发生。
由于铸造工艺参数繁多而又相互影响,因而无法在实际操作中长时间连续监控所有的参数。
然而任何看起来微不足道的某个参数的变化都有可能影响到整个系统,这使得实际车间的工作左右为难。
ProCAST可以让铸造工程师快速定量地检查每个参数的影响,从而确定为了得到可重复的、连续平稳生产的参数范围。
1.5 ProCAST分析模块ProCAST 是针对铸造过程进行流动- 传热- 应力耦合作出分析的系统。
它主要由八个模块组成:有限元网格划分MeshCAST 基本模块、传热分析及前后处理Base License、流动分析Fluid flow、应力分析Stress 、热辐射分析Rediation 、显微组织分析Micromodel 、电磁感应分析Electromagnetics、反向求解Inverse ,这些模块既可以一起使用也可以根据用户需要有选择地使用。
对于普通用户,ProCAST应有基本模块,流动分析模块,应力分析模块和网格划分模块。
对于铸造模拟有更高要求的用户则需要有更多功能的其它模块。
标准模块:附加模块:* 基本模块(传热分析模块)* 应力分析模块* 流体分析模块* 辐射分析模块高级模块:工具模块:* 晶粒结构分析模块* 网格生成模块Meshcast* 微观组织分析模块* 反向求解模块1.5.1基本模块(传热分析模块):本模块进行传热计算并包括ProCAST的所有前后处理功能。
传热包括传导、对流和辐射。
使用热焓方程计算液固相变过程中的潜热。
ProCAST的前处理用于设定各种初始和边界条件,可以准确设定所有已知的铸造工艺的边界和初始条件。
铸造的物理过程就是通过这些初始条件和边界条件为计算机系统所认知的。
边界条件可以是常数,或者是时间或温度的函数。
ProCAST配备了功能强大而灵活的后处理,与其它模拟软件一样,它可以显示温度、压力和速度场,但又同时可以将这些信息与应力和变形同时显示。
不仅如此,ProCAST还可以使用X射线的方式确定缩孔的存在和位置,采用缩孔判据或Niyama判据也可以进行缩孔和缩松的评估。
ProCAST还能显示紊流、热辐射通量、固相分数、补缩长度、凝固速度、冷却速度,温度梯度等等。
1.5.2流体分析模块:流体分析模块可以模拟所有包括充型在内的液体和固体流动的效应。
Procast 通过完全的Navier-Stocks流动方程对流体流动和传热进行耦合计算。
本模块中还包括非牛顿流体的分析计算。
此外,流动分析可以模拟紊流、触变行为及多孔介质流动(如过滤网),也可以模拟注塑过程。
流动分析模块包括以下求解模型:1.Navier-Stokes 流动方程。
2.自由表面的非稳态充型。
3.气体模型:用以分析充型中的囊气、压铸和金属型主宰的排气塞、砂型透气性对充型过程的影响以及模拟低压铸造过程的充型。
4.滤模型:分析过滤网的热物性和透过率对充型的影响,以及金属在过滤网中的压头损失和能量损失,粒子轨迹模型跟踪夹杂物的运动轨迹及最终位置。
5.牛顿流体模型:以Carreau-Yasuda 幂律模型来模拟塑料蜡料粉末等的充型过程。
6.紊流模型:用以模拟高压压力铸造条件下的高速流动。
7.消失模模型:分析泡沫材料的性质和燃烧时产生的气体、金属液前沿的热量损失、背压和铸型的透气性对消失模铸造充型过程的影响规律。
8.倾斜浇注模型:用以模拟离心铸造和倾斜浇注时金属的充型过程。
从以上列出的流动分析模型可知在模拟金属充型方面ProCAST 提供了强大的功能。
1.5.3应力分析模块:本模块可以进行完整的热、流场和应力的耦合计算。
应力分析模块用以模拟计算领域中的热应力分布,包括铸件铸型型芯和冷铁等。
采用应力分析模块可以分析出残余应力、塑性变形、热裂和铸件最终形状等。
应力分析模块包括的求解模型有6种:线性应力;塑性、粘塑性模型;铸件、铸型界面的机械接触模型;铸件疲劳预测;残余应力分析;最终铸件形状预测。
1.5.4辐射分析模块:本模块大大加强了基本模块中关于辐射计算的功能。
专门用于精确处理单晶铸造、熔模铸造过程热辐射的计算。
特别适用于高温合金例如铁基或镍基合金。
此模块被广泛用于涡轮叶片的生产模拟。
该模块采用最新的“灰体净辐射法”计算热辐射自动计算视角因子、考虑阴影效应等,并提供了能够考虑单晶铸造移动边界问题的功能。
此模块还可以用来处理连续性铸造的热辐射,工件在热处理炉中的加热以及焊接等方面的问题。
1.5.5显微组织分析模块:显微组织分析模块将铸件中任何位置的热经历与晶体的形核和长大相联系,从而模拟出铸件各部位的显微组织。
ProCAST 中所包括的显微组织模型有:通用型模型:包括等轴晶模型、包晶和共晶转变模型,将这几种模型相结合就可以处理任何合金系统的显微组织模拟问题。
ProCAST使用最新的晶粒结构分析预测模型进行柱状晶和轴状晶的形核与成长模拟。
一旦液体中的过冷度达到一定程度,随机模型就会确定新的晶粒的位置和晶粒的取向。
该模块可以用来确定工艺参数对晶粒形貌和柱状晶到轴状晶的转变的影响。
Fe-C 合金专用模型:包括共晶/ 共析球墨铸铁、共晶/ 共析灰口/ 白口铸铁、Fe-C 合金固态相变模型等。
运用这些模型能够定性和定量地计算固相转变、各相如奥氏体、铁素体、渗炭体和珠光体的成分、多少以及相应的潜热释放。
1.5.6电磁感应分析模块:电磁感应分析模块主要用来分析铸造过程中涉及的感应加热和电磁搅拌等问题。
如半固态成形过程中的用电磁搅拌法制备半固态浆料,及半固态触变成形过程中用感应加热重熔半固态坯料。
这些过程都可以用P r o C A S T对热流动电磁场进行综合计算和分析。
1.5.7网格生成模块MeshCAST:MeshCAST自动产生有限元网格。
这个模块与商业化CAD软件的连接是天衣无缝的。
它可以读入标准的CAD文件格式如IGES、Step、STL或者Parsolids。
同时还可以读诸如I-DEAS, Patran, Ansys, ARIES或ANVIL格式的表面或三维体网格,也可以直接和ESI的PAM SYSTEM和GEOMESH无缝连接。
Meshcast TM 同时拥有独一无二的其它性能,例如初级CAD工具、高级修复工具、不一致网格的生成和壳型网格的生成等。