消失模铸造充型过程的数值模拟分析
FLOW-3DV9.3铸造数值模拟技术之消失模铸造仿真
ＬＦＣ Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ Ｏ ｎ ｆ ０ ｌ ｒ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ＦＬＯＷ － ３Ｄ Ｖ９． ３ Ｃａ ｓ ｔ ｉ ｎｇ
摘
要： 为了实现 Ｆ Ｌ Ｏ Ｗ－ ３ Ｄ Ｖ ９ ． ３消失模铸造 模拟仿真 ， 用基本消失模模型 、 重力用户模型及重 力 一排气 能力 用户
模 型对竖直板铸件分 别进行 了消失模数值模拟 ， 并 与该铸件 充型实验结 果进行 了 比较． 研 究结果 ， 重力 一 排 气能力 用户模型金属液充型流动形态和时间与实验结果具有较高 的吻合度 ． 结果表明 ， Ｆ Ｌ Ｏ Ｗ－ ３ Ｄ Ｖ ９ ． ３经二次开发能较好 地模拟消失模铸造过程． 关键词 ： 数值模拟 ； Ｆ Ｌ Ｏ Ｗ一 ３ Ｄ；消失模铸造
消失模 铸 造 （ Ｌ Ｆ Ｃ ） 又 称 负 压 实 型铸 造 ， 是将 泡
沫 塑料 制成 的模样 埋 入 无 粘 结 剂 的干 砂 中造 型 ， 采 用微 震 加负压 紧 实 ， 在没 有 芯 子 甚 至 没 有 冒 口的情 况 下浇 入液 态金 属 ， 在 浇注 和凝 固过 程 中 继续 保 持
Ｘ Ｉ Ａ Ｏ Ｙ ｕ ａ ｎ － ｊ ｕ ｎ ， Ｚ Ｈ Ｏ Ｕ Ｈ ｎｇ ａ ，Ｘ Ｉ Ｅ Ｂ ｏ ， ＷＡ Ｎ Ｇ Ｂ ｉ ｎ ． ｗ ｕ （ １ ． Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ Ｙ ｕ ｎ ｎ ｅ ｉ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｃ Ｏ ． Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ ０ １ ０ １ ， Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ， ６ １ ０ １ ０ １ ，Ｐ ． Ｒ ．Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
铸造充型过程的数值模拟
铸造充型过程数值模拟的研究进展（****：**学院：材料科学与工程专业：材料工程学号：20131800103二○一四年二月摘要铸造过程计算机数值模拟技术是当今材料科学的重要前沿领域。
本文从铸件充型数值模拟的发展过程、软件的开发状况、计算方法及验证方法等四个方面介绍了国内外铸件充型过程计算机数值模拟的概况。
关键词: 数值模拟; 充型过程; 铸件; 模拟软件AbstractThe technology of computernumerical simulation on casting process is an importangt frontal field of material science and technolgy.The present foreign and domestic research on compter digital simulation of casting process is summarized in the paper from four respects of evolution of numerical simulation of filling processes of castings,development state of software ,method to calculate and method to prove.Key words:numerical simulation ;filling process;castings;simulation software目录摘要 (1)Abstract (2)一前言 (1)二数值模拟的国内外发展概况 (1)三充型过程数值模拟技术新进展 (3)四铸造模拟软件的开发状况 (3)五充型过程数值模拟的计算方法 (4)4.1充型过程液体流动的数值模拟 (4)4.2 充型过程卷入缺陷的数值模拟 (5)六充型过程实验研究 (6)七结论与展望 (7)参考文献 (8)1 前言铸件充型过程数值模拟是随着电子计算机技术的飞速发展而发展起来的一种现代铸造工艺研究方法。
基于ANSYS的铸件充型凝固过程数值模拟的开题报告
基于ANSYS的铸件充型凝固过程数值模拟的开题报告1. 研究背景铸造是一种重要的制造工艺，广泛应用于工业生产中。
铸造的过程中，充型凝固是其中最基本的环节之一，其质量直接影响着铸件的成型和性能。
传统的充型凝固过程试验需要大量人力、物力和财力投入，成本较高，同时也难以控制实验条件，因此利用数值模拟方法对铸造过程进行分析与预测就显得格外重要。
ANSYS是一种应用广泛的数值分析软件，它可以应用于多个领域的工程仿真，包括铸造领域。
基于ANSYS的铸造充型凝固过程数值模拟可以较为精确地模拟铸造工艺，对铸件质量控制有着重要的作用。
因此，本文拟研究基于ANSYS的铸造充型凝固过程数值模拟方法。
2. 研究内容本文主要研究基于ANSYS的铸造充型凝固过程数值模拟方法。
研究的具体内容包括：（1）建立充型凝固数值模型：通过ANSYS建立铸造模型，并在模型中考虑充型、凝固和冷却等因素，确定模型的边界条件。
（2）数值模拟求解：利用ANSYS的求解功能，对模型进行数值模拟，获得充型凝固过程的温度和流动场分布等参数。
（3）结果分析：对数值模拟结果进行分析，评估充型凝固过程的质量，提出改进方案并进行优化。
3. 预期成果本研究的预期成果主要包括：（1）建立基于ANSYS的铸造充型凝固数值模型，实现对铸造过程的数值模拟。
（2）通过数值模拟获得铸造过程中的温度和流动场分布等参数，并对其进行分析。
（3）评估充型凝固过程的质量，提出改进方案并进行优化。
4. 研究意义本研究的意义主要体现在以下几个方面：（1）通过数值模拟方法获得铸造过程中的温度和流动场等参数，可以更准确地评估充型凝固过程的质量。
（2）实现基于ANSYS的铸造充型凝固数值模拟，可以在一定程度上避免传统充型凝固实验的高成本和实验条件不易控制的问题。
（3）本研究的方法可以为铸造行业提供参考，为铸造过程的质量控制提供技术支持。
5. 研究进程安排本研究的进程安排如下：（1）前期准备阶段：熟悉铸造充型凝固过程数值模拟理论，了解ANSYS软件的使用方法，确定研究方向。
基于PROCAST消失模铸造过程数值模拟分析的前处理
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ Ｔ ｅ ｘ ｔ ｉ ｌ ｅ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ
第 ３０卷 第 ４期 （总第 １ １ ０期 ） ２ ０１ ３年 １ ０月
文章编号： １ ０ ０ ８—５ ５ ８ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４—０ ０ ６— ０ ４
图 １ 衬 板零 件 图
１ ． ２ 有 限元 网格 的划分
网格 划分是计 算机 数值模 拟不可缺少 的前处
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 。Ｐ Ｒ Ｏ Ｃ Ａ ｓ Ｔ铸 造 充型 过 程模 拟流程 如 图 ２所 示 。 本 文 以矿 山设 备 上 的 耐磨 件板 锤 为 例 ， 详 细
９
模样 占据 型腔 ， 消 失 模 的 充 型过 程 实 际 上是 高温 金 属液 体取代 泡沫 模样 的过 程 。而这 一过程 中极 为重要 的几个 参数 有 ： 真空度、 泡 沫模样 与金 属液
体 之 间的换热 系数 、 气 隙的大 小 、 泡沫模 样 的气化
率。
５ ； 气化 率 为 Ｇ Ａ Ｓ Ｆ Ｒ Ａ Ｃ， 默认 为 ０ ． １ 。其 中 ， 单 位
消失 模铸 造是一 种新型 的铸造方 式 。我国是 铸 造大 国 ， 许 多生产厂 家尤其是 冶金 、 矿山、 煤炭 、 建材等行业， 采 用 消 失模 铸 造 群 铸 生 产 磨球 、 衬 板、 锤 头等 耐 磨件 ， 在一 个 砂箱 内串 、 并联 很 多相 同或不 同 的消 失模 模 型 而进 行 一次 浇 注 成形 ， 其 生 产效 率和经 济效益 比传统砂 型铸造 高 。 近 年来 ， 随着计 算 机技 术 和有 限元 技术 的飞 速 发展 ， 基 于知 识 的成 形 铸造 工 艺模 拟 仿 真发 展 越来 越 成熟 。模 拟 仿 真 可保 证零 部 件 的 品质 、 优 化 过程设 计 、 缩 短研制 周期 ， 从而给铸 造工业 带来 效 益 。柳 百成 指 出采 用铸造过 程计算 机模 拟仿真
叉车变速箱体消失模铸造工艺方案的优化与数值模拟
叉车变速箱体消失模铸造工艺方案的优化与数值模拟消失模铸造中由于泡沫模样的存在使得与传统砂型铸造区别很大,消失模铸造中流动场、温度场包括充型能力都与传统砂型铸造不同,从而导致铸造缺陷很难控制。
采用计算机的数值模拟技术,不仅可以直观的观察到铸件整体的充型和凝固的动态过程,而且可以预测并分析铸件形成缺陷的可能性和原因,从而选择最优工艺参数,最终达到改善铸件的质量的目的。
本文铸件采用UG进行三维建模,并通过ProCAST模拟软件进行仿真,对某公司的以灰铸铁为材料的机械变速箱体进行消失模铸造的模拟分析并加以改进。
该公司生产的机械变速箱体在铸件底部、中部拐角和法兰盘均存在缩松缩孔缺陷,不能满足质量要求。
为了找出铸件缺陷可能生成的原因,使用ProCAST模拟软件作为工具对铸件的充型凝固两个过程进行模拟,并对生成结果进行分析；工艺参数的设定,增加了材料数据库的储存量；设定合理的初始、边界条件和取代涂层的传热系数。
模拟结果发现底注式的浇注系统并不能满足生产要求,充型溶液在铸件内部的充型出现紊流,且不能满足顺序凝固的原则,铸件本身的石墨化膨胀与浇道的补缩并不能达到补缩效果,从而预测缩松缩孔缺陷的位置,并通过实际生产进行验证,发现基本一致,从而说明模拟的准确性。
通过对原工艺方案进行改进,将底注式浇注方式改为阶梯式,浇注温度为1480℃,负压为-0.06MPa,采用一箱一件生产,并在铸件上设置合理的圆柱形冒口。
对改进后的铸件进行数值模拟,从模拟结果可以看出充型溶液推进较为平稳,不易产生紊流,从而避免夹渣、气孔缺陷的生成；另一方面,冒口的凝固时间大于铸件的凝固时间,可以充分的对铸件进行补缩,减少缩松缩孔缺陷的生成。
对工艺进行改进之后,发现铸件底部的缩松缩孔缺陷已大大减少,只有少量的分散式的缺陷且不在加工孔附近,其余缩松缩孔缺陷均在冒口内部或已消除。
通过实际验证发现与模拟结果相一致,铸件质量可以达到使用要求,从而验证了ProCAST模拟软件的准确性。
改性高锰钢环锤的消失模铸造模拟
图 ｌ 环 锤 零 件 图
消 失模铸 造 的工 艺 流 程 如下 ： 将 一 定 比例 的 缩微 模， 涂上 耐 火涂料 ， 覆盖在型砂里， 负 压 之 下 浇 注 。浇 注系统 既有 浇 口也有 冒 口， 这 样 可 以提 供 充 分 的补 缩 能力 ， 空 心排 气道 也 增 强 了排 气 能 力 。环 锤 的 浇 注 系
作 者 简 介 ：张 苍南 （ １ ９ ８ ６ 一 ） ，男 ，河 南 济 源 人 ， 在 读硕 ： ｜ ＝ 研究， ｛ ，主 要 从 事 高锰 钢 耐 磨 材 料 的 研 究 。
・
１ １ ８ ・
机 械 工 程 与 自 动 化
２ ０ １ ４年 第 ｌ期
式需要根据 成形件 的形状 专门制作托模 ， 成形件 形状 一 旦改 变 ， 就需 要重新制作托模 ， 增 加了板件 的成形 周期 。 （ ２ ）利用 弹性 支撑 加工 方式成 形 后 的板件 表 面 比 较 光滑 ， 而利 用托模 支 承 加 工方 式 成形 后 的板 件形 状
统 如 图 ２所示 。
在 三维造 型 软 件 Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ 中建 立 浇 注 系 统 的 三 维
＊ 【 ｊ 省教育厅项 目 （ Ｉ ２ ０ １ １ １ Ｏ １ ８ ） ；太 原 市 科技 局 绿 色 转 型 项 Ｆ Ｉ（ １ １ ０ ２ １ ９ ）
收稿 ｆ ＿ ＿ ｉ 期 ：２ Ｏ １ ３ — ０ ５ ２ ９ ；修 回 日期 ２ ０ １ ３ ０ ８ — １ ９
第 ｌ 期（ 总第 １ ８ ２期 ）
２ ０１ ４年 ０ ２月
机 械 工 程 与 自 动 化
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥ ＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴ（ ） Ｍ ＡＴＩ ＯＮ
基于人工神经网络的消失模铸造充型过程数值模拟
】 ａ ｍｎｅｔ ｏ ｌ ｏ Ⅱ ． ｙｉ ｝ ｈ ｎ 数值 模拟
人工 神经 网络
１ 前言
充型过程的计算机模拟 ， 对于优 化铸造工艺设
２ 消失模充型过程分析
（） １基于消失模铸造实质就是液态金属取代泡 沫塑料模样的过程 ， 将金属液 体充填过程 中界面的 推移过程看成模样消失的过程 。同时假设液态金属 的充填与气隙的向前推移同步 ， 即可以用气 隙的推 移代表液态金属的前移 ， 两者统一， 在计算 中不考虑 气隙对充型过程的动态影响过程 。这样 ， 在研究界 面推移过程时 ， 可以模样为研究对象来研究界面 就 推移的过程。 （） ２假设模样的 消失过程主要受液态金属热作 用影响， 呈放射状向前推移 ， 并假设这种界面推移过 程 只受真空度 、 模样密度 、 浇注温度和金属压头的影 响。这一假设主要基于正交试验 的测试结果 ， 在计
信号进行多级小波分解 ， 根据分解后被放大的异 常 响应信号所在的频段 和时段 ， 结合实际情况进行具
１ 张洪欣 ， ． 等 汽车 行驶平 顺 性计 算机 预 测 ． 汽车 工程 ，
１８ ９６
２ 王仲范 ． 车辆随机输人及其模拟 ． 武汉工学院学报 ， ８ １１ ９ ３ 冉启文 ． 小渡分析方法及应用 ． 哈尔滨工业大学
本文 建 立 了一 种铸件 消失模 铸 造充型过 程数值模 拟 的人 工神 经 网络模 型 。并利 用此模
型进 行铸件 的 消失模铸 造 充型过 程计 算机数 值模拟 ， 其模 拟 充型 过 程 结果 与 相应 的 实剥值 基 本 一
ｒｓｌ ｆｈ ｅｔｓ ，ｔ ｔ ｃ ｅ面 山＆ ｎ ｉ ｔ ｈｔｈ ｃｌ ｔ 南ｎｉ ｃ ｅ ａ ｔ ｄ ａ ｄｔ ｅ ｕ 如 瑚 出 ｄ衄ｎ 口
模拟对比分析消失模铸造与普通铸造充型过程
热量损失较普通空腔铸造热量损失大得多。同时发现 ， 在消失模铸件表面容易因残余泡沫而造成表面渣气孔 ，
实际铸件的表面质量也证明了这一点。针对消失模 的这些特点提供了改进工艺的实例。 关键词 ： 数值模拟 ， 消失模铸造 ， 充型过程
中图分类号 ：Ｇ ４ ； Ｔ ２ ４ 文献标识码 ： 文章编号 ：０ ６ ９ ５ （ ０ ６）６ ３ Ａ； １０ — ６ ８ ２０ Ｏ —
Ｅ Ｃ ｎ ｈ ｏ Ｐ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｍｍｏ ａ ｔ ｇ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｒ４ ｋｎ ｓ ｏ ａ ｔ ｇ ａ ｅ ｂ ｅ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｄ．ｈ ｎ ｃ ｓ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙｆ ｉｄ ｆ ｓｉ ｓ ｈ ｖ ｅ ｎ ａ ａｙ ｅ ｎ ｏ ｎ ｏ ｃ ｎ ａｅ ｔｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗｅ ｈ ｔｉ Ｃ ｌ ｔ ｅ ｌ ｕｄ ｆｌ ｇ ｏ ｄｅ ａ ｒ ａ ｉｅ ｅ ｃ ｒ ｍ ｈ ｔｉ ｏ ｅ ｕｔ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ＥＰ ｍｏｄ．ｈ ｉ ｉ ｉｉ ｒ ｒｈ ｓ ｇ ｅ ｔｄｆ ｒ ｎ ｅ ｆ ｓ ｎ ｑ ｌｎ Ｏ ｔ ａ ｃ ｍｍｏ ｌ Ｉ ｎ ｎ ｍｏｄ． ｎ ｔ ｅ ｍｅ ｎ ｉ ｔ ｅｈ ａ ｓ ｈ ｏ ｇ ｈ ｌｎ ｙｉ Ｐ ｗａ ｌｏ ｇｒａ ｅ ａ ｈ ｔｎｃ ｍｍｏ ｌ Ｉ ｄ— ｈ ａ ｔ ｍｅ，ｈ ｅ ｔｏ ｔ ｒ ｕ ｈｔ ｅｆｌ ｇｗａ Ｅ Ｃ ｓａｓ ｅ ｔ ｒ ｈ ｎｔ ａ ｏ ｌ ｔ ｉｉ ｎ ｔ ｉ ｎ ｍｏｄ．ｎ ａ
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材料工艺 Ｍ ＴＲ Ｌ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ａ Ｅ Ｉ ＆ＴＣ Ｎ Ｌ Ｇ Ａ
模拟对比分析消失模铸造与普通铸造充型过程
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铸造充型过程的FEM-MAC法数值模拟
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消失模铸造EPS泡沫分解过程的三维数值模拟
Ｔｈ ｅ ｍｅ ｓｏｎ ｍ ￣ ａ ｉ ｎ ｏ ｖ ｐ ｒ ｔ ｎ Ｐｒ ｃ ｓ ｒ １ ｒ ｅ ｅ ｉ ａ ｈ ＿ ． Ｄｉ ｎ ０ｎ ｌ Ｓｉ ｕ ｔ ｆＥＰＳ Ｅ ａ ｏ ａ ｉ ｒ ｅ ｓｆ ｉ ｏ Ｏ １ ｌ Ｏ ５ ｏ ｏ ｏ
Ｌ ｓ Ｏ ｍ ｓ ｉｇ ｏ ｔＦ ａ Ｃａ ｔ ｎ
中泡沫模样 的选材 、泡沫模样 的结构工艺设置 。
本文采用Ｆｏ ３ ｌ Ｄ的ｌ ｔｏｍ模块 对Ｖ 发 动机缸体 ｗ一 ｏ ａ ｓｆ ６
进 行 了充 型凝 固过程 的模拟 ，重 点模 拟 了泡 沫 的气 化 分 解过程 ，泡沫分 解 物残 留以及残 留产物对 最终 解 的过 程 。因而 ，泡 沫模 样是 消失模 铸造 的关键 环节 ，模样 材料种 类 和密
度决 定模样 分解 时 的吸热量 及分解 产物 的数量 ，对 金 属 液充型 能力产 生影 响 ，并且 影 响的显 著程度 与浇 注
将 单元 的面 积和体 积百分 比作 为 因子引入 有 限差 分离
样 占据 ，金属 液的充 型过 程实 际上是金 属液 置换 泡沫
网格 。网格模 型如图 ｌ 所示 ，对于 固壁 内部采用矩形结
构 网格 ，薄 壁部位 引入 多块 网格进 行局部 加密 ；固壁 边界采 用 面积和体 积 的百分 比模拟 复杂形 状 ，同时直 接 把金 属液体 动力 计算 限制在 单元 的开放 区域 ，直接
程 的流 体 动 力 学 特 性 ，预 测 了泡 沫 残 留物 的 产生 以及 对 最 终 铸 件 质 量 的 影 响 ，并 通 过 实际 发 动 机 缸 体进 行验 证 ，表 明 模 拟 值 与 实 际测 量值 基本 吻合 。
关 键 词 ：消失模 ；数值计算 ；泡沫分解 ；充 型能力
消失模铸造中泡沫塑料珠粒射料充填过程的数值模拟及其应用
ｕ ｉ ｇ Ｎｅ ｏ ’ ｗ． ｅ ｆ ｌ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｅ ｄ ｆ ｈ ｅ ｉ ｅ ｓｏｎ ｌ ｈ ｌ ｐ ｒ ｗａ ｉ ｕ ａ ｅ ｔ ｓ ｎ ｗｔ ｎ Ｓ ｌ ａ Ｔｈ ｌｎ ｒ ｃ ｓ ｆｂ ａ ｓ ｏ ｔ ｒ ｅ ｄ ｍ ｎ ｉ ａ ｅ ｌ ａ ｓ ｓ ｍ ｌｔ ｄ ｗｉ ｉ ｉ ａ ｓ ｔ ｈ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ．Ｌ ｗ ｏ ｐ ｃ ｉ ｎ ａ ｅ ｒ ｄｉｔ ｄ ｂ ｈ ａ ｃ ｌｔ ｎ ｉ ｉ ｏ ｄ ａ ｒ ｅ ｅ ｔｗｉ ｎ ｏ ｐｅ ｅ ｈ ｄ １ ｏ ｃ ｍ ａ ｔ ｒ ａ ｐ ｅ ｃ ｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｌｕ ａ ｉ ｓ ｎ ｇ ｏ ｇ ｅ ｍ ｎ ｔ ｉｃ ｍ ｌ ｔ ｏ ｏ ｈ
ｆｌ ｇ ａ ｅ ａ ｐ ｎ ｄ ｉ ｐ ｏ ｕ ｔ ．Ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｓ ｏ ｔ ｉｅ ｙ ｎ ｍｅ ｉａ ｉ ｕａ ｉｎ ａ ｄ ｗｉ ｈ ｉｉ ｒ ａ ｈ ｐ ｅ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｉ ｌ ｎ ｏｎ ｈ ｅ ｉｎ ｉ ｐ ｉ ｚ ｄ ｂ ｕ ｍ ｒ ｌ ｍ ｌｔ ｎ ｔ ｔ ｅ ｃ ｓ ｏ ｈ ｉ ｐｏ ｅ ｍ ｒｖ ｍｅ ｔ ｆ ｈ ｌ ｔｕ ｔ ｒ ． ｎ ｌ ｅｄ ｆ ｃ ｌ ｎ ｔｄ． ｎ ｅ ｍｏｄ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｆ ａｌ ｔ ｅ ｅ ｔＳｅｉ ａ ｅ ｏ ｔ ｉ ｙｈ ｉ ｍｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｌｓ ａ ： ｌｎ ｒ ｃ ｓ ； ａ ．ｏ ｉ ． ｈ ｓ ｏ ｎ ｍｅ ｉ ｌ ｉ ｕａ ｉｎ ｙｗｏ ｄ ：ｏ ｔ ｏ ｍ ｆｌ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｇ ｓｓ ｌ ｔ ｆ ｉｉ ｄ ｗｏ ｐ ａ ｅ ｆ ｗ； ｕ ｌ ｒ ｍ ｌｔ ａ ｃ ｓ ｏ
铸造充型过程数值模拟的研究进展及应用
程 中液 态金属 处 于层 流流 动 ，尚不 能指导 实 际工作 ．充型过 程数 值模 拟 的蓬勃 发 展 开始 于 ２ ０世 纪 ８ ０ 年 代末 期 ．１ ８ ９ ８年 ，Ｓｏ ｈ Ａ． ｔｅ ｒ Ｒ． 等人在 流体 计算 中引入 了能量 守恒 方 程 ，开 展 了流 场 、温 度 场 的耦 合 模拟 ，在 开发 出 的充型 过程流 动计 算模 型 中考虑 了传热 问题 ．在这 一 时期 ，国 内外也 有许 多 学者 对
Ｏ 引 言
随着计算 机 技术 的飞 速发 展 ，铸 造工 艺研 究进 入 了计算 机 时代 。利用 高性 能计 算机 ，铸 造工 作 者
可 以对 铸造 全过 程进 行模 拟仿 真 ，在实 际生 产之前 验 证或优 化所 采用 的铸 造工 艺参 数 ，克 服 了铸 造 业
长期存 在 的试制 周期 长 、铸件成 本 高 、质 量难 以控 制 等缺点 ，对 铸造 结果 和缺 陷基 本可 以做 到 “ 未铸
砂 眼等 都是在 充 型不利 的情况 下 产 生 的＿ ．然 而 由于本 身 的复 杂 性 ，与 凝 固过 程 相 比 ，充 型 过 程 计 ２ Ｊ
算 机数 值模 拟技术 的起 步较 晚 ．长 期 以来 人们 对 充型 过程 的把握 和控 制 主要是 建立 在大 量 的试验 基础 上 的经 验准 则 Ｊ ．从 ２ ０世纪 ８ ０年 代开 始 ，在此领 域进 行 了大量 的研 究 ，在数 学模 型 的建立 、算 法 的 实 现 、计算效 率 的提 高以及 工程 实 用化方 面 均取得 了重 大 突破 ｌ ． ４ ｊ
先知 ”和 “ 防患 于未 然 ” ．因此 可 以大 大缩 短工 艺试 验 周期 、确 保 铸 件质 量 、提 高工 艺 出 品率 、降低
消失模铸钢件数值模拟研究的开题报告
消失模铸钢件数值模拟研究的开题报告一、论题背景消失模铸造常常应用于工程领域中的铸钢件生产中，它具有生产效率高、铸件精度高的优势。
但是，消失模铸造过程中存在一些不可避免的问题，如气孔、缩孔等缺陷。
这些缺陷会影响铸钢件的性能和使用寿命，因此有必要进行相关研究，以优化消失模铸造工艺和提高铸钢件质量。
二、研究内容本研究主要采用数值模拟方法，对消失模铸造过程中的钢水流动、固化过程进行建模和仿真，并对铸钢件中的缺陷进行预测和分析。
具体来说，本研究将采用以下步骤：1. 基于计算流体力学（CFD）方法，建立数值模型，模拟钢水在消失模中的流动情况，分析铸造过程中的液态金属成形和固化过程。
2. 同时，利用有限元分析（FEA）方法，建立数值模型，分析消失模铸造过程中金属的成分变化和温度分布等。
3. 对消失模铸钢件中的缺陷进行预测和分析，如气孔、缩孔等，以分析其形成机理和影响因素。
4. 根据数值模拟结果，分析并提出优化消失模铸造过程的建议，以提高铸钢件质量。
三、研究意义1. 通过数值模拟方法，对消失模铸造过程中的物理现象进行深入研究，可以揭示消失模铸造过程中铸钢件中缺陷形成的机理，为优化消失模铸造提供依据。
2. 通过数值模拟方法，可以预测铸钢件中的缺陷情况，设计出更合理、更优化的生产工艺，最终提高铸钢件的质量和性能。
3. 本研究的成果将为消失模铸造工艺的改进提供参考，并可推动相关领域的发展。
四、研究方法本研究将采用有限元分析和计算流体力学的数值模拟方法。
首先，利用SolidWorks等工具绘制出铸型和模具，并对其进行三维建模和网格化处理。
然后，通过CFD模拟软件模拟钢水流动和金属凝固过程，并利用FEA模拟软件分析实验结果，对铸钢件中的缺陷进行预测和分析。
最后，根据分析结果提出优化建议。
五、研究计划1. 阶段一：文献调研和建模设计（2个月）2. 阶段二：数值模拟和分析（8个月）3. 阶段三：结果分析和优化建议（1个月）4. 阶段四：论文撰写和答辩（2个月）六、成果预期本研究的预期成果为：1. 在消失模铸造领域中，对钢水流动和凝固过程进行数值模拟和分析，提出新的预测和分析方法，促进铸造工艺的改进和优化。
衬板铸件消失模充型过程的数值模拟
第 ４期
太
原
科
技
大
学
学
报
Ｖｏ ． Ｎｏ ４ １３１ ．
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２１ ０ ０年 ８月
Ｊ ＲＮＡ Ｆ ＴＡ ＹＵ ＯＵ Ｌ Ｏ Ｉ ＡＮ ＵＮＩ ＥＲ Ｉ Ｙ Ｏ Ｃ Ｅ Ｅ ＡＮＤ Ｅ ＨＮ ＯＧＹ Ｖ Ｓ Ｔ Ｆ Ｓ Ｉ ＮＣ Ｔ Ｃ ＯＬ
ｔ Ｊ ． ｒ ｓｃ ｏｓｏ ｔｅ ｎｔｕｅｏ Ｍｅｓｒｍ ｎ ａｄＣ ｎｒ ，０ ３ ２ （ ） ４ ３ ０ ｅ ］ Ｔａ ａｔ ｎ ｆｈ ｓｔｔ ｆ ａｕｅ ｅｔ ｎ ｏｔ ｌ２ ０ ，５ ５ ：３ ４５ ． ｍ［ ｎ ｉ Ｉ ｉ ｏ ［ ］ 庞启洋 ， ６ 邵雪卷 ， 张井岗． 基于 ｄ Ｐ Ｃ Ｓ Ａ Ｅ的双闭环直流调速系统［ ］ 太原科技大学学报 ，０ ８ ２ （ ） ３３３５ Ｊ． ２０ ，９ ５ ：６ －６ ． ［ ］ 王书 ， ７ 毕效辉 ， 张琦． 基于 ｄ Ｐ Ｃ Ｓ Ａ Ｅ的过程控制算法研究［ ］ 微计算机信息．０ ７ ２ （ ）５ －４ Ｊ． ２０ ，３ ６ ：２５ ．
文章编 号 ：６ ３— ０７ ２ １ ０ ０９ ０ １７ ２５ （００）４— ２２— ４
衬 板 铸 件 消 失 模 充 型 过 程 的 数 值 模 拟
匡利 华 ， 永 堂 ， 建 华 李 付
（ 太原科技 大学材 料科 学与 工程 学 院 ， 太原 ００ ２ ） ３０ ４
摘 要 ： 用 Ｐｏ ａｔ 运 ｒＣ ｓ软件进行数值模拟 ， 考察 了衬板 实型铸 造的充型特 点 ， 得到 了衬板铸件 充型过
收 稿 日期 ：０ ９０ －４ ２ ０ －８２
基金项 目： 山西省 自然科学基金 （０ ７ １０ ６ ２ ００ １５ ）
铝合金铸造充型凝固数值模拟的研究现状与发展
金属铸锻焊技术 Casting ·Forging ·Welding上半月出版随着计算机技术的飞速发展 , 铝合金的铸造发展步入了计算机数值模拟时代。
利用高性能的计算机 , 铸造工厂和工程师可以对铝合金铸造过程进行仿真模拟 , 在实际生产前对铸造工艺参数进行验证或优化 , 对铸造结果和缺陷可以做到预先的了解 , 从而可以大大缩短工艺试验周期、确保铸件质量、提高工艺出品率、降低生产成本和废品损失 , 对实际生产有着极高的使用价值 [1]。
铝合金铸造过程中的充型凝固过程对产品的质量和性能起着至关重要的作用 , 国内外的学者经过数十年的研究 , 取得了很大的进展。
1铝合金铸件充型过程数值模拟与算法铝合金的铸造缺陷如浇不足、卷气、缩松缩孔等都与液态金属的充型过程有关 , 因此对充型过程进行数值模拟非常必要。
金属液充型过程的流动过程非常复杂 , 准确描述金属液的流动是对流场进行模拟的关键 , 为此国内外的学者提出了很多有意义的计算方法 , 以期能够准确地对金属液的充型流动进行描述 , 最终达到对过程分析的目的。
从 20世纪 60年代开始 , 国内外学者对铸件的充型过程进行了大量的研究 , 在数学模型的建立、算法的实现、计算效率的提高以及工程使用化方面均取得了重大突破 [2]。
1972年由 Minnesota 大学的 Patankar 和 Spalding 提出了 SIMPLE 算法 , 该算法是对利用质量守恒方程使假定的压力场能不断地随迭代过程进行的改进 , 在不可压缩流体的动量方程数值铝合金铸造充型凝固数值模拟的研究现状与发展康道安 1, 杨屹 1, 吴敏 2, 邵京城 2, 卢东 1, 曾斌 1(1.四川大学制造科学与工程学院 , 四川成都 610065; 2. 湖北 3611机械厂 , 湖北襄樊 441002摘要 :铸造过程的计算机数值模拟是当前重要的研究方向 , 而铸件的充型凝固过程是整个模拟过程中的难点之一。
消失模铸造充型过程的数值模拟分析
消失模铸造充型过程的数值模拟分析
彭静;郭玲宏
【期刊名称】《成都纺织高等专科学校学报》
【年(卷),期】2012(029)003
【摘要】应用计算机数值模拟技术对消失模铸造充型过程仿真，对充型过程中真空度的变化进行分析，研究充型过程中附壁效应、裹气和反喷缺陷的产生过程及原因。
【总页数】4页(P5-7,16)
【作者】彭静;郭玲宏
【作者单位】成都纺织高等专科学校机械系,四川成都611731;成都纺织高等专科学校机械系,四川成都611731
【正文语种】中文
【中图分类】TG249.5
【相关文献】
1.消失模铸造充型过程数值模拟的国内外研究现状 [J], 陈亚娟;刘瑞祥;陈立亮
2.消失模铸造与普通铸造充型过程特点的数值模拟对比分析 [J], 俱英翠;李日;刘宏伟;马军贤;刘军利;付宏江;郑晋宝
3.消失模铸造充型过程的数值模拟 [J], 常庆明;黄乃瑜
4.消失模铸造充型过程数值模拟 [J], 袁子洲;仇珊;匡毅
5.基于人工神经网络的消失模铸造充型过程数值模拟 [J], 禹建丽;周丽红;禹建华
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