铸件三维有限差分网格剖分技术研究

在分析三维STL文件格式数据结构的基础上，详细介绍了网格剖分技术。在处理奇异点方面采用了合理的方法来避开，所生成的三维直角六面体网格为金属凝固数值模拟采用有限差分法计算提供了铸件和铸型实体的空间位置信息，并给出适用于任意复杂铸件形体的三维网格剖分程序，通过实际应用证明了程序的实用性。     

金属凝固数值模拟可视化中OpenGL的应用研究

金属凝固数值模拟可视化需实现铸件／铸型实体网格的透视、平行投影图和剖面图等图像的绘制。以OpenGL图形库为基础，应用对编程工具的环境设置，图形在视图的中心显示，剖切面网格的选择显示，快速显示列表的设计等相关技术，可实现网格绘制、实体显示、实体旋转、动态剖切等功能。正确应用OpenGL技术能高质量、快速地绘制出铸件／铸型实体网格的图形和图像。     

金属凝固模拟程序网格剖分模块技术研究

网格剖分是金属凝固模拟程序的重要功能，其生成的三维直角六面体网格为运用有限差分法进行数值模拟计算提供铸件和铸型等实体的空间位置信息。网格剖分模块的关键技术有：STL切片法；将切割面偏移微小量，避免处理奇异点；网格(实体)经过变换矩阵实现轴测投影以及单个网格的可见面判断，整体网格的画家算法消隐观察等。经验证，这些技术的应用能高效地实现网格剖分的功能并可直观地显示网格剖分的结果。     

复杂铸件的实体造型及网格自动剖分技术

提出了采用交互方式读取由ＡｕｔｏＣＡＤ软件绘制的二维铸造工艺图以生成基本体素数据文件,通过对基本体素进行网格剖分,建立起适用于铸件凝固模拟需要的三维实体。给出了自动剖分的原理和采用面向对象技术编制自动剖分程序的方法。编制的前处理软件剖分速度快,剖分网格数可超过１０００万。通过一个大型复杂铸件的造型实例,证明了该方法的可靠性和实用性。     

金属凝固数值模拟网格可视化技术研究

可视化技术是金属凝固数值模拟系统开发的重要技术。对于铸件温度场、充型过程的流场以及铸件应力场显示中的大量均匀或非均匀网格，应用OpenGL和MFC技术，通过网格几何尺寸数据的计算、坐标系移动和复位、边界网格的相邻网格关系判断及温度分范围的三原色处理方法，可迅速、优质地绘制铸件／铸型几何实体图、网格剖分图、铸件轮廓图和颜色温度图。     

用直接差分法实现铸件凝固进程三维数值模拟及软件研究

选择Ｉ－ＤＥＡＳ软件为前处理平台，实现铸件三维实体造型和自动剖分；解决了Ｉ－ＤＥＡＳ软件与主计算程序的数据接口；采用直接差分法编制了适用于各种多材质复杂铸件三维凝固模拟的通用程序；对不规则剖分单元，采用变时间步长技术，大大提高计算效率，在后处理程序中，可对铸件任意剖分，直观地显示铸件任意部位不同时刻的温度场；采用插值技术，实现彩色图像模拟温度场的色彩平滑过渡。     

精密铸造三级动叶片缩松和缩孔缺陷的预测

采用SolidEdge造型软件和SRIFCast网格剖分软件作为前处理平台 ,实现了三级动叶片三维实体造型及非均匀网格的自动剖分。开发了铸件三维充型过程流体流动与传热的耦合模拟计算机程序。利用XUE判据和Niyama判据对三级动叶片凝固过程中缩松和缩孔缺陷的出现位置进行了预测。结果表明 :XUE判据能够准确预测三级动叶片铸件中缩松和缩孔缺陷出现的位置 ,对实际生产有一定的指导意义。     

铸件充型凝固过程数值模拟前后处理技术研究

本文介绍了在铸件充型凝固过程数值模拟前后处理中可能遇到的问题及其解决办法.采用Visual C 6.0编程语言开发出了基于STL文件的前后处理软件.完成了对三维实体的快速、准确的有限差分网格剖分,并利用OpenGL技术实现了对STL实体和剖分后的网格实体的正确显示和变换,以及充型凝固过程中温度场和速度场的动态显示.实际应用验证了该技术的实用性和有效性.     

复杂铸件的三维实体造型及自动剖分

介绍了三维实体造型和变步长网格自动剖分的实用计算机造型方法，这种方法采用了２１类基本形体的数学描述，以此组合形成复杂的铸件形体，比起手工剖分或２－１／２维剖分方法显著提高了描述形体的准确性和工作效率。     

复杂铸件凝固的三维有限元数值模拟

论述了复杂铸件凝固的三维有限元数值模拟方法。详细讨论了铸型、铸件使用4结点4面体单元剖分时的有限元控制方程建立过程。作用6结点5面体单元连接铸件与铸型的单元,真实反映铸件与铸型之间的传热现象。     

铸造过程数值模拟三维非均匀网格自动剖分技术研究

有限差分法广泛用于铸造过程中流场和温度场等的模拟,对复杂模拟对象的三维网格任意自动划分对软件用户来说十分重要.本文在传统的均匀剖分算法基础上,研究了针对STL文件模型的分区非均匀剖分算法,并用程序代码实现.对实际模型的应用研究表明,采用非均匀网格剖分技术可以减少模拟网格数量,节省网格剖分所需时间,特别是由于计算单元大大减少,从根本上提高了数值模拟效率.     

1种新的模拟铝合金铸态组织的随机性方法

采用1种新的随机性模拟方法并与宏观传热过程相耦合，对铝合金的微观组织进行了模拟研究。计算中采用了简化的枝晶形状。建立了简化的枝晶形状的物理与数学模型，并提出了1种形状函数来描述晶粒的外部轮廓。基于简化的晶粒形状，采用坐标变换技术来描述过冷液相中晶粒的生长过程及其对周围节点的捕获过程。连续形核模型被用来处理异质形核现象，在生长模型中则考虑了枝晶尖端生长动力学和择优生长方向。开发了等轴晶生长的模拟程序，并进行了二维计算。进行了浇注金属型和砂型试样的模拟验证实验。结果表明，对两种不同的工艺，所得到的晶粒组织不同，金属型铸造时得到的晶粒尺寸较小，砂型铸造的较大。模拟结果与金相观察结果相符。     

电磁搅拌下连铸方坯凝固组织模拟

运用ProCAST软件对连铸方坯凝固过程进行仿真模拟,同时利用CAFE模块对连铸坯凝固组织进行预测,模拟结晶器有无电磁搅拌条件下连铸坯凝固组织。仿真结果表明,电磁搅拌明显缩小柱状晶区、增大中心等轴晶区;对结晶器有无电磁搅拌条件下实际生产的连铸坯组织对比分析,证明模拟结果与试验结果吻合。     

重卡轮毂铸造工艺改进

介绍了重卡轮毂铸件的结构特点以及在粘土砂水平造型线上生产的难点,并对先期工艺方案进行了分析,参照传统工艺,在法兰处设置两个冒口进铁,结果铸件热节处缩孔、缩松缺陷严重,缩孔集中在冒口侧铸件厚大部位.通过CAE铸造模拟软件进行充型模拟和凝固模拟,按照顺序凝固原则,改进冒口颈设计,延长冒口补缩有效时间,解决了铸件的缩孔问题.     

Simulation of low carbon steel solidification and mold flux crystallization in continuous casting using a multi-mold simulator

An inverted water-cooled multi-mold continuous casting simulator was used to investigate initial solidification of low-carbon steels and crystallization of mold flux. Embedded mold thermocouples showed characteristic temperature profiles dependent on parameters including casting speed, oscillation frequency, and stroke. Higher maximum temperatures for thermocouples at higher casting speeds, higher frequencies, and lower stroke lengths were observed. The surface of the as-cast steel strips showed oscillation marks similar to those of industrially cast slabs and higher casting speeds resulted in shallower oscillation marks. The measured pitch agreed well with the theoretical pitch suggesting the multi-mold simulator to be a cost-effective alternative to pursue fundamental studies on initial solidification in the mold. Analysis of the mold flux taken between the copper mold and solidified steel shell showed highly dendritic uni-directional crystallization occurring within the flux film suggesting that the heat transfer direction is dominantly horizontal towards the water-cooled copper mold. In addition, the solidified flux located at the upper to lower part of the mold suggested morphological differences in the size and shape of the crystalline phases indicating that crystallization ratio can increase depending upon the retention in the mold and subsequently decrease radiative heat transfer as the flux traverses down the mold.     

Computer simulation for centrifugal mold filling of precision titanium castings

Computer simulation codes were developed based on a proposed mathematical model for centrifugal mold filling processes and previous computer software for 3D mold filling and solidification of castings (CASM-3D for Windows). Sample simulations were implemented for mold filling processes of precision titanium castings under gravity and different centrifugal casting techniques. The computation results show that the alloy melt has a much stronger mold filling ability for thin section castings under a centrifugal force field than that only under the gravity. A "return back" mold filling manner is showed to be a reasonable technique for centrifugal casting processes, especially for thin section precision castings.