基于有限差分网格的发动机缸体铸件热应力模拟

对发动机气缸体铸件从浇注完到开箱落砂后的铸造过程应力场进行计算机数值模拟.为了实现形状复杂铸件的热应力分析,应用了有限差分网格向有限元网格的转换方法,得到缸体的有限元模型,并将该模型与经过大量简化后直接剖分得到的有限元模型进行了比较.在此有限元模型的基础上,采用FDM/FEM集成铸件热应力分析系统实现了对发动机缸体铸件热应力分析,模拟结果和实际生产情况相吻合.     

基于有限差分网格的铸件热应力分析

提出了有限差分网格向有限元网格转换的方法,进而在该有限元模型基础上采用FDM/FEM集成铸件热应力分析系统实现了铸件的热应力分析。采用典型的应力框试件,将该方法计算结果和直接剖分得到的有限元网格基础上的计算结果进行了对比,结果表明该方法是可行的。     

有限差分网格温度载荷向有限元网格的转换

通过对有限差分及有限元网格的零件外形及节点温度的双重检测,开发了有限差分网格温度载荷向有限元网格转换的接口软件,从而可利用现有的商业软件实现温度场后处理显示,以验证所开发模拟软件的正确性.     

基于有限差分网格的凝固模拟后处理研究

阐述了铸件凝固过程数值模拟后处理的一些设计思想和实现方法。根据有限差分网格的特点，提出简便的“表层网格单元可见面提取”算法进行消隐以显示三结实体及其温度场，提高了显示速度。提出了一套基于有限差分网格的任意剖面求取及其温度场显示方法。实践证明，提出的算法可以快速地完成大量网格数据的显示和处理。     

铸件三维有限差分网格连通性自动检测

介绍了有限差分网格剖分中存在的误差，误差和剖分精度有关，由误差带来的型腔不连通，会使模拟失败或得到错误的结果；对由该误差引起的型腔连通性进行了探讨。通过对连通区域进行递归算法提出了对剖分后型腔连通性进行检测的方法。     

基于IDEAS的三维有限差分网格自动剖分

在分析ＩＤＥＡＳ数据结构的基础上,采用端点排序和扫描线填充算法开发了适用于任意复杂形体的有限差分网格自动剖分程序。通过实际应用证明了程序的实用性。     

基于有限差分非规则边界网格剖分技术

有限差分法广泛用于铸造过程中流场和温度场的模拟,而对复杂实体进行更为准确、快捷的三维网格划分对铸造过程模拟十分重要.本文在传统FDM结构化网格剖分算法基础上,开发出对实体边界区域采用20点坐标定义的不规则凸多面体网格进行离散的非规则边界网格剖分程序.剖分实例证明,这种剖分算法可以为大型、复杂的铸件铸造过程数值模拟提供更为准确的计算网格,可有效地消除传统有限差分剖分算法阶梯型边界网格近似边界区域所引起的计算误差.     

有限差分问题的变网格技术

本文针对有限差分问题中的均匀网格技术存在的弊端提出了变网格技术，并提出了区分粗细网格的假设与原则，给出了区分粗细网格在算法上实现的流程图。     

凝固模拟有限差分问题中的图形图像技术

阐述了可视化技术中基于差分单元的形体表达、旋转变换以及图形消隐等方面的技术要点,推出了任意位置、任意角度剖切的剖视剖面技术,介绍了在实用商品软件中实现动态演示所必须的动画剪辑、动画合成以及动画播放等环节的技术思想,介绍了表现凝固相变、温度分布、流动、压力等多种物理场及其变化的技术。     

有限差分问题中的变网格技术

本文针对有限差分问题中的均匀网格技术存在的弊端提出了变网格技术,并提出了区分粗细网格的假设与原则,给出了区分粗细网格在算法上实现的流程图。     

铸件三维有限差分网格自动剖分技术

本文在分析三维ＳＴＬ文件格式数据结构的基础上,分析了建立拓扑结构的优点并提出了建立拓扑结构关系的方法,并建立了快速优化分层算法,从而大大提高了铸件三维有限差分网格自动剖分的速度和效率,开发了能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。     

金属基复合材料成型时熔融金属凝固过程的有限元分析

采用有限元方法,对熔渗到陶瓷预置体内的金属凝固过程进行有限元分析,得到了不同时刻时,材料内部的温度场及预应力场.结果表明,由于金属和陶瓷传热系数的差异,随着凝固过程的进行,材料内部温度场呈现出由外向内的非线性变化趋势,而预应力逐渐减小.     

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。     

一种有限元网格节点编号的优化算法

为提高有限元的计算效率,减少计算数据所需在存储量,提出节点编号优化算法。通过对在网格半带宽最小时的节点排列的一些特征进行分析,从其中归纳出3条规律,通过算例验证了该规律的正确性和可靠性。结果表明,对于任意划分的有限元网格,利用该方法对节点重新编号,可得到较小的半带宽值,节省了计算机的内存空间,提高了计算效率。     

压铸件凝固温度场有限元分析的实验验证

为了验证盒形压铸件凝固温度场有限元分析计算结果的真实可靠性,采用与有限元分析相同的工艺参数进行实验。结果表明,盒形压铸件的有限元分析计算结果合理,证实只要相关参数设置合理,有限元分析计算的结果仍然是真实可靠的。     

复杂铸造工艺装配体有限元网格划分关键技术研究

铸造CAE技术是预测铸造缺陷、改进铸造工艺的有效方法,但其应用推广仍受到有限元网格划分技术的制约,许多复杂铸造工艺因为无法顺利地生成出合格的有限元网格而不能进行铸造CAE计算分析。本文提出了一种适用于任意复杂铸造工艺的有限元网格生成方法,并详述其中用到的关键技术和方法,包括隐式曲面几何描述方法、有限元网格尺寸智能化计算方法,以及有限元网格自动生成和网格质量优化方法。基于此算法,开发了有限元四面体网格划分前处理模块,能够为复杂铸造工艺的几何模型一键生成合格有限元网格,为铸造CAE技术的进一步推广和应用提供重要的技术保障。     

基于有限元CAE的回转体零件凝固工艺数值优化

根据有限元CAE对回转体铸钢件的凝固进程进行了数值模拟。通过CAE反馈信息进行了凝固工艺的数值优化设计。模拟表明，按照传统比例法设计的冒口能够保证铸件质量，但冒口数目多，工艺出品率偏低。通过减少冒口数目并适当设置冷铁，既消除缺陷，又提高出品率。通过模拟优化的实施，预测工艺出品率将提高12％。     

基于有限元模拟的铸钢车轮凝固工艺优化

根据有限元模拟原理,基于ANSYS软件环境对机车车轮大型铸钢件的凝固进程三维非稳定温度场进行了数值模拟.通过有限元模拟的反馈信息进行了铸件凝固工艺的优化设计.模拟结果表明,按照传统的比例计算法设计的冒口系统能够保证铸件产品的质量,但冒口数目多,铸件工艺出品率偏低.如果单纯减小冒口尺寸以提高工艺出品率,则车轮铸件的顺序凝固条件将会受到破坏,导致缩孔缩松缺陷产生.通过减少冒口数目并设置冷铁,则可通过冒口和冷铁的联合作用,既保证无缺陷凝固工艺过程的实现,又能提高工艺出品率.通过模拟优化的实施,预测工艺出品率将提高12%.     

铝合金铸造凝固过程有限元模拟的神经网络优化

应用神经网络优化了铝合金铸造凝固有限元模拟(FEM)过程,使得CPU时间最小化.在优化中,通过粗化FEM网格减少CPU时间.模拟精度降低的代价通过神经网络拟合机制来补偿.拟合机制由自适应学习率-动量因子的误差反向传播改进算法来实现.FEM模拟的控制方程是基于焓变的Fourier导热方程.模拟结果为开模循环周期20 s的温度场,几何中心与浇道等铸件特定部位的温度-时间曲线.本工作证实了对凝固FEM技术实施神经网络优化的可行性.