微机在铸造工艺与设备中的应用第二讲微机在液态金属充填型腔和铸件凝固过程数值模拟中的应用(1)

温度场数值模拟是铸造过程仿真技术的重要方面之一。有限差分方法是凝固过程温度场解析的常用数值计算方法。基于温度场分析结果的铸件缩孔缩松预测可以优化铸造工艺设计。商品化软件的开发，除依赖有效的分析计算，也依赖良好的界面和前后处理功能。随着计算机技术的发展，微机在温度场数值模拟中的应用获得了迅速的发展     

铸造过程数值模拟中的网格技术

网格技术是铸造过程数值模拟技术的重要组成部分,是实现铸造过程数值模拟的瓶颈,其发展对于数值计算效率和计算精度的提高起着不可估量的作用。本文主要对铸造过程数值模拟中生成网格时所依赖的数值算法和以网格的构造特点为基础的网格分类进行了总结,着重阐述了适体网格技术在铸造过程数值模拟中的发展及其应用,并对铸造过程数值模拟中网格技术的进一步研究发展进行了展望。     

连续铸造凝固过程数值模拟的研究进展

介绍连续铸造凝固过程数值模拟的研究内容，包括连续铸造结晶器区的流场、温度场数值模拟和流场、温度场、浓度场三场耦合数值模拟以及新型连铸技术数值模拟的研究概况，提出连续铸造数值模拟的发展方向。     

铸件三维温度场及热应力场数值计算及实验研究

铸造系统凝固过程温度场、热应力场数值计算正在推动铸造业的发展。对铸件三维温度场、热应力场有限元模型进行分析,建立了基于ANSYS软件的铸件三维温度场及热应力场分析程序,并对应力框进行模拟,计算结果与实测值吻合。表明用数值计算法分析铸件凝固过程的温度场、热应力场是行之有效的。     

微机在铸造工艺与设备中的应用：第二讲 微机在液态金属充填型腔…

充型过程数值模拟是通过分析液态金属的流动状态，以优化浇冒口系统设计，防止或减轻吸气、氧化、侵蚀冲击等造成的铸造缺陷，是铸造仿真技术的重要方面之一。微机组织模拟是当前铸造工艺过程仿真领域的前沿课题，通过分析铸件凝固组织，以更好地控制工艺条件，最终获得力学性能良好的铸件。     

镁合金压铸件凝固过程计算机模拟

分析了压铸工艺的特点以及压铸过程数值模拟软件的要求，利用铸造过程分析软件模拟镁合金压铸件凝固过程的温度场，基于温度场分析结果，预测在铸件凝固时形成缩孔、缩松等缺陷的位置及分布，优化铸造工艺设计。     

铸造充型过程的数值模拟研究现状及发展

铸件充型过程计算机模拟仿真是铸造学科发展的前沿领域.分析了国内外铸造充型数值模拟的发展过程以及目前应用的最前沿数值模拟方法,论述了铸造充型模拟的数学模型、计算方法和实验验证方法,并提出了数值模拟现存的主要问题,阐述了充型过程数值模拟的发展趋势.     

低压铸造过程充型模拟简化模型的研究

为了提高低压铸造充型过程数值模拟的计算效率，根据低压铸造中充型的特点，提出了一种简化的充型过程数值模拟的数学模型。用铝合金轮毂铸件进行了充型过程的模拟验证，模拟结果与原有的非简化算法的模拟结果进行对比表明，采用该简化算法有效地提高了计算效率，所得温度场分布和不同时刻的充型形貌与采用原有的非简化算法所得结果基本一致。     

基于ANSYS的低压铸造铸件有限元数值模拟

利用有限元软件ANSYS,在对低压铸造过程流场和温度场深入分析的基础上,合理地设置初始条件和边界条件,打破“瞬时充型”的假设,耦合计算了低压铸造盘体铸件充型过程中流场和温度场,并将温度场的模拟结果与实测结果进行比较。结果表明．模拟结果与实测结果相符。盘体铸件的数值模拟将为后续此类低压铸件数值模拟提供参考。     

有限元法铸造凝固过程数值模拟关键技术研究

对铸造过程数值模拟关键技术进行了研究并进行SIMU-CAST铸造凝固过程模拟软件研发,软件能基于有限单元法进行凝固过程温度场、缩孔缩松等铸造缺陷的数值模拟。模拟过程充分考虑材料和边界条件等模拟参数的非线性特征,并考虑结晶潜热的处理。最后,对所开发软件计算的铸件凝固过程情况和国外Pro CAST商用铸造有限元分析软件计算结果及趋势进行对比,并结合实验结果进行分析。软件计算结果准确性及计算精度较高,铸件缩孔缩松预测结果基本准确,分析计算结果能满足工程实际应用,并在工厂实际浇铸生产应用中取得了良好效果。     

大型铸钢件凝固过程数值模拟

铸钢件凝固收缩大,铸造工艺复杂,进行凝固过程计算机模拟十分必要.本文基于有限差分法建立铸钢件凝固过程传热计算的数学模型,开发铸钢件凝固过程三维温度场数值模拟分析软件.利用该软件计算了大齿轮毛坯铸钢件凝固过程的温度场,结果与实际情况吻合较好.     

基于计算机仿真分析的气缸套离心铸造研究

建立了气缸套离心铸造凝固过程的数学及物理模型,阐述了离心铸造凝固的数值分析的方法,利用计算机进行数值模拟求解得到气缸套离心铸造过程中的温度场、液固相分布及缩孔缩松状况。由模拟结果总结了气缸套凝固规律,为气缸套的铸造工艺优化设计提供了数值依据。     

铸造过程数值模拟关键技术研究及软件开发

对铸造过程数值模拟关键技术进行了研究并进行SIMU-CAST铸造凝固过程模拟软件开发,软件能基于有限单元法进行凝固过程温度场,缩孔、缩松等铸造缺陷的数值模拟。模拟过程充分考虑材料和边界条件等参数的非线性特征,并考虑结晶潜热的处理。最后对所开发软件计算的铸件凝固过程情况和ProCAST软件计算结果进行对比,并结合试验结果进行分析,发现软件计算结果准确性及计算精度较高,铸件缩孔、缩松预测结果基本准确,能满足工程实际应用要求。     

大型铸件凝固过程的温度场数值模拟

以有限元软件ANSYS为计算平台,建立了某机床电机座大型铸件的三维有限元模型.通过对机床铸件铸造凝固过程进行三维瞬态温度场数值模拟,得出了铸造凝固过程中温度场的变化规律.模拟结果与实际情况吻合很好.     

基于FEPG平台的铸造凝固过程数值模拟软件研发

基于FEPG开发平台的元件化程序设计方法和代码生成技术,采用并行有限元自动生成系统PFEPG进行铸造过程数值模拟有限元程序的开发。开发了模拟铸件凝固过程中温度场变化、固相率场和铸件缺陷预测的铸造过程有限元数值仿真软件。与同类分析软件ProCAST的计算结果及试验测量结果进行对比,结果显示,所开发软件计算结果准确性及计算精度较高,铸件缩孔缩松预测结果基本准确,分析计算结果能满足工程实际应用。     

微机在铸造工艺与设备中的应用 第二讲 微机在液态金属充填型腔和铸件凝固过程数值模拟中的应用(2)

充型过程数值模拟是通过分析液态金属的流动状态，以优化浇冒口系统设计，防止或减轻吸气、氧化、侵蚀冲击等造成的铸造缺陷，是铸造仿真技术的重要方面之一。微机组织模拟是当前铸造工艺过程仿真领域的前沿课题，通过分析铸件凝固组织，以更好地控制工艺条件，最终获得力学性能良好的铸件。     

单晶叶片铸造过程中界面换热系数的确定

为有效提高铸造数值模拟的准确性,以单晶空心涡轮叶片为典型件,设计试验方案,采用钨铼热电偶进行温度场数据采集工作.通过实测温度场、数值模拟温度场与界面换热系数反向求解相结合的方法,得出界面间换热系数随时间变化的经验公式.通过逆运算,得到较为精确的涡轮叶片铸造过程界面换热值.结果表明,铸造过程数值模拟精度得到了有效提高.     

铸铝件凝固过程三维瞬态温度场的数值模拟

采用有限元数值算法，针对一具体铝合金砂型铸造工艺，充分考虑材料和边界条件等参数的非线性特征，使用等价比热容法处理结晶潜热，对凝固过程进行了三维瞬态温度场的数值模拟。通过铸造测温实验，得到了不同位置的测温曲线，且每个位置的测温曲线与相应的计算温度曲线基本吻合，从而证明数值模拟的精度和有效性；对于各测温点的计算温度与测量温度的偏差情况，从测温误差和有限元模型两方面进行分析，提出降低热电偶测温误差和提高数值模拟精度的具体措施。     

数值模拟技术在摇枕铸造工艺设计中的应用

利用数值模拟软件ZCAST,计算摇枕铸件充型和凝固过程中的速度场和温度场,发现铸造工艺设计过程中可能存在的问题.通过数值模拟研究和实践验证表明,采用数值模拟技术,可以有效提高铸造工艺设计的水平,减少或简化试验,对于提高铁路货车铸件结构和工艺设计质量以及节约研发成本都有着重要的指导意义.     

基于有限元法的多材质铸造温度场模拟软件开发

以瞬态傅里叶导热微分方程为基础,提出了一种处理多材质铸造过程边界条件的通用化方法,自主开发了基于有限元法(FEM)的多材质铸造过程温度场数值模拟软件。计算了工字型件空冷过程温度场以及多材质复杂铝合金铸件凝固过程温度场,并与ANSYS以及华铸CAE的模拟结果进行了对比。对比结果表明,空冷过程的温度场的最大相对误差为2.130‰,凝固过程温度场的最大相对误差约为2.064%,验证了温度场程序的正确性以及可靠性。