基于MATLAB平台有限单元法的铸造热应力数值模拟

采用有限单元法(FEM)对铸件凝固过程热应力场进行了三维数值模拟研究,开发了基于MATLAB平台的FEM铸造热应力场模拟程序,采用典型应力框试件对所开发的算法和程序进行了算例验证,并与采用商品化软件ANSYS进行模拟的结果进行了对比,二者吻合良好.结果表明,所采用的算法及开发的程序能较好地预测铸件变形及热应力的集中位置.     

基于有限差分法的铸件凝固过程热应力场数值模拟的研究

基于有限差分法（FDM）对铸件凝固过程执应力场进行了三维数值模拟研究，开发了基于微机和Windows平台的通用FDM／FDM铸件热应力场数值模拟原型系统。并采用典型应力框试件和实际铸件对所开发的系统进行了验证同叶进行了涤注试验。并测量了试件的残余应力。结果表明该系统可以用来模拟铸件残余应力的形成和预测热裂产生的倾向。对铸造应力应变分析与传热分析使用同一FD离散模型，避免了采用不同模型进行热—力耦合分析时的结点匹配问题，减小由此产生的单元温度载荷传递误差；同时使得流动场、温度场、应力场数值模拟统一于差分格式下。     

铸件热应力场数值模拟

基于有限差分法(FDM)对铸造过程热应力场进行了三维数值模拟研究，并对标准应力框试件和箱体铸件进行了热应力场模拟，得到比较满意的结果。此方法使得铸件应力应变分析与传热分析使用同一离散模型，避免了FDM／FEM不同模型之间的节点匹配及单元温度载荷传递，能使流动场、温度场、应力场数值模拟统一采用差分格式。     

铸件凝固过程的温度场模拟及缩孔、变形和热裂缺陷的预测

本文以板锤铸件凝固过程温度场变化为研究对象，通过有限单元法，对铸件温度场进行模拟。基于模拟结果，采用温度曲线法和温度梯度法对铸件的缩孔进行预测，并结合温度—应力偶合对铸件的热变形和热裂缺陷进行预测。研究结果表明：对缺陷的预测情况与该产品实际生产结果完全相符，所以该数值模拟CAX技术在实际生产中完全可行。     

水轮机下环铸件凝固过程热应力模拟分析

采用数值模拟方法对水轮机下环铸件凝固过程中的应力场进行了模拟和分析。模拟中采用接触单元法处理铸件与砂芯之间力的作用,改进了传统的铸件/铸型边界条件处理方法。文中重点分析了下环凝固过程中准固相区的受力情况,根据准固相区受力特点建立了适当的热裂判据,对下环凝固过程热裂倾向性进行预测。实际生产结果与预测结果相符合。     

基于FDM/FEM联合的铸件凝固过程热应力数值模拟的研究

为了模拟铸件凝固过程的热应力场，开发了基于华铸CAE（FDM）和ANSYS（FEM）联合的铸件凝固过程热应力场数值模拟集成系统，并计算了应力框试件的应力和位移。应力框的变形模拟与公认结果符合较好，实现了FDM／FEM联合进行铸件凝固过程的热应力数值模拟，为进一步模拟分析热应力和进行热裂预测奠定了一定的基础。     

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。     

基于ANSYS的铸造过程热应力双向耦合模拟

为提高铸造过程温度场和应力场的模拟精度,开发了基于ANSYS的铸造过程热应力双向耦合模拟的FEM/FEM集成系统.系统使用接触单元处理铸件·铸型间的相互作用,采用一致的有限元网格模型模拟温度场和应力场,并实现了温度场-应力场的相互影响.最后使用该系统进行了应力框铸件的实例验算,模拟结果与实验结果吻合良好.     

CAE/ANSYS软件数值模拟技术在铸造热应力分析上的应用

为了减少铸造生产的过程中由于铸件结构等因素产生的变形和热裂现象,运用CAE/ANSYS软件数值模拟技术,采用接触单元法和自由模型法对铸造热应力进行模拟分析和计算,并对模拟结果的准确性进行验证。结果表明,接触单元法数值模拟结果更加接近实际铸造过程。     

铸件充型凝固过程数值模拟研究

概述了铸件充型及凝固过程数值模拟研究的最新进展。采用并行计算技术，对压铸充型模拟过程数值计算方法进行了改进。提出了用动态膨胀收缩累积法来预测球墨铸铁缩孔缺陷，在球铁件上进行了缩孔形成的模拟和工艺改进。采用的有限差分与有限元相结合的方法模拟铸件应力场。实现了有限差分温度载荷到有限元模型的自动转换与传递，并采用有限元法计算出铸件应力场。     

大规格7050铝合金圆锭熔铸工艺参数优化的数值模拟

采用某铝业公司提供的铸造工艺参数,基于温度场、应力场和流场三场的耦合系统研究了铸造工艺参数设置对熔铸过程的影响。结果显示,铸造速度对应力场影响非常大,而铸造温度、水流量对应力场的影响则不太明显。针对800 mm铸锭热裂问题,通过数值模拟对原工艺参数进行了优化。     

铸件凝固过程中热应力场及热裂的数值模拟研究分析

简述了铸件凝固过程数值模拟的研究现状 ,重点介绍了铸件凝固过程中热应力场及热裂数值模拟研究的方法和发展趋势 ;指出了基于流变学模型的热应力场和热裂数值模拟是今后的热点研究方向之一。     

两种不同约束条件下发动机缸体铸件热应力场的数值模拟

采用FDM/FEM集成热应力分析系统(其中采用铸造之星FT-STAR进行温度场计算,ANSYS进行热应力场计算,采用FT-STRESS进行有限差分网格向有限元网格转换和有限差分/有限元温度载荷转换),对某厂柴油机发动机缸体铸件进行从浇注到冷却至室温全过程的温度场、热应力场数值模拟,得到冷却变形情况及残余应力分布,并研究比较了将气缸处砂芯考虑为部分刚性,和将砂芯考虑为完全退让性的两种不同约束模拟方案对计算结果的影响。前者应力值和变形值远远大于后者的结果。     

Thermal stress analysis method considering geometric effect of risers in sand mold casting process

Solidification and fluid flow analysis using computer simulation is a current common practice. There is also a high demand for thermal stress analysis in the casting process because casting engineers want to control the defects related to thermal stresses, such as large deformation and crack generation during casting. The riser system is an essential part of preventing the shrinkage defects in the casting process, and it has a great influence on thermal phenomena. The analysis domain is dramatically expanded by attaching the riser system to a casting product due to its large volume, and it makes FEM mesh generation difficult. However, it is difficult to study and solve the above proposed problem caused by riser system using traditional analysis methods which use single numerical method such as FEM or FDM. In this paper, some research information is presented on the effects of the riser system on thermal stress analysis using a FDM/FEM hybrid method in the casting process simulation. The results show the optimal conditions for stress analysis of the riser model in order to save computation time and memory resources.     

铸件热应力及热裂的数值模拟研究

铸件在铸造凝固过程中热应力场及热裂的数值模拟在实际的生产实践中起着十分重要的作用。本文综合国内外对铸造凝固过程中热应力及热裂数值模拟研究的现状，结合中北大学铸造工程研究中心的实际情况，指出了今后的研究方向和重点：建立适合铸造过程应力场数值模拟的模型，采用有限元软件ANSYS实现铸件热应力场的模拟分析，并计算残余应力。     

挤压铸造铸件凝固过程热力耦合分析

用热力耦合方法分析了锌铝合金挤压铸造凝固过程中的温度场以及由此产生的应力、应变场.对传热系统模型中的对流、辐射边界条件和凝固潜热进行了处理.建立了热粘弹塑性有限元模型,用有限元软件进行数值计算分析,并给出了计算结果.     

挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟 Ⅱ.模拟计算及实验验证

基于本工作第Ⅰ部分建立的挤压铸造凝固过程热-力耦合数学模型及求解方法,开发了相应的模拟计算软件.基于Gleeble高温力学行为测试数据所得的本构关系,采用开发的软件对不同工艺条件下A356铝合金挤压铸造凝固过程进行了模拟计算,模拟结果与实验结果一致,表明所建立的模型对挤压铸造过程热和力的分析是正确的.     

THERMOMECHANICAL MODELING OF SOLIDIFICATION PROCESS OF SQUEEZE CASTING II. Numerical Simulation and Experimental Validation

基于本工作第I部分建立的挤压铸造凝固过程热--力耦合数学模型及求解方法, 开发了相应的模拟计算软件. 基于Gleeble高温力学行为测试数据所得的本构关系, 采用开发的软件对不同工艺条件下A356铝合金挤压铸造凝固过程进行了模拟计算, 模拟结果与实验结果一致, 表明所建立的模型对挤压铸造过程热和力的分析是正确的.