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。     

铸件凝固过程应力场数值模拟技术

分析了应力场用的数理模拟和数值方法，指出了存在的问题，明确了今后的研究重点。     

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。     

基于微机的铸件凝固过程应力数值模拟及工程应用

开发了基于微机平台的FDM／FEM集成应力分析系统，对复杂大型铸件的凝固过程热应力进行三维数值模拟；比较了鼓风机机壳在两种不同工艺方案中的残余应力，并且分析了对水轮机长轴头的热裂倾向。     

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。     

复杂形状铸件凝固过程的数值模拟研究

形状复杂的铸件热节多，相互之间又有较大的影响，其凝固过程不易准确掌握，这就为铸造工艺设计带来困难。本文以２３Ｌ柴油机缸盖零件为例，利用凝固过程数值模拟技术对铸件的凝固过程，进行了研究，结果表明，这一技术可以观察到铸件中各个热节及整个铸件凝固过程能够解释生产中质量问题的原因。凝固过程数值模拟技术可使铸件的工艺设计更准确、更科学。     

铸件凝固过程温度场的数值模拟

本文在讨论不稳定热交换过程机理的基础上，给出了热传导微分方程及其有限元解，从而建立了铸件凝固过程温度场的数学模型，并对相关问题进行讨论。最后通过缩孔和缩松缺陷的预测对数值模拟的结果进行了例证。     

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。     

基于有限单元法的铸件热应力场数值模拟

重点论述了基于有限单元法(FEM)对铸件热应力场进行数值模拟的理论基础和实际方法,开发了基于有限单元法的铸造热应力场模拟程序.采用典型试件进行了算例验证,并与ANSYS的模拟结果及实际铸件浇注结果进行了对比,结果吻合.研究表明,开发的基于有限单元法的铸件热应力场数值模拟程序,模拟结果精确,运行可靠.     

铸件热裂数据模拟研究进展

本文回顾了热裂数值模拟与预测的研究进展情况,着重突出了近年来用流变学理论来研究热裂,预测热裂的新方向。     

铝合金铸件凝固过程效应力数值模拟

通过铝硅合金准固态力学行为和流变性能的测试，获得了该合金铸件凝固过程应力应变本构方程。并在此基础上开发了考虑材料高温力学性能，分析三维轴对称铸件凝固过程热粘弹塑性问题的热应力模拟程序，对带热节铝硅合金铸件的计算表明，计算结果与实验结果吻合较好。     

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。     

铸造热应力场数值模拟研究的最新进展

时至今日,铸造充型、凝固过程数值模拟已经进入了工程实用化阶段,铸造过程计算机模拟仿真的研究,重点正在由宏转向微观,同时热应力场分析及是宏观模拟的研究热点和难点之一,本文重点介绍了热应力场数值模拟采用的数学模型,数值方法及最新进展,并展望了今后的发展趋势。     

Numerical Simulation of Temperature and Stress Fields of Ti-Alloy Thin-well Barrel during Quenching Process

TJ-6A1-4V(TC4)alloy is widely used in biomedicaland aerospace industries due to its high strength toweight ratio,excellent corrosion resistance andexceptional biocompatibility.However,during coolingof TC4alloy a larger temperature difference betweenits center and surface and phase transition can be easilyproduced due to its smaller coefficient of heatconduction compared with other metal materials,which leads to a formation of thermal stress in thisworkpiece.The combined impacts cause plastic…     

连铸凝固传热过程的数值模拟

研究和开发了连铸凝固传热过程数值模拟程序,并以生产厂的铸坯为研究对象,计算了铸坯断面温度分布和凝固壳厚度,该模型考虑了结晶器表面散热的不均匀性,处理了凝固时相变所产生的结晶潜热,将计算出的断面温度、坯壳厚度等数据与生产实验测得的数据相比较,吻合性很好.他可用来优化连铸工艺参数,是进一步开发在线控制模型的基础.     

铸造过程中的应力场数值模拟

铸造过程中的应力数值模拟在生产中有重要的作用，同时也是一个难点。本文介绍了铸造过程中的应力场数值模拟的一些基本问题，并指出了今后应力场数值模拟研究的重点与发展方向。     

浅谈铸造过程应力的数值模拟

通过在生产中对铸造过程应力分析的重要作用,简单阐述了应力模型所需要的参数并进行了简单件应力的模拟分析,提出修改意见。     

喷丸残余应力对裂纹闭合效应影响的数值仿真

基于裂纹闭合效应,利用ABAQUS软件建立用于预测残余应力场中疲劳裂纹扩展特性的弹塑性有限元模型。考虑塑性和残余应力场对裂纹闭合的作用,分析残余应力、应力比和裂尖单元尺寸对裂纹闭合效应的影响。研究结果表明:未喷丸试样的裂纹闭合类型为塑性诱导裂纹闭合,喷丸残余应力场中的裂纹闭合为塑性和残余压应力共同作用,且裂纹张开力的大小与残余应力的分布相对应;正应力比越大,裂纹闭合效应越不明显,疲劳裂纹扩展速率越快;裂尖单元尺寸小于塑性区范围时可以真实反映裂尖的闭合状态;喷丸残余压应力通过提高裂纹闭合力,增强裂纹闭合效应,抑制疲劳裂纹扩展。