引進Procast鑄造仿真軟件項目建議書

1、目 錄1背景22鑄造模擬仿真對我院的作用32.1鑄造仿真對7室的作用32.2鑄造仿真對鑄鋼廠的作用33鑄造仿真軟件的調(diào)研與考核44軟件開發(fā)商法國esi集團簡介55procast軟件特點66procast軟件效果預(yù)評176.1三維模型建立186.2網(wǎng)格劃分196.3工藝條件與計算參數(shù)196.4數(shù)值計算216.5結(jié)果顯示216.6分析及建議247procast軟件在我院使用構(gòu)想257.1鑄造模擬解決方案使用部門257.2鑄造模擬解決方案硬件需求268procast軟件模塊配置建議271 背景長期以來，對于鑄造工藝的改進主要依靠經(jīng)驗和試驗，一直缺乏一套專業(yè)的、有效的方法和手段。模擬是控制設(shè)計、制造過

2、程并預(yù)測產(chǎn)品早期服役可能出現(xiàn)問題的最好解決方法。當前，有限元理論已十分成熟，相應(yīng)的模擬商業(yè)軟件也逐步趨于成熟，并在各行各業(yè)逐步發(fā)揮其巨大的作用?，F(xiàn)代制造工藝越來越復(fù)雜，性能、精度要求也越來越高，依賴試驗的設(shè)計手段設(shè)計費用越來越高，周期越來越長，也越來越不容易保證可靠性。而從一些發(fā)達國家的經(jīng)驗來看，仿真技術(shù)的應(yīng)用可以大大減少試驗的比重，減少了設(shè)計的盲目性，節(jié)省巨額的設(shè)計費用，設(shè)計周期也大大縮短。從我院專業(yè)發(fā)展的角度看，急需在數(shù)值仿真這一方面提高一個層次，實現(xiàn)我院研發(fā)能力的跨越式發(fā)展。鑄造仿真軟件的開發(fā)是一項技術(shù)含量很高、專業(yè)性很強的工作，作為一個設(shè)計單位，自行開發(fā)不切實際。國內(nèi)一些專業(yè)單位開發(fā)的

3、同類產(chǎn)品在實用性、規(guī)范性和易用性等方面都有不足。esi集團的procast是業(yè)界領(lǐng)先的鑄造過程模擬軟件，基于強大有限元求解器和高級選項，提供高效和準確的求解來滿足鑄造業(yè)的需求。與傳統(tǒng)的嘗試出錯修改方法相比，procast是減少制造成本，縮短開發(fā)時間，以及改善鑄造過程質(zhì)量的重要的、完美的解決方案。2 鑄造模擬仿真對我院的作用引進procast軟件，從短期來看會提高設(shè)計和工藝制造水平，在當前在研項目中立即產(chǎn)生效益；而從長遠來看，制造工藝計算和仿真手段的大量應(yīng)用必將徹底改變我院原有的制造工藝方式，最終提高我院鑄造工藝的整體水平。2.1 鑄造仿真對xx室的作用xx室目前有很多鈦合金鑄件的鑄造過程需要模

4、擬來解決，其主要原因是：一、采用傳統(tǒng)的試錯法，費用昂貴、周期太長；二新產(chǎn)品大多沒有經(jīng)驗可以借鑒，院以工藝摸索時間比較長，尤其是一些鈦合金材料。2.2 鑄造仿真對鑄鋼廠的作用鑄鋼廠目前某些件的鑄造出品率不是很高，引進鑄造模擬仿真軟件將大大節(jié)省提高鑄鋼廠的鑄造工藝出品率和工藝水平，大大縮短生產(chǎn)周期，有效的提高勞動生產(chǎn)率。另外鑄造模擬仿真對于我院技術(shù)的傳承也很有幫助，通過仿真我們可以將鑄造技術(shù)和經(jīng)驗進行科學的直觀的描述和記錄，使得過去的一些抽象的經(jīng)驗變?yōu)楹唵蚊髁说募埫嫖臋n進行記載和保存，有利于鑄造技術(shù)的延續(xù)和資源共享。3 鑄造仿真軟件的調(diào)研與考核經(jīng)過上述分析，鑄造仿真軟件的引入是十分必要的，它對我院

5、的虛擬制造技術(shù)和鑄造技術(shù)的發(fā)展將起到極大的推動作用。因此我們對市面上的鑄造仿真軟件進行了調(diào)研和考核。由于我們院情況特殊，新材料較多，院以精鑄和自動根據(jù)化學成分計算合金熱物理性能的熱力學數(shù)據(jù)庫對我們顯得尤為重要，而procast相對這兩方面最好，而且升級及功能又最全，以及同類企業(yè)（國內(nèi)如621、410、430、百慕等；國外如alcoa, alcan, umicore, mkm, selee (filters), kawasaki steel, mitsubishi, pechiney, hydro, elkem, vaw等）的鑄造cae系統(tǒng)的選用情況，最終選定專業(yè)鑄造軟件procast作為我院鑄

6、造仿真的工具。4 軟件開發(fā)商法國esi集團簡介esi集團是在法國巴黎上市的世界最大最著名的cae軟件公司之一。作為虛擬測試方案的先鋒，esi集團是全球首屈一指的材料物理學數(shù)值模擬原型和制造流程供應(yīng)商。esi集團成功的關(guān)鍵在于使用真實材料物理特性，能夠進行更真實的模擬，來代替耗時的物理樣機嘗試和糾錯過程。esi集團開發(fā)了一系列完整的面向工業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)品，真實模擬產(chǎn)品在測試中的性能，精細協(xié)調(diào)制造過程與預(yù)期的產(chǎn)品性能間的關(guān)系，并評估環(huán)境對產(chǎn)品使用的影響。esi集團主要產(chǎn)品分為虛擬樣機、虛擬制造和虛擬環(huán)境三大類。esi集團的產(chǎn)品組合，已經(jīng)被工業(yè)界廣泛驗證并與多向價值鏈相結(jié)合，代表著獨特的協(xié)同、虛擬工程方

7、案，稱為虛擬試驗空間（vtos），能夠持續(xù)對虛擬樣機進行改進。esi集團在軍工界有大量客戶，并承擔了法國及歐洲眾多航空航天及防務(wù)方面的咨詢項目。2005財政年度的收入約為6300萬歐元，在全球擁有逾近600名高層次專家。公司及其全球代理網(wǎng)絡(luò)為30多個國家的客戶提供銷售和技術(shù)支援。 5 procast軟件特點背景procast自1985年開始一直由位于美國馬里蘭州首府a(chǎn)nnapolis的ues software進行開發(fā)，并得到了美國政府和諸多研究機構(gòu)的大力資助。1990年后，位于瑞士洛桑的calcom sa和瑞士聯(lián)邦科技研究院也加入了procast部分模塊的開發(fā)工作，基于其強大的材料物理背景，c

8、alcom在procast的晶粒計算模塊和反向模塊開發(fā)上貢獻良多。2002年，procast和calcom sa先后加入esi集團。esi也重新整合了其原有的熱物理模擬隊伍如pam-cast和sysweld，這樣procast（有限元鑄造仿真）整合了calcosoft（連續(xù)鑄造仿真），與pam-cast（有限差分元鑄造仿真）、sysweld（熱處理與焊接模擬）一起組成esi完整的材料熱處理成型綜合解決方案。功能procast是為評價和優(yōu)化鑄造產(chǎn)品與鑄造工藝而開發(fā)的專業(yè)cae系統(tǒng)，借助于procast系統(tǒng)，鑄造工程師在完成鑄造工藝編制之前，就能夠?qū)﹁T件在形成過程中的流場、溫度場和應(yīng)力場進行仿真分

9、析并預(yù)測鑄件的質(zhì)量、優(yōu)化鑄造設(shè)備參數(shù)和工藝方案。procast可以模擬金屬鑄造過程中的流動過程，精確顯示充填不足、冷隔、裹氣和熱節(jié)的位置以及殘余應(yīng)力與變形，準確地預(yù)測縮孔、縮松和鑄造過程中微觀組織的變化。作為esi集團熱物理綜合解決方案的旗艦產(chǎn)品，procast是院有鑄造模擬軟件中現(xiàn)代cad/cae集成化程度最高的。是目前唯一能對鑄造凝固過程進行熱流動應(yīng)力完全耦合的鑄造模擬軟件。適用范圍模塊化設(shè)計適合任何鑄造過程的模擬。 高、低壓鑄造（high and low pressure die casting） 砂模鑄造，金屬型鑄造和斜澆注（sand casting, gravity die cast

10、ing and tilt pouring） 熔模鑄造，殼模鑄造（investment casting, shell casting） 消失模鑄造和離心鑄造（lost foam and centrifugal casting） 等等材料數(shù)據(jù)庫procast可以用來模擬任何合金，從鋼和鐵到鋁基、鈷基、銅基、鎂基、鎳基、鈦基和鋅基合金，以及非傳統(tǒng)合金和聚合體。esi旗下的熱物理仿真研究開發(fā)隊伍匯集了全球頂尖的五十多位冶金、鑄造、物理、數(shù)學、計算力學、流體力學和計算機等多學科的專家，專業(yè)從事procast和相關(guān)熱物理模擬產(chǎn)品的開發(fā)。得益于長期的聯(lián)合研究和工業(yè)驗證，使得通過工業(yè)驗證的材料數(shù)據(jù)庫不斷地擴充

11、和更新，同時，用戶本身也可以自行更新和擴展材料數(shù)據(jù)。除了基本的材料數(shù)據(jù)庫外，procast還擁有鋁基、鐵基、鈦基、鎳基和銅基合金系統(tǒng)的熱力學數(shù)據(jù)庫。這個獨特的數(shù)據(jù)庫使得用戶可以直接輸入化學成分，從而自動產(chǎn)生諸如液相線溫度、固相線溫度、潛熱、比熱和固相率的變化等熱力學參數(shù)。銅部件的低壓模鑄造 船用發(fā)動機本體的沙模鑄造procast提供了能夠預(yù)測評估整個鑄造過程的完整軟件解決方案，包括模型填注，凝固，微觀構(gòu)造和熱力的模擬。能夠快速可視化鑄型設(shè)計的影響，使得制造過程的早期能夠做出正確的決策。特點和規(guī)格procast是完整的模塊軟件解決方案提供眾多的模塊和工程工具來滿足鑄造業(yè)最復(fù)雜的要求。在過程的每個

12、階段選擇每個特定模塊： 模填充的流體求解器包括半固體材料，消失模和離心鑄造 用于凝固和收縮預(yù)測的熱求解器包括輻射選項 應(yīng)力求解器包括熱應(yīng)力和變形而且，還可以選擇一些專門和高級金屬選項來預(yù)測： 氣體和微孔 鐵合金的微觀構(gòu)造 顆粒結(jié)構(gòu)形式procast共有九個模塊，下面分別闡述相應(yīng)的功能。模塊功能示意圖網(wǎng)格劃分與工具meshcast，procast的cad界面和網(wǎng)格生成器，將設(shè)計和工程階段高效聯(lián)系在一起。能夠快速準備創(chuàng)新的設(shè)計方案，同時保證快速和可靠的計算。主要特點 自動生成三維網(wǎng)格 cad/cae幾何通過step, iges, 或parasolid格式導(dǎo)入 直接有限元網(wǎng)格導(dǎo)入 非?？焖俚木W(wǎng)格生成

13、 良好的網(wǎng)格質(zhì)量和質(zhì)量檢查 處理復(fù)雜幾何模型和多種材料 對邊和表面可變的網(wǎng)格密度 確保流體流動分析的網(wǎng)格 熔模鑄造的自動shell生成 網(wǎng)格布爾運算和網(wǎng)格裝配模壓鑄造鋁合金與模具的傳熱系數(shù)通過反向模擬確定發(fā)動機體的有限元網(wǎng)格 使用網(wǎng)格布爾運算連接不同的組件 使用網(wǎng)格裝配功能合并部件網(wǎng)格并且自動生成新的特征線反向模擬procast的反向模擬能夠通過減小給定位置和時間上計算與測量溫度的差異確定材料屬性或邊界條件主要特點 確定時間和溫度相關(guān)的界面系數(shù) 確定時間和溫度相關(guān)的邊界條件 確定時間和溫度相關(guān)的材料屬性流體求解器procast提供了一個非常突出的流體流動功能來模擬填模，求解全三維n-s方程并耦

14、合能量方程。自由表面正面跟蹤方法利用體積流體方法（vof）?？梢栽谡麄€凝固過程模擬自然對流和收縮導(dǎo)致的流動。主要特點 求解器全三維n-s流體流動方程 斜澆注的旋轉(zhuǎn)軸 用于模擬夾氣和通風的氣體建模 半固體材料的非牛頓流體流動模型 過濾器模型 湍流模擬 可壓流體模型 消失模模型 粒子跟蹤 斜澆注應(yīng)用 熔模鑄造熱求解器熱求解器通過考慮傳導(dǎo)、對流和輻射能夠計算傳熱。通過焓的形式來描述凝固和固相轉(zhuǎn)變中的潛熱。主要特點 瞬態(tài)，非線性三維熱傳導(dǎo) 熱對流和輻射 利用焓的形式考慮相變 孔隙預(yù)測 拉模鑄造和金屬型鑄造 砂模鑄造的虛擬澆注 大型鋼部件管件收縮預(yù)測 大型鋼部件鑄造的熱應(yīng)力應(yīng)力求解器procast的先進

15、應(yīng)力求解器能夠進行彈性塑性或彈性粘塑材料特性全耦合熱、流體和應(yīng)力模擬。更簡單的材料模型諸如彈性，vacant或剛體也能考慮。主要特點 非線性應(yīng)力分析 自動接觸分配和評估（熱和力） 氣隙 無限的模型規(guī)模 溫度相關(guān)的機械性能輻射輻射模塊擴展了熱求解器輻射的功能包括角系數(shù)的影響。這個模塊對熔模鑄造過程是必需的，從shell的一個區(qū)域到另一個區(qū)域的自輻射影響是非常顯著的。主要特點 包括自輻射影響的準確熱分析結(jié)果 對單晶鑄造自動輻射角系數(shù)更新 包括殼型預(yù)熱的整個過程模擬 快速角系數(shù)計算算法 在meshcast中生成殼有殼層選項氣體與微透氣性能大多數(shù)模擬方案限定孔隙的預(yù)測為基于夾雜液體金屬演變的宏觀孔隙。

16、這種簡化方法沒有考慮氣體和局部收縮起點的顯微孔隙度。procast提供了基于顯微孔隙度模擬的方法解決這種物理問題。主要特點 顯微孔隙度預(yù)測與宏觀孔隙和管縮耦合 馬許區(qū)(mushy zone)的壓降 氣體分離 氣體溶解度作為溫度和金屬單元的函數(shù) 成核和氣孔的生長鋁高壓鑄造部件第三級活塞壓力對氫氣孔的影響。受限活塞壓縮（上）和高活塞壓縮（下）顯示了氣孔的減少顯微構(gòu)造procast顯微模擬模塊進行鑄造過程中任意位置熱歷程連同成核和顯微結(jié)構(gòu)生長耦合模擬。主要特點可用的確定性模型： 等軸枝晶(das) （equiaxed dendritic (das)） 耦合共晶（coupled eutectic） 球

17、墨鑄鐵共晶(sgi)（ductile iron eutectic (sgi)） 灰口/白口鐵共晶（gray/white iron eutectic）鋁鑄造溫度分布及鋼模具中的應(yīng)力分布 球墨鑄鐵共析（ductile iron eutectoid） 灰口鐵共析（gray iron eutectoid） 包晶轉(zhuǎn)變（peritectic transformation） scheil模型（scheil model） 鐵/碳固態(tài)轉(zhuǎn)變（iron/carbon solid state transformation）顆粒結(jié)構(gòu)模擬顆粒結(jié)構(gòu)模塊基于隨機方法（細胞自動機（cellular automation）和有限

18、元（caf模型）的耦合，能夠預(yù)測顆粒結(jié)構(gòu)的凝固。主要特點 預(yù)測柱狀和等軸枝晶顆粒結(jié)構(gòu) 柱狀到等軸的轉(zhuǎn)變 柱狀結(jié)晶區(qū)顆粒選擇 對單晶部件預(yù)測雜散晶體 晶體結(jié)構(gòu)的演變 立體信息 顆粒結(jié)構(gòu)直接可視化 燃氣渦輪葉片定向結(jié)晶的顆粒結(jié)構(gòu)和顆粒christallographic orientation結(jié)果顯示在完美的控制條件下，通過鑄造獲得單晶。球墨鑄鐵部件砂型鑄造的珠光體分布precast前處理器可以通過procast圖形用戶界面來定義各種邊界條件。這些豐富的功能能夠準確模擬院有鑄造情況。院選需要施加邊界條件的幾何區(qū)域可以通過點擊和自動選擇延伸執(zhí)行。用戶定義的數(shù)據(jù)可以是不變的，也可以隨時間或溫度變化。模型

19、邊界條件定義到開始計算工作流程是簡化和直截了當?shù)牟牧蠑?shù)據(jù)庫的版面和屬性圖示 visualcast專用后處理器visualcast后處理器是相當強大而多樣的。全新的圖形用戶界面，多窗口、頁面操作方式，支持腳本化操作。visualcast后處理器提供了下列演變的即時過程信息： 金屬前端發(fā)展（metal front progression） 內(nèi)部氣泡（air entrapments） 溫度場 壓力云圖 凝固數(shù)據(jù)（solidification data） 速度矢量 應(yīng)力和變形 微結(jié)構(gòu)值 粒子軌跡顯示visualcast提供很多功能來報告及顯示過程結(jié)果，包括： 云圖 矢量圖 截面及切平面 x-y曲線圖

20、動畫，圖形及影片輸出能夠輕松直接交換信息和通信，結(jié)果還可以用變化的標準格式輸出到其他cae解決方案中。 高壓壓力鑄造應(yīng)用的溫度云圖 熱循環(huán)模擬中的溫度變化 低壓鑄造 高壓鑄造粒子軌跡示蹤 金屬前端發(fā)展凝固模擬 部件變形金屬圍繞一個核的前端發(fā)展 發(fā)動機缸體變形高壓鑄造中金屬和空氣的可視化結(jié)果 鋁合金輪轂氣隙預(yù)測硬件平臺procast已經(jīng)過下列硬件平臺的測試和驗證平臺處理器操作系統(tǒng)圖形選項pc intel 32 bits windows nt windows 2000window xp3d card openglhp pa-risc 2.0 hp-ux 11.11 3d card x11openg

21、l sgimips 4 irix64 6.5 3d card x11 opengl sunultrasparc ii & iiisunos 5.73d card x11 opengl ibm power 3 & 4aix 4.3.3 aix 5.13d card x11 opengl compaqalpha ev6osf1 - 5.13d card x11 opengllinux*intel / amd 32 bits redhat 7.3 3d card xfree86 4.2 opengl6 procast軟件效果預(yù)評考題是鈦合金鑄件，xx室在生產(chǎn)過程中需要了解該鑄件在現(xiàn)有工藝下可能出現(xiàn)缺

22、陷的位置及缺陷形成原因。根據(jù)工藝室提供的鑄件圖紙及工藝條件，采用esi的procast2005仿真分析軟件對該鑄件鑄造過程進行了模擬及分析。模擬過程共分為以下幾個步驟：三維模型建立；網(wǎng)格劃分；工藝條件與計算參數(shù)；數(shù)值計算；結(jié)果顯示；分析及建議。6.1 三維模型建立三維圖形見圖2院示，造型采用功能強大的ug nx3.0。圖2. 鑄件三維實體該零件澆注系統(tǒng)設(shè)計中，一次澆鑄8個鑄件，采用對稱排列，帶工藝的鑄件形式如圖3。由于整個模型是對稱結(jié)構(gòu)，且各種工藝條件也對稱設(shè)置，因此數(shù)值模擬時可以僅計算1/4結(jié)構(gòu)。圖3. 閥體工藝三維模型完整的計算模型見圖4。6.2 網(wǎng)格劃分將三維實體輸出，并進行有限元網(wǎng)格劃

23、分，劃分結(jié)果見圖5?？偣?jié)點數(shù)為387,481，其中鑄件節(jié)點151,073，總單元數(shù)1,866,792。圖4. 完整三維計算模型圖5. 網(wǎng)格劃分結(jié)果6.3 工藝條件與計算參數(shù)整個澆注、凝固過程在真空環(huán)境下完成，真空度小于0.5pa。預(yù)計澆注時間2.5s， 澆注溫度約1720c。一次澆注8個鑄件，采用兩級澆道系統(tǒng)。1邊界條件包括澆口溫度、流量、鑄型外表面、鑄件鑄型間界面以及1/4模型的對稱面。澆口溫度1720c，速度1.289m/s1/4模型的兩個對稱面鑄型外面壁面溫度20c鑄件/鑄型界面換熱系數(shù)1000w/m2k圖6. 邊界條件設(shè)定3初始條件實際工藝中，鑄型可能進行了加熱處理，初始條件設(shè)為鑄件材

24、料1720c，鑄型材料100c。6.4 數(shù)值計算鑄造過程模擬是一個瞬態(tài)問題，隨著時間的推進計算流動形態(tài)及凝固順序。使用配置為p4 3.4g/mem 2g的機器進行了模擬計算。計算中可進行實時監(jiān)控，了解充型及凝固進度，并可圖形化顯示已計算結(jié)果。6.5 結(jié)果顯示1充型過程溫度場閥體鑄件充型過程是一個隨時間變化的瞬態(tài)過程，充型共2.5s完成。計算院得結(jié)果見圖7院示。為清楚起見，我們?nèi)☆伾珮顺邽?5001720。t=0.40st=0.64st=0.90st=1.10st=1.32st=1.61st=1.79st=1.93s圖7. 充型過程2凝固過程溫度場閥體鑄件凝固過程的計算結(jié)果見圖8。t=1.9st

25、=5.1st=11.06st=27.18st=41.18st=59.18st=79.18st=109.18s圖8. 凝固降溫過程3固相率分數(shù)為了更加清楚地觀察閥體鑄件的凝固過程，我們同樣取上述時刻下，固相分數(shù)小于0.5的部分顯示如圖9。t=1.9st=5.1st=11.06st=27.18s圖9. 固相率變化過程4縮孔縮松位置鈦合金閥體在凝固過程中收縮非常劇烈。根據(jù)以上結(jié)果，可以計算出縮孔縮松的趨勢，顯示如圖10。圖中顏色標尺表示收縮趨勢或可能性，1為完全收縮成空腔，大于0.01可認為形成或可能形成縮松縮孔。圖10. 凝固終了時縮孔縮松趨勢圖中可以看出，由于鈦合金凝固收縮劇烈，在一級直澆道與橫

26、澆道內(nèi)收縮形成很大空腔（）。隨著凝固的進行，在鑄件的厚大部位也容易形成收縮缺陷。在兩側(cè)的圓法蘭圓周方向均可能出現(xiàn)縮孔，而在法蘭頂部收縮最劇烈（）。在底部方法蘭周向，同樣可能出現(xiàn)縮孔（）。在閥體中部兩側(cè)管道連接處的圓臺內(nèi)部，由于壁厚較大，也可能出現(xiàn)縮孔（）。5凝固時間凝固時間同樣是判斷零件收縮缺陷的一種方式。一般說來，對收縮傾向比較大的鑄件，后凝固的部位如果沒有合適的補縮方式，則極易引起收縮缺陷。閥體凝固時間見圖11。 圖11. 鑄件凝固時間云圖（僅顯示超過5s部分）凝固時間結(jié)果與縮孔判據(jù)結(jié)果基本一致，在圓、方法蘭等厚大部位凝固時間更晚，容易出現(xiàn)收縮缺陷；澆道內(nèi)部凝固更慢，會收縮成空洞。6.6

27、分析及建議1模擬結(jié)果小結(jié)通過對鈦合金閥體鑄件的模擬仿真過程，可以輔助工藝設(shè)計工程師分析現(xiàn)有工藝條件，并根據(jù)結(jié)果改進設(shè)計條件及參數(shù)。從模擬結(jié)果可以看出主要的缺陷為收縮產(chǎn)生的縮孔。根據(jù)隨時間變化的結(jié)果，可以看到，在中部閥體壁面的薄壁區(qū)溫度下降最快，最先開始凝固，法蘭及澆道起到冒口的作用可以適當補縮，因此該區(qū)域的收縮缺陷基本是局部小量的。三個法蘭由于壁厚，熱量集中，因此凝固最晚。在這些厚大位置，包括圓法蘭端面內(nèi)部沿圓周方向（頂部可能性更大）、方法蘭端面（四個角部可能性更大），出現(xiàn)縮孔的趨勢比較顯著。此外，閥體兩側(cè)管道在中部交匯，連接兩個管道的圓臺內(nèi)部也容易出現(xiàn)縮孔。2模擬仿真過程優(yōu)化方案閥體鑄件數(shù)值

28、模擬是以目前工藝人員對實際工藝條件的估算為基礎(chǔ)進行的，部分關(guān)鍵參數(shù)在實踐中難以精確測得或控制，這些參數(shù)對模擬結(jié)果的影響比較大。為了使數(shù)值仿真工具成為工程技術(shù)人員有力的輔助設(shè)計工具，在日后的模擬仿真過程中可酌情采取改進措施，包括：（1）盡量準確地估計澆注溫度及澆注時間，同時采用procast的反算模塊（inverse module）與部分實測溫度結(jié)果結(jié)合，反推出更精確的澆注溫度變化過程；（2）由于材料的熱物性參數(shù)多與溫度變化相關(guān)，因此采用變熱物性參數(shù)可使得模擬計算更加準確。包括鑄件鈦合金材料、鑄型石磨材料等。（3）鑄件與鑄型界面的接觸熱阻是凝固計算中的一個關(guān)鍵參數(shù)，對界面換熱現(xiàn)象目前還處于研究階

29、段，沒有一個清楚準確的普適模型。在確定了工藝條件的基礎(chǔ)上，采用反算模塊（inverse module），根據(jù)實測溫度曲線與計算溫度曲線對比，同樣可以較為準確地得到鑄件/鑄型間的換熱系數(shù)。3工藝過程改進建議以現(xiàn)有模擬分析結(jié)果為基礎(chǔ)，對鑄造工藝得出一些改進意見：（1）在圓法蘭的頂部，考慮采用一定形式的冒口進行補縮。在法蘭端面添加冒口，可使該部位的收縮缺陷得到一定程度緩解。缺點是由于鈦合金比較昂貴，冒口容易造成材料浪費。（2）在法蘭等厚大部位，考慮添加加快冷卻的工藝。如在鑄型中貼近法蘭的部位增加冷鐵，并與石墨一起成型。該方法操作比較麻煩，且由于石墨本身導(dǎo)熱效果較好，冷鐵會起到一定作用，但并不一定非常

30、明顯。（3）考慮增加圓法蘭與橫澆道接觸形式，使得該橫澆道凝固緩慢，對圓法蘭頂部起到補縮作用。xx室的工藝人員對模擬結(jié)果比較滿意，認為與實際非常接近，對于院得出的建議認為比較中肯，整個模擬結(jié)果對該項目的進展起了很大的推動作用。7 procast軟件在我院使用構(gòu)想7.1 鑄造模擬解決方案使用部門網(wǎng)格剖分工藝參數(shù)設(shè)定檢查，求解應(yīng)用cad三維實體造型xx室生產(chǎn)鑄鋼廠工藝室 根據(jù)我院需要解決的鑄造問題及其對于全面解決鑄造問題的整體規(guī)劃出發(fā)，由我院鑄造生產(chǎn)及模擬解決流程簡圖可以看出，需要xx室和鑄鋼廠工作人員加入到鑄造模擬流程中來。圖1鑄造生產(chǎn)及模擬解決流程簡圖鑄造模擬解決方案硬件需求(1)license

31、服務(wù)器主要作用是管理鑄造解決方案中院有軟件的license文件，為院有的臺式機和計算工作站提供license授權(quán)服務(wù)。(2)計算工作站主要作用是進行計算求解。在實際使用過程中，當需要計算的模型的計算量不大時，可以直接在本機臺式機上計算求解；當需要計算的模型計算量很大時，需要把計算文件提交到專門的計算工作站上進行計算求解，使用過程 是在本機工作站遠程登陸控制計算工作站，然后利用計算工作站進行需要的計算，計算完成后把計算結(jié)果取回來進行本地后處理和生成計算報告。網(wǎng)絡(luò)中心（1臺license服務(wù)器）xx室（1臺計算工作站）鑄鋼廠（1臺計算工作站）機器用途cpu類型內(nèi)存硬盤操作系統(tǒng)具體機器推薦licen

32、se服務(wù)器(1臺)英特爾奔騰2.8ghz 處理器512m以上40g以上windows xp專業(yè)版dell poweredgetmsc430計算工作站(1臺）雙核英特爾至強64位處理器 2.8ghz以上2g以上80g以上windows xp專業(yè)版dell precisiontm6908 procast軟件模塊配置建議1procast 2006模塊編號模塊名稱模塊說明單價（萬$）需求 pro-e-11-2006 pre-processor 前處理模塊，主要用于對三維實體網(wǎng)格進行材料、界面條件參數(shù)、邊界條件參數(shù)和運行參數(shù)的設(shè)定基本模塊 pro-e-12-2006 post-processor 后處理模塊，主要用于計算結(jié)果的顯示與分析 pro-e-13-2006 mesh cast - mesh generator 網(wǎng)格剖分模塊主要用于體網(wǎng)格的生成 geq-e-02-2006 geomesh v5 for procast (cad read and clean + stl) 幾何處理模塊第五版，主要用于cad文件和stl文件的讀取和清除 pro-s-