鑄造論文答辯PPT

1、基于ProCAST軟件 封閉開關(guān)外體 應(yīng)力場模擬 姓名：張孟和 學(xué)號：200930401016 指導(dǎo)老師：朱慧 講師內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 論文簡述論文簡述ProCAST簡介論文研究內(nèi)容結(jié)果分析第一章ProCAST介紹 ProCASTProCAST可以模擬金屬鑄造過程中的流動過程，及部分卻顯示充可以模擬金屬鑄造過程中的流動過程，及部分卻顯示充填不足、冷隔、裹氣和熱節(jié)的位置以及殘余應(yīng)力與變形，精確地填不足、冷隔、裹氣和熱節(jié)的位置以及殘余應(yīng)力與變形，精確地預(yù)測縮孔、縮松和鑄造過程中的微觀組織變化。預(yù)測縮孔、縮松和鑄造過程中的微觀組織變化。 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

2、程中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(jìn)行模擬仿真分析并預(yù)測鑄件的質(zhì)量，的流場，溫度場和應(yīng)力場進(jìn)行模擬仿真分析并預(yù)測鑄件的質(zhì)量，優(yōu)化鑄造設(shè)備參數(shù)和工藝方案，從而提高鑄件質(zhì)量。優(yōu)化鑄造設(shè)備參數(shù)和工藝方案，從而提高鑄件質(zhì)量。 ProCASTProCAST能模擬分析鑄造生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的問題，提供有效能模擬分析鑄造生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的問題，提供有效的途徑來了解鑄造的整個完整過程的途徑來了解鑄造的整個完整過程，方便他們改進(jìn)先前的設(shè)計方方便他們改進(jìn)先前的設(shè)計方案從而產(chǎn)生新的有效的設(shè)計方案。案從而產(chǎn)生新的有效的設(shè)計方案。 ProCAST ProCAST模擬仿真

3、的優(yōu)勢模擬仿真的優(yōu)勢1、采用有限元技術(shù)，耦合程度好，不需要與第三方軟件耦合計算，就可以對鑄造過程進(jìn)行熱應(yīng)力-流動性-應(yīng)力場完全耦合2、模塊化程度高，鑄造過程使用范圍廣3、三維實體描述精確，薄壁零件和復(fù)雜形體更有優(yōu)勢4、CAD/CAE高度集成可讀取主流軟件擁有強(qiáng)大的幾何修復(fù)工能5、工程化界面，操作方便，具備自學(xué)功能，效率高 1材料數(shù)據(jù) 2模擬分析能力 3分析模塊ProCASTProCAST處理工作流程處理工作流程 模擬過程簡述模擬過程簡述1)1)創(chuàng)建模型可以分別用創(chuàng)建模型可以分別用PROEPROE，IDEASIDEAS，UGUG，PATRANPATRAN，ANSYSANSYS作為前處作為前處理軟

4、件創(chuàng)建模型，輸出理軟件創(chuàng)建模型，輸出ProCASTProCAST可識別的模型或網(wǎng)格格式的文件?？勺R別的模型或網(wǎng)格格式的文件。2)MeshCAST2)MeshCAST對輸入的模型或網(wǎng)格文件進(jìn)行剖分，先畫出面網(wǎng)格，最對輸入的模型或網(wǎng)格文件進(jìn)行剖分，先畫出面網(wǎng)格，最終產(chǎn)生體網(wǎng)格，生成終產(chǎn)生體網(wǎng)格，生成XXXXmeshmesh文件，文件中包含節(jié)點數(shù)量、單元文件，文件中包含節(jié)點數(shù)量、單元數(shù)量、材料數(shù)量等信息。數(shù)量、材料數(shù)量等信息。3)PreCAST-Cast3)PreCAST-Cast分配材料、設(shè)定界面條件、邊界條件、初始條件、分配材料、設(shè)定界面條件、邊界條件、初始條件、模擬參數(shù)，生成模擬參數(shù)，生成xx

5、dxxddatdat文件和文件和xxpxxpdatdat文件。文件。4)DataCAST4)DataCAST檢查模型及檢查模型及PreCASTPreCAST中對模型的定義是否有錯誤，若有中對模型的定義是否有錯誤，若有錯誤則輸出錯誤信息，若無錯誤則將所有模型的信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)錯誤則輸出錯誤信息，若無錯誤則將所有模型的信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制，生成制，生成xxxxunfunf文件。文件。5)ViewCAST5)ViewCAST顯示鑄造過程模擬分析結(jié)果。顯示鑄造過程模擬分析結(jié)果。6)ProCAST-Viewer6)ProCAST-Viewer對鑄造過程模擬分析計算，生成對鑄造過程模擬分析計算，生成XXXXun

6、funf文件。文件。7)PostCAST對鑄造過程模擬分析結(jié)果進(jìn)行后處理。第二章鑄造工藝的確定中部注入式澆注系統(tǒng)分型面的確定工藝確定澆注系統(tǒng)樹脂砂型鑄造方法冒口，砂芯的設(shè)計 分型面選擇 搭接方式第三章三維實體造型及仿真前處理過程第三章三維實體造型及仿真前處理過程 PRO/ENGINEER軟件軟件繪制立體圖繪制立體圖 ProCAST中的網(wǎng)格劃分模塊 虛擬砂箱的設(shè)定材料的賦值：在載入計算模型后，利用樹狀工作目錄在Volumes中設(shè)定各個參數(shù),鑄件（casting）Type選用Alloy（合金）Material選擇可替代ZL101的鋁合金即(AC-42100-ALSi7Mg03（Stress1K/S

7、)充型狀態(tài)（Fill%）選擇100%而在澆注溫度設(shè)定700C，設(shè)定Stress Type參數(shù)為Linear-Elastic。而在虛擬砂箱設(shè)置中Type默認(rèn)設(shè)定Material設(shè)置為Resin Bonded Sand充型狀態(tài)為100%選擇溫度為20C.Stress設(shè)定為Rigid。 砂箱表面與鑄件的換熱 Interface Condition選取H=500 選取澆注位置以及設(shè)置澆注速度澆注速度設(shè)定虛擬砂箱冷卻狀態(tài) 上面三個進(jìn)度條分別是Perecent Filled，充型的百分比，Solid Fraction,固相率，TimeSteps，總的步數(shù)。模擬結(jié)果的分析論文簡述應(yīng)力場工藝條件因素有效應(yīng)力平

8、均應(yīng)力最大應(yīng)力 金屬性質(zhì)的影響 鑄型性質(zhì)的影響 澆注條件的影響 鑄件結(jié)構(gòu)的影響在鑄件上學(xué)區(qū)六個基本點作為分析對象 A,B,C,D,E,F各個節(jié)點溫度時間圖由以上部分的溫度場分布曲線 在鑄件上選取6個節(jié)點可以看出在不同位置的溫度場曲線不同所以在研究應(yīng)力場時應(yīng)根據(jù)溫度的變化進(jìn)行對應(yīng)力場的分析。在溫度場不同節(jié)點選取的時候也會看到整個鑄件可能會造成的缺陷。在A,B,C,D,E,F各個點中A,B點的溫度區(qū)先明顯要高出C,D,E,F曲線這是由于選取各點的時候不是嚴(yán)格按照對稱來選取的因為該研究的鑄件是一個對稱的鑄件。所以我們可以知道A,B倆點是中間的倆個位置節(jié)點因為在中間的位置散熱不均勻所造成的。以下部分的

9、應(yīng)力場分布曲線我們可以看到在ProCAST模擬仿真過程中出現(xiàn)倆次峰值在第一次峰值出現(xiàn)的時候我們可以結(jié)合溫度變化曲線看到在這一時間段內(nèi)由于溫度的下降。在Effective Stress與時間的圖表中由于相變應(yīng)力的的形成會使得鑄件在冷卻過程中的應(yīng)力上升到一個峰值他的短暫性會隨著溫度的降低而出現(xiàn)一個最小值而后又會隨著溫度的下降，會出現(xiàn)在液態(tài)成型原理的鑄造應(yīng)力即熱應(yīng)力大小將直接影響鑄件的質(zhì)量。熱應(yīng)力越大，鋁鑄件產(chǎn)生裂紋與應(yīng)力的趨向也越大；冷卻后鑄件尺寸及形狀變化也越大。 應(yīng)力場和溫度場應(yīng)力場和溫度場對比圖應(yīng)力場和溫度場對比圖論文簡述應(yīng)力場和溫度場對比圖 平均應(yīng)力圖論文簡述 我們可以看到由于鑄件對稱性，

10、應(yīng)力場的分布也呈現(xiàn)一定的對稱狀態(tài)所以說在鑄件的各個節(jié)點截取的應(yīng)力曲線和溫度曲線都句有一定的對稱性。并且在鑄件的倆個內(nèi)澆道處表現(xiàn)尤為明顯。 這是由于鑄件與澆注系統(tǒng)連接的內(nèi)澆道處有明顯的過度從而使的鑄件本身充在的應(yīng)力不是很大。上圖中在A點的應(yīng)力最大可達(dá)到30多Mpa，而在B點應(yīng)力受到的應(yīng)力-30左右Mpa。由此可見在鑄造過程中鑄件的形狀應(yīng)該不要過度太嚴(yán)重，最好均勻過度。 鑄件上應(yīng)力集中局部放大圖 不同時間下的溫度場和應(yīng)力場我們可以知道在鑄件的薄壁和厚大部位交匯處會產(chǎn)生較大的應(yīng)力，這是由于在鑄件的薄壁部位由于在溫度下降過程前期溫度下降比較快，會使鑄件薄壁部位產(chǎn)生拉應(yīng)力而在厚大的部位由于溫度下降不是很快所以會產(chǎn)生壓應(yīng)力。及我們在圖中看到的T=137秒時的應(yīng)力分布圖。在隨著時間的推移鑄件