鑄件充型過(guò)程三維數(shù)值模擬

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1、山東大學(xué)碩：I：學(xué)位論文一鑄件充型過(guò)程三維數(shù)值模擬鑄件充型過(guò)程三維數(shù)值模擬摘要目前，迅速發(fā)展的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)對(duì)于生產(chǎn)效率和鑄件質(zhì)量越來(lái)越高，而采用傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)方法，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，廢品率高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)這種要求。進(jìn)行鑄造過(guò)程流場(chǎng)溫度場(chǎng)的三維數(shù)值模擬，不僅可以使人們不通過(guò)試驗(yàn)便對(duì)鑄件充型過(guò)程有一個(gè)直觀的印象，還可以對(duì)接下來(lái)的的凝固過(guò)程數(shù)值模擬提供合理的初始化溫度場(chǎng)，以便科學(xué)的預(yù)測(cè)鑄造缺陷的產(chǎn)生，確保鑄件質(zhì)量，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，縮短試制周期，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。鑄造過(guò)程流場(chǎng)溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬在鑄造模擬仿真系統(tǒng)中占有重要地位，由于其模擬過(guò)程復(fù)雜性，也是在鑄造模擬過(guò)程中

2、難點(diǎn)之一。作者采用國(guó)際上流行的SOLA—VOF方法，利用動(dòng)量方程，能量方程和連續(xù)性方程，成功的實(shí)現(xiàn)了對(duì)鑄件充型過(guò)程三維數(shù)值模擬。軟件前期采用非均勻網(wǎng)格剖分更能夠真實(shí)反映鑄件的原始形狀，在求解過(guò)程中通過(guò)對(duì)方程的變形把動(dòng)量方程迭代分為由壓力項(xiàng)計(jì)算過(guò)程和非壓力項(xiàng)計(jì)算過(guò)程，使軟件在計(jì)算過(guò)程中迭代計(jì)算量大大簡(jiǎn)少，以達(dá)到軟件模擬速度符合實(shí)際工程中對(duì)于模擬速度的要求。在流動(dòng)過(guò)程中對(duì)傳熱方程進(jìn)行耦合計(jì)算，溫度場(chǎng)耦合計(jì)算過(guò)程中，根據(jù)液態(tài)金屬物性值在充型過(guò)程中變化}tbj,的實(shí)際情況，對(duì)金屬液物理性質(zhì)采用了線性插值的處理方式，在每一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)結(jié)束后對(duì)于液態(tài)金屬物理性質(zhì)統(tǒng)

3、～進(jìn)行處理，并不參于流場(chǎng)、溫度場(chǎng)的耦合計(jì)算，在不影響精度的情況下減少計(jì)算量。有效避免了復(fù)雜的迭代過(guò)程，使復(fù)雜鑄件的模擬成為可能，為后續(xù)進(jìn)行準(zhǔn)確的凝固模擬提供了初始的溫度場(chǎng)。本文通過(guò)水在透明模型中的流動(dòng)來(lái)模擬金屬液在實(shí)際鑄件中流動(dòng)形態(tài)，利用高速攝像儀器進(jìn)行了流動(dòng)過(guò)程拍攝，通過(guò)比較分析，流動(dòng)過(guò)程符合模擬結(jié)果。為了驗(yàn)證溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果，本文利用熱電偶對(duì)真實(shí)鑄件充型過(guò)程內(nèi)部溫度進(jìn)行了測(cè)量，與軟件模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，模擬結(jié)果曲線符合實(shí)際鑄件測(cè)量曲III山東大學(xué)碩士學(xué)位論文一鑄件充型過(guò)程三維數(shù)值模擬線。為了使模擬過(guò)程直觀形象顯示給用戶，開(kāi)發(fā)了軟件框架系統(tǒng)用于模

4、擬結(jié)果顯示，軟件框架可以實(shí)現(xiàn)模擬結(jié)果二維、三維圖像的多視角顯示，并且可以對(duì)鑄件進(jìn)行剖分顯示，用以顯示鑄件內(nèi)部結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：鑄造；充型過(guò)程；數(shù)值模擬：三維山東大學(xué)碩：仁學(xué)位論文一鑄件充型過(guò)程三維數(shù)值模擬THREE．DIMENSl0NALNUMERICALSIMULATIoNoFMoLDFILLINGPROCESS0FCASTINGAbstractWiththedevelopmentofmarketeconomy，morerequirementsandefficiencyofcastingproductionhayebeenputforward．Howe

5、ver，becauseoflongproductioncycleandhighrejectrate，thetraditionaltechnologydesignmethodcouldnotmeetwithmodernproductionrequirements．Thenumericalsimulationofmoldfillingprocesscannotonlygiveusanintuitionisticimpression，butalsotaketheexacttemperaturedatatosolidificationprocesswhich

6、maypredicttheformationofcastingdefects，assurecastingquality，reducetrialproductionperiodandincreasethecompetitionabilityofcastingproducts．Thenumericalsimulationofmoldfillingprocesstakesanimportantroleinnumericalsimulationofcasting．Thenumericalsimulationofmoldfillingprocessisalso

7、adifficulttopicforitscomplexity．Basedonmomentumequation，energyequationandcontinuityequationathree—dimensionalsimulationsoftwarehasbeendeveloped．TraditionalSOLA—VOFmethodhasbeentakentouseinthesoftware．Non-uniformmeshdiscretionwhichreflectstheaccuracygeometricalshapeoforiginalcas

8、tingsmorecloselyhasbeenadoptedbeforethesimulation．Bytr