鑄造充型過(guò)程模擬的案例
松馳因子對(duì)鑄造充型過(guò)程模擬軟件的影響
作者簡(jiǎn)介:陳樂(lè)平(1975- ),江西撫州人,碩士生.研究方向:材料加工
過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬.
Email:chen-leping@126.com
鑄造技術(shù)
FOUNDRYTECHNOLOGY
Vol.26No.9
Sep.2005
松馳因子對(duì)鑄造充型過(guò)程模擬軟件的影響
陳樂(lè)平,張希俊,張 方,莫成寧
(昆明理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,云南昆明650093)
摘要:通過(guò)實(shí)際計(jì)算比較了松馳因子w對(duì)鑄造充型過(guò)程模擬軟件中所使用的超松馳迭代法的計(jì)算速度的影響,并與英國(guó)伯明
翰大學(xué)所做的標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)對(duì)比以驗(yàn)證模擬精度.在綜合比較了速度和精度的影響后,確定了最佳松馳因子w的取值范圍
在0.5～0.8.
展開(kāi) 使用FLOW-3D的低壓鑄造鋁合金鑄件充型過(guò)程卷氣行為研究
1.東北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院；2.華晨寶馬汽車(chē)有限公司
摘要
使用FLOW-3D軟件對(duì)3種不同結(jié)構(gòu)的鑄件進(jìn)行低壓鑄造充型過(guò)程模擬，分析了增壓速度和鑄件結(jié)構(gòu)對(duì)充型過(guò)程中卷氣量的影響。由模擬結(jié)果分別選擇卷氣最嚴(yán)重和充型最平穩(wěn)的兩種結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)試做，并對(duì)其進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)研究，分析了卷氣含量對(duì)力學(xué)性能的影響。
1.試驗(yàn)方法
主要觀察鑄件結(jié)構(gòu)和增壓速度對(duì)充型過(guò)程的影響，因此，設(shè)計(jì)了3種不同結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單模型，見(jiàn)圖1。鑄件的尺寸為280 mm×150 mm×30 mm，3個(gè)平板型鑄件中心位置分別具有不同高度的下落式（waterfall）結(jié)構(gòu)，其下落高度分別為0、15和30 mm，以此來(lái)考察下落式結(jié)構(gòu)對(duì)鑄件質(zhì)量的影響。
圖1 具有3種不同下落式高度的模型
使用FLOW-3D軟件，對(duì)3種不同模型和不同充型壓力進(jìn)行了模擬。應(yīng)用軟件中的卷氣模型，對(duì)不同方案充型過(guò)程中的卷氣量進(jìn)行分析。具體方案的編號(hào)見(jiàn)表1
表1 不同模型和不同增壓速度的方案編號(hào)
根據(jù)模擬結(jié)果，選取卷氣量最大和最小的模型，進(jìn)行生產(chǎn)試做。并對(duì)生產(chǎn)的鑄件進(jìn)行鑄態(tài)力學(xué)性能分析，每個(gè)鑄件取4個(gè)M6的拉伸式樣，取樣位置見(jiàn)圖2，每種模型分析6個(gè)鑄件，共24個(gè)拉伸樣品，拉伸試驗(yàn)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)DIN EN ISO 6892-1。取力學(xué)性能最低的樣品，用SEM進(jìn)行斷裂面分析，分析降低力學(xué)性能的根本原因。
圖2 拉伸試樣取樣位置示意圖
2.試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 確定分型面
以V3.1方案為例，觀察充型過(guò)程中的卷氣的分布情況，如圖3。
展開(kāi) 三維鑄件充型及凝固過(guò)程數(shù)值模擬軟件包--(FT－Star鑄造之星)
三維鑄件充型及凝固數(shù)值模擬軟件包（簡(jiǎn)稱(chēng)FT－Star）是具有自主版權(quán)的真三維鑄造過(guò)程數(shù)值模擬軟件包。它可在586 微機(jī)和工作站上運(yùn)行，分別采用WINDOWS和MOTIF圖形界面，對(duì)用戶(hù)友好。國(guó)內(nèi)專(zhuān)家評(píng)價(jià)認(rèn)為主要功能在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
FT－Star可以通過(guò)SLA文件接收各大型通用CAD軟件，如CADDS、Pro/E、IDEAS、Autocad、UG等的造型文件進(jìn)行鑄造過(guò)程分析，F(xiàn)T－Star具有以下主要技術(shù)特點(diǎn)：
⑴在實(shí)驗(yàn)室及生產(chǎn)性試驗(yàn)基礎(chǔ)上，建立了多熱節(jié)定量預(yù)測(cè)鑄件縮孔新方法及定量預(yù)測(cè)球墨鑄鐵縮孔新方法；
⑵采用并改進(jìn)SOLA/VOF三維流場(chǎng)數(shù)值分析方法，提出三維自由表面處理新方法，并提高了運(yùn)算速度；可以進(jìn)行充型過(guò)程三維流動(dòng)分析；
⑶采用有限差分/有限元方法集成的技術(shù)路線， 能夠分析鑄件的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和殘余應(yīng)力；
⑷建立鑄鐵結(jié)晶凝固生核及生長(zhǎng)模型及微觀組織與機(jī)械性能關(guān)系的數(shù)學(xué)方程，初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)球鐵三維微觀組織及鑄態(tài)機(jī)械性能進(jìn)行模擬分析；
⑸建立了并行工程環(huán)境下的鑄造CAD/CAE集成系統(tǒng)；
⑹在實(shí)驗(yàn)室完成壓鑄及低壓鑄造過(guò)程數(shù)值模擬功能模塊；商品化后將成為FT－Star的另一個(gè)主要功能。
FT－Star已在國(guó)內(nèi)近40家單位得到應(yīng)用，已成為鑄造工作者在優(yōu)化鑄造工藝設(shè)計(jì)，校核工藝方案，預(yù)測(cè)及控制鑄件質(zhì)量及新產(chǎn)品研制等方面的得力助手，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。
展開(kāi) 運(yùn)用弗勞德數(shù)作為鑄造充型過(guò)程中的質(zhì)量評(píng)估依據(jù)
不良的澆注過(guò)程（X-Ray）
Fig2. 良好的澆注過(guò)程（X-Ray）
氧化膜的形成原因
氧化膜缺陷
氧化膜的形成原因
什么是弗勞德數(shù)（Froude Number）？
弗勞德數(shù)是流體質(zhì)點(diǎn)加速度產(chǎn)生的作用力，以及重力形成的作用力比值的指標(biāo)。
Froude Number 可以用來(lái)判斷流體卷氣的程度。當(dāng) Froude Number > 1.7 時(shí)，流體就會(huì)卷氣，當(dāng) Froude Number 在 4~12 之間時(shí)，流體會(huì)呈現(xiàn)高度卷氣。
利用 FLOW-3D CAST 的定制化功能，研究采用自行開(kāi)發(fā)的子程序嵌入計(jì)算。
鑄造工藝模擬——充型缺陷
鑄造模擬技術(shù)：對(duì)鑄造的充型、熱傳導(dǎo)、凝固過(guò)程和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行模擬分析。
ProCAST在金屬型重力鑄造充型和模具溫度場(chǎng)中的應(yīng)用
金屬型模具熱平衡狀態(tài)是影響鑄件質(zhì)量及模具壽命的關(guān)鍵因素,模具的溫度場(chǎng)決定了模具承受熱應(yīng)力的程度.運(yùn)用有限元分析軟件ProCAST對(duì)金屬型重力鑄造中模具溫度場(chǎng)進(jìn)行了連續(xù)鑄造過(guò)程的熱分析,研究了自然冷卻條件和強(qiáng)制冷卻條件對(duì)模具溫度場(chǎng)的影響.結(jié)果表明,多周期循環(huán)澆注時(shí),隨著循環(huán)澆注次數(shù)的增加,溫度是不斷變化的,當(dāng)循環(huán)澆注7次后,模具內(nèi)部建立了相對(duì)穩(wěn)定的溫度梯度,模具逐漸達(dá)到了熱平衡狀態(tài).
作 者： 汪煦 趙玉濤 蘇大為 周堃 WANG Xu ZHAO Yu-tao SU Da-wei ZHOU Kun
作者單位： 江蘇大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇鎮(zhèn)江,212013
刊 名： 鑄造
英文刊名： CHINA FOUNDRY
年，卷(期)： 2008 57(12)
分類(lèi)號(hào)： TG249.3-39
關(guān)鍵詞： 金屬型重力鑄造 模具 充刑模擬 熱平衡 溫度場(chǎng)
ProCAST在金屬型重力鑄造充型和模具溫度場(chǎng)中的應(yīng)用.pdf
展開(kāi) 完整充型與凝固模擬參數(shù)設(shè)置
336067-1.part01.rar
336069-1.part02.rar
ABAQUS案例-ABAQUS中fluid cavity的應(yīng)用及流道腔（氣囊）充氣或充液過(guò)程模擬 ￥3
在工程應(yīng)用中，有時(shí)候會(huì)遇到流體與流體腔道的相互作用過(guò)程，例如輪胎充氣過(guò)程、熱的或冷的流體流過(guò)流體腔道等等，對(duì)于這類(lèi)問(wèn)題，ABAQUS軟件提供了fluid cavity參數(shù)來(lái)模擬這一過(guò)程。本實(shí)例中（附件中的inp文件）展示了在ABAQUS中采用fluid cavity參數(shù)來(lái)模擬流體（氣體或液體）與流體腔的相互作用過(guò)程，并分析流體腔的應(yīng)力分布和位移分布。本實(shí)例可以拓展到任意材料的流體腔，比如模擬輪胎充氣過(guò)程。
Z-CAST鑄造過(guò)程模擬軟件
Z-CAST鑄造過(guò)程模擬軟件技術(shù)規(guī)格1、特點(diǎn)
1)
基于Window 95/98, Windows NT/2000/XP.
2)
包括所有鑄造模擬（前處理器、求解器、后處理器和數(shù)據(jù)庫(kù)）
3)
應(yīng)用領(lǐng)域：砂型鑄造（自動(dòng)鑄造線，新取砂，CO2, ,...）、金屬型鑄造、高/低壓模鑄造、擠壓鑄造、澆鑄、熔模鑄造、單晶熔模鑄造等。
2、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格
2.1 前處理器
a. 可以讀取STL 數(shù)據(jù)
b. 支持設(shè)計(jì)3D固體建模
c. 支持自動(dòng)生成網(wǎng)格
d. 支持驗(yàn)證所生成的網(wǎng)格
e. 支持具體“熱偶”定位
f. 支持熱物理特性的編輯和控制
2.2 求解器
a. 支持固化分析
b. 支持流動(dòng)分析
c. 支持循環(huán)鑄造（Cycle Casting）分析
d. 支持低壓鑄造（Low Pressure Casting）分析
e. 支持壓力鑄造（Die Casting）分析
f. 可以考慮粘度和特殊邊界條件
g. 使用非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析、固化分析、直接有限差分法（DFDM）、溫度恢復(fù)法（相變潛熱）等作為固化求解器
h. 支持使用固化分析條件值進(jìn)行流動(dòng)分析
2.3 后處理器
a. 可以連續(xù)觀察截面
b. 可以顯示流動(dòng)結(jié)果（充型過(guò)程、溫度分布和流速矢量）
c. 支持顯示固化結(jié)果（溫度分布、固化時(shí)間、缺陷位置）
d. 支持將分析結(jié)果保存為AVI輸出
e. 支持通過(guò)簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)操作設(shè)定各種視圖（透視圖、ISO視圖、放大/縮小、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)XY、XZ、YZ視圖、等等）
f. 支持動(dòng)態(tài)的放大/縮小
g. 支持通過(guò)鼠標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)功
h. 支持分析過(guò)程中的實(shí)時(shí)結(jié)果顯示
2.4 材料數(shù)據(jù)庫(kù)
.有多達(dá)150 種材料可供選擇。
.具有“數(shù)據(jù)庫(kù)管理員”功能，因此用戶(hù)可以使用該功能修改現(xiàn)有材料數(shù)據(jù)庫(kù)。
展開(kāi) 鑄造過(guò)程模擬仿真分析軟件 - JSCAST 軟件介紹
一 鑄造CAE的應(yīng)用背景：
在鑄造領(lǐng)域：
1、產(chǎn)業(yè)的全球化導(dǎo)致了鑄造產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈。即：低成本化，短生產(chǎn)周期化，高品質(zhì)化。
2、擺脫[憑傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)試作來(lái)解決鑄造缺陷問(wèn)題]的舊方法。
3、熟練技術(shù)工人的高齡化，年輕技術(shù)員的制造業(yè)脫離等社會(huì)現(xiàn)象導(dǎo)致了鑄造技術(shù)傳授的日趨困難。
由于上述原因，鑄造工藝設(shè)計(jì)員渴望用法簡(jiǎn)單而又實(shí)用的鑄造模擬技術(shù)的出現(xiàn)。
二 JSCAST概要：
JSCAST適用于幾乎所有的鑄造工藝及合金的充型及凝固過(guò)程的數(shù)值解析。通過(guò)充型流動(dòng)形態(tài)可預(yù)測(cè)充填不良?卷氣等缺陷。通過(guò)凝固時(shí)間?溫度梯度可預(yù)測(cè)縮孔等缺陷的發(fā)生。在縮短試作時(shí)間?降低鑄件成本?優(yōu)化鑄造工藝，及相關(guān)技術(shù)的累積與傳授等應(yīng)用方面是最好的C A E鑄造工藝專(zhuān)用系統(tǒng)。
JSCAST是一種可對(duì)鑄造工藝中熔化金屬的流動(dòng)及凝固進(jìn)行模擬的軟件。可以顯示金屬液是如何流動(dòng)和注入的；可以模擬注入完成后的凝固過(guò)程；而且還可以預(yù)測(cè)各種模具將會(huì)產(chǎn)生哪些缺陷，通過(guò)電腦確定最佳鑄造方案，并配有圖文、圖表說(shuō)明，3D的圖示使您一目了然。甚至對(duì)壁厚不到1mm且形狀復(fù)雜的鑄件也可模擬。另外，即使產(chǎn)品數(shù)據(jù)與方案數(shù)據(jù)不同，也可在預(yù)處理器上將兩種數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)。該系統(tǒng)采用校準(zhǔn)公差（Calibration Tolerance）模型，以及規(guī)則和不規(guī)則混合要素（增加了三角要素），因此精度較高。
展開(kāi) Z-CAST鑄造過(guò)程模擬軟件技術(shù)規(guī)格
Z-CAST鑄造過(guò)程模擬軟件技術(shù)規(guī)格1、特點(diǎn)
1)
基于Window 95/98, Windows NT/2000/XP.
2)
包括所有鑄造模擬（前處理器、求解器、后處理器和數(shù)據(jù)庫(kù)）
3)
應(yīng)用領(lǐng)域：砂型鑄造（自動(dòng)鑄造線，新取砂，CO2, ,...）、金屬型鑄造、高/低壓模鑄造、擠壓鑄造、澆鑄、熔模鑄造、單晶熔模鑄造等。
2、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格
2.1 前處理器
a. 可以讀取STL 數(shù)據(jù)
b. 支持設(shè)計(jì)3D固體建模
c. 支持自動(dòng)生成網(wǎng)格
d. 支持驗(yàn)證所生成的網(wǎng)格
e. 支持具體“熱偶”定位
f. 支持熱物理特性的編輯和控制
2.2 求解器
a. 支持固化分析
b. 支持流動(dòng)分析
c. 支持循環(huán)鑄造（Cycle Casting）分析
d. 支持低壓鑄造（Low Pressure Casting）分析
e. 支持壓力鑄造（Die Casting）分析
f. 可以考慮粘度和特殊邊界條件
g. 使用非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析、固化分析、直接有限差分法（DFDM）、溫度恢復(fù)法（相變潛熱）等作為固化求解器
h. 支持使用固化分析條件值進(jìn)行流動(dòng)分析
2.3 后處理器
a. 可以連續(xù)觀察截面
b. 可以顯示流動(dòng)結(jié)果（充型過(guò)程、溫度分布和流速矢量）
c. 支持顯示固化結(jié)果（溫度分布、固化時(shí)間、缺陷位置）
d. 支持將分析結(jié)果保存為AVI輸出
e. 支持通過(guò)簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)操作設(shè)定各種視圖（透視圖、ISO視圖、放大/縮小、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)XY、XZ、YZ視圖、等等）
f. 支持動(dòng)態(tài)的放大/縮小
g. 支持通過(guò)鼠標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)功
h. 支持分析過(guò)程中的實(shí)時(shí)結(jié)果顯示
2.4 材料數(shù)據(jù)庫(kù)
.有多達(dá)150 種材料可供選擇。
.具有“數(shù)據(jù)庫(kù)管理員”功能，因此用戶(hù)可以使用該功能修改現(xiàn)有材料數(shù)據(jù)庫(kù)。
展開(kāi) 
Z-CAST鑄造過(guò)程模擬軟件技術(shù)規(guī)格
Z-CAST鑄造過(guò)程模擬軟件技術(shù)規(guī)格1、特點(diǎn)
1)
基于Window 95/98, Windows NT/2000/XP.
2)
包括所有鑄造模擬（前處理器、求解器、后處理器和數(shù)據(jù)庫(kù)）
3)
應(yīng)用領(lǐng)域：砂型鑄造（自動(dòng)鑄造線，新取砂，CO2, ,...）、金屬型鑄造、高/低壓模鑄造、擠壓鑄造、澆鑄、熔模鑄造、單晶熔模鑄造等。
2、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格
2.1 前處理器
a. 可以讀取STL 數(shù)據(jù)
b. 支持設(shè)計(jì)3D固體建模
c. 支持自動(dòng)生成網(wǎng)格
d. 支持驗(yàn)證所生成的網(wǎng)格
e. 支持具體“熱偶”定位
f. 支持熱物理特性的編輯和控制
2.2 求解器
a. 支持固化分析
b. 支持流動(dòng)分析
c. 支持循環(huán)鑄造（Cycle Casting）分析
d. 支持低壓鑄造（Low Pressure Casting）分析
e. 支持壓力鑄造（Die Casting）分析
f. 可以考慮粘度和特殊邊界條件
g. 使用非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析、固化分析、直接有限差分法（DFDM）、溫度恢復(fù)法（相變潛熱）等作為固化求解器
h. 支持使用固化分析條件值進(jìn)行流動(dòng)分析
2.3 后處理器
a. 可以連續(xù)觀察截面
b. 可以顯示流動(dòng)結(jié)果（充型過(guò)程、溫度分布和流速矢量）
c. 支持顯示固化結(jié)果（溫度分布、固化時(shí)間、缺陷位置）
d. 支持將分析結(jié)果保存為AVI輸出
e. 支持通過(guò)簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)操作設(shè)定各種視圖（透視圖、ISO視圖、放大/縮小、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)XY、XZ、YZ視圖、等等）
f. 支持動(dòng)態(tài)的放大/縮小
g. 支持通過(guò)鼠標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)功
h. 支持分析過(guò)程中的實(shí)時(shí)結(jié)果顯示
2.4 材料數(shù)據(jù)庫(kù)
.有多達(dá)150 種材料可供選擇。
.具有“數(shù)據(jù)庫(kù)管理員”功能，因此用戶(hù)可以使用該功能修改現(xiàn)有材料數(shù)據(jù)庫(kù)。
.自定義功能，可以根據(jù)具體國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)提供材料數(shù)據(jù)庫(kù)
展開(kāi) 『原創(chuàng)』鑄造過(guò)程模擬仿真分析軟件 - JSCAST 軟件介紹
鑄造C A E系統(tǒng)——JSCAST簡(jiǎn)介
一 鑄造CAE的應(yīng)用背景：
在鑄造領(lǐng)域：
1、產(chǎn)業(yè)的全球化導(dǎo)致了鑄造產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈。即：低成本化，短生產(chǎn)周期化，高品質(zhì)化。
2、擺脫[憑傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)試作來(lái)解決鑄造缺陷問(wèn)題]的舊方法。
3、熟練技術(shù)工人的高齡化，年輕技術(shù)員的制造業(yè)脫離等社會(huì)現(xiàn)象導(dǎo)致了鑄造技術(shù)傳授的日趨困難。
由于上述原因，鑄造工藝設(shè)計(jì)員渴望用法簡(jiǎn)單而又實(shí)用的鑄造模擬技術(shù)的出現(xiàn)。
二 JSCAST概要：
JSCAST適用于幾乎所有的鑄造工藝及合金的充型及凝固過(guò)程的數(shù)值解析。通過(guò)充型流動(dòng)形態(tài)可預(yù)測(cè)充填不良?卷氣等缺陷。通過(guò)凝固時(shí)間?溫度梯度可預(yù)測(cè)縮孔等缺陷的發(fā)生。在縮短試作時(shí)間?降低鑄件成本?優(yōu)化鑄造工藝，及相關(guān)技術(shù)的累積與傳授等應(yīng)用方面是最好的C A E鑄造工藝專(zhuān)用系統(tǒng)。
JSCAST是一種可對(duì)鑄造工藝中熔化金屬的流動(dòng)及凝固進(jìn)行模擬的軟件。可以顯示金屬液是如何流動(dòng)和注入的；可以模擬注入完成后的凝固過(guò)程；而且還可以預(yù)測(cè)各種模具將會(huì)產(chǎn)生哪些缺陷，通過(guò)電腦確定最佳鑄造方案，并配有圖文、圖表說(shuō)明，3D的圖示使您一目了然。甚至對(duì)壁厚不到1mm且形狀復(fù)雜的鑄件也可模擬。另外，即使產(chǎn)品數(shù)據(jù)與方案數(shù)據(jù)不同，也可在預(yù)處理器上將兩種數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)。該系統(tǒng)采用校準(zhǔn)公差（Calibration Tolerance）模型，以及規(guī)則和不規(guī)則混合要素（增加了三角要素），因此精度較高。
展開(kāi) 鐵型覆砂鑄造球墨鑄鐵件縮松縮特性探索，數(shù)值模擬技術(shù)、實(shí)例講解6類(lèi)補(bǔ)縮方法
因此，不管采用何種工藝，球鐵件總是需要補(bǔ)縮的，只要鑄型剛度足夠，球鐵就不會(huì)產(chǎn)生收縮的觀點(diǎn)是不對(duì)的，鐵型覆砂鑄造工藝也不例外。
2 數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用
鑄造CAE技術(shù)是采用計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件對(duì)鑄件的充型和凝固過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，并對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，以預(yù)測(cè)缺陷，優(yōu)化工藝。
充型模擬是模擬金屬液在鑄型中的流動(dòng)過(guò)程對(duì)鑄件成形的影響，金屬液平穩(wěn)的流動(dòng)和合理的充型順序是保證鑄件質(zhì)量的重要條件，也是合理的凝固順序的前提條件。通過(guò)充型模擬可以分析金屬液在澆冒口系統(tǒng)中的流動(dòng)狀態(tài)，優(yōu)化澆冒口系統(tǒng)，避免金屬液的流股分離，降低金屬液對(duì)模型的沖洗侵蝕。凝固過(guò)程是金屬液充滿型腔后，由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程。通過(guò)凝固模擬可以分析金屬液在鑄型中的凝固順序，并可對(duì)凝固過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行預(yù)測(cè)。
目前，數(shù)值模擬技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于鑄造工藝設(shè)計(jì)。鐵型覆砂鑄造工藝相比一般砂型鑄造工藝其傳熱過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，包括“鑄件-覆砂層-鐵型-大氣”之間的傳熱，在通過(guò)試驗(yàn)及生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證后，該工藝的模擬分析也相對(duì)成熟、可靠。
3 球鐵件的補(bǔ)縮方法
鐵型覆砂鑄造工藝的兩大特點(diǎn)是：①鑄型剛性好；②調(diào)節(jié)鑄型內(nèi)各個(gè)部位的覆砂層厚度，可以在一定程度上改善各部位的冷卻速度。所以，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)要充分利用其優(yōu)勢(shì)。
展開(kāi) 結(jié)構(gòu)力學(xué)分析（靜力、動(dòng)力、疲勞）、多體系統(tǒng)仿真、鑄造/成型過(guò)程模擬算法分析，及工作站硬件配置推薦
計(jì)算特點(diǎn):
順序性較強(qiáng): 數(shù)值積分過(guò)程是按時(shí)間步順序進(jìn)行的，單次仿真的并行化難度高于FEM/CFD。
規(guī)模相對(duì)較小: 與FEM/CFD的千萬(wàn)/億級(jí)網(wǎng)格相比，MBD的自由度數(shù)量通常在幾千到幾萬(wàn)量級(jí)。
對(duì)CPU主頻敏感: 求解器內(nèi)部大量的邏輯判斷和串行計(jì)算，使得CPU的單核性能（高主頻）對(duì)整體速度影響很大。
計(jì)算平臺(tái):
- CPU多核計(jì)算 (主要平臺(tái)): 現(xiàn)代MBD求解器（如 Adams, Simpack, RecurDyn）通過(guò)并行化不同子系統(tǒng)或函數(shù)的計(jì)算來(lái)利用多核，對(duì)于包含大量柔體或復(fù)雜接觸的系統(tǒng)，多核加速效果明顯。
- CPU單核計(jì)算 (重要影響因素): 對(duì)于大多數(shù)常規(guī)MBD分析，CPU的主頻依然是決定性因素之一。高主頻的CPU能顯著縮短單次仿真時(shí)間。
- GPU計(jì)算 (較少應(yīng)用): 由于其算法的并行度不如FEM/CFD高，GPU在MBD領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)較少，不是主流。
3. 鑄造/成型過(guò)程模擬
涉及算法:
- 核心算法: 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD) + 隱式有限元法 (FEM) 的多物理場(chǎng)耦合。
- CFD部分 (有限體積法): 用于模擬熔融金屬/塑料的充填、流動(dòng)過(guò)程。
- FEM部分 (隱式有限元法): 用于模擬冷卻、凝固、相變過(guò)程，以及由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力、變形和殘余應(yīng)力。
計(jì)算特點(diǎn):
- 計(jì)算密度極高: 這是所有仿真中計(jì)算最密集的領(lǐng)域之一。它同時(shí)包含了CFD的流體計(jì)算和FEM的傳熱/結(jié)構(gòu)計(jì)算。
- 強(qiáng)非線性與強(qiáng)耦合: 流動(dòng)、傳熱、結(jié)構(gòu)變形、材料相變等多個(gè)物理場(chǎng)相互影響，求解過(guò)程非常復(fù)雜。
- 內(nèi)存和時(shí)間需求巨大: 為了精確模擬，需要精細(xì)的網(wǎng)格和極小的時(shí)間步長(zhǎng)，導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，內(nèi)存占用高。
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