合金和聚合体。 旗下的热物理仿真研究开发队伍汇集了全球顶尖的五十多位冶金铸造物理数 学计算力学流体力学和计算机等多学科的专家，专业从事和相关热物理模拟 产品的开发。得益于长期的联合研究和工业验证，使得通过工业验证的材料数据库不断地扩 充和更新，同时，用户本身也可以自行更新和扩展材料数据。 除了基本的材料数据库外，还拥有铝基铁基钛基镍基和铜基合金系统 的热力学数据库。这个独特的数据库使得用户可以直接输入化学成分，从而自动产生诸如液 相线温度固相线温度潜热比热和固相率的变化等热力学参数。 铜部件的低压模铸造船用发动机本体的沙模铸造 提供了能够预测评估整个铸造过程的完整软件解决方案，包括模型填注，凝 固，微观构造和热力的模拟。能够快速可视化铸型设计的影响，使得制造过程的早期能够做 出正确的决策。 特点和规格 是完整的模块软件解决方案提供众多的模块和工程工具来满足铸造业最复杂 的要求。在过程的每个阶段选择每个特定模块 模填充的流体求解器包括半固体材料，消失模和离心铸造 用于凝固和收缩预测的热求解器包括辐射选项 应力求解器包括热应力和变形 而且，还可以选择些专门和高级金属选项来预测 气体和微孔 铁合金的微观构造 颗粒结构形式 共有九个模块，下面分别阐述相应的功能。 模块功能示意图 网格划分与工具 ，的界面和网格生成器，将设计和工程阶段高效联系在起。 能够快速准备创新的设计方案，同时保证快速和可靠的计算。 主要特点 自动生成三维网格 几何通过或格式导入 直接有限元网格导入 非常快速的网格生成良好的网格质量和质量检查 处理复杂几何模型和多种材料 对边和表面可变的网格密度 确保流体流动分析的网格 熔模铸造的自动生成 网格布尔运算和网格装配 使用网格布尔运算连接不同的组件 模压铸造铝合金与模具的传 热系数通过反向模拟确定 发动机体的有限元网格使用网格装配功能合并部件网格 并且自动生成新的特征线 反向模拟 的反向模拟能够通过减小给定位置和时间上计算与测量温度的差异确定材料 属性或边界条件 主要特点 确定时间和温度相关的界面系数 确定时间和温度相关的边界条件 确定时间和温度相关的材料属性 流体求解器 提供了个非常突出的流体流动功能来模拟填模，求解全三维方程并耦 合能量方程。自由表面正面跟踪方法利用体积流体方法。可以在整个凝固过程模拟 自然对流和收缩导致的流动。 主要特点 求解器全三维流体流动方程 斜浇注的旋转轴 用于模拟夹气和通风的气体建模 半固体材料的非牛顿流体流动模型 过滤器模型 湍流模拟 可压流体模型 消失模模型 粒子跟踪 斜浇注应用熔模铸造 热求解器 热求解器通过考虑传导对流和辐射能够计算传热。通过焓的形式来描述凝固和固相转 变中的潜热。 主要特点 瞬态，非线性三维热传导 热对流和辐射 利用焓的形式考虑相变 孔隙预测 拉模铸造和金属型铸造 砂模铸造的虚拟浇注 大型钢部件管件收缩预测大型钢部件铸造的热应力 应力求解器 的先进应力求解器能够进行弹性塑性或弹性粘塑材料特性全耦合热流 体和应力模拟。更简单的材料模型诸如弹性，或刚体也能考虑。 主要特点 非线性应力分析 自动接触分配和评估热和力 气隙 无限的模型规模 温度相关的机械性能 辐射 辐射模块扩展了热求解器辐射的功能包括角系数的影响。这个模块对熔模铸造过程是必 需的，从的个区域到另个区域的自辐射影响是非常显著的。 主要特点 包括自辐射影响的准确热分析结果 对单晶铸造自动辐射角系数更新 包括壳型预热的整个过程模拟快速角系数计算算法 在中生成壳有壳层选项 气体与微透气性能 大多数模拟方案限定孔隙的预测为基于夹杂液体金属演变的宏观孔隙。这种简化方法没 有考虑气体和局部收缩起点的显微孔隙度。提供了基于显微孔隙度模拟的方法解 决这种物理问题。 主要特点 显微孔隙度预测与宏观孔隙和管缩耦合 马许区的压降 气体分离 气体溶解度作为温度和金属单元的函数 成核和气孔的生长 显微构造 件。这些丰富的功能能够准确模拟 院有铸造情况。院选需要施加边界条件的几何区域可以通过点击和自动选择延伸执行。用户 定义的数据可以是不变的，也可以随时间或温度变化。 燃气涡轮叶片定向结晶的颗粒结构和颗粒 结果显示在完 美的控制条件下，通过铸造获得单晶。 专用后处理器 后处理器是相当强大而多样的。全新的图形用户界面，多窗口页面操作 方式，支持脚本化操作。 后处理器提供了下列演变的即时过程信息 金属前端发展 内部气泡 温度场 压力云图 凝固数据 速度矢量 应力和变形 微结构值 粒子轨迹显示 提供很多功能来报告及显示过程结果，包括 云图 矢量图 截面及切平面 曲线图 模型边界条件定义到开始计算工 作流程是简化和直截了当的 材料数据库的版面和属性图示动画，图形及影片输出 能够轻松直接交换信息和通信，结果还可以用变化的标准格式输出到其他解决方案中。 高压压力铸造应用的温度云图热循环模拟中的温度变化 低压铸造高压铸造 粒子轨迹示踪金属前端发展 凝固模拟部件变形 金属围绕个核的前端发展发动机缸体变形 高压铸造中金属和空气的可视化结果铝合金轮毂气隙预测 硬件平台 已经过下列硬件平台的测试和验证 平台处理器操作系统图形选项 软件效果预评 考题是钛合金铸件，室在生产过程中需要了解该铸件在现有工艺下可能 出现缺陷的位置及缺陷形成原因。根据工艺室提供的铸件图纸及工艺条件，采用 的仿真分析软件对该铸件铸造过程进行了模拟及分析。 模拟过程共分为以下几个步骤 三维模型建立 网格划分 工艺条件与计算参数 数值计算 结果显示 分析及建议。 三维模型建立 三维图形见图院示，造型采用功能强大的。 该零件浇注系统设计中， 次浇铸个铸件，采用对称排 列，带工艺的铸件形式如图。 由于整个模型是对称结构，且各 种工艺条件也对称设置，因此数 值模拟时可以仅计算结构。 图阀体工艺三维模型 图铸件三维实体完整的计算模型见图。 网格划分 将三维实体输出，并进行有限元网格划分，划分结果见图。总节点数为 其中铸件节点总单元数。 图完整三维计算模型图网格划分结果 工艺条件与计算参数 整个浇注凝固过程在真空环境下完成，真空度小于。预计浇注时间 ，浇注温度约。次浇注个铸件，采用两级浇道系统。 边界条件 包括浇口温度流量铸型外表面铸件铸型间界面以及模型的对称面。 浇口温度，速度模型的两个对称面 铸型外面壁面温度铸件铸型界面换热系数 图边界条件设定 初始条件 实际工艺中，铸型可能进行了加热处理，初始条件设为铸件材料，铸 型材料。 数值计算 铸造过程模拟是个瞬态问题，随着时间的推进计算流动形态及凝固顺序。 使用配置为的机器进行了模拟计算。计算中可进行实时监控， 了解充型及凝固进度，并可图形化显示已计算结果。 结果显示 充型过程温度场 阀体铸件充型过程是个随时间变化的瞬态过程，充型共完成。计算 院得结果见图院示。为清楚起见，我们取颜色标尺为。 图充型过程 凝固过程温度场 阀体铸件凝固过程的计算结果见图。 图凝固降温过程 固相率分数 为了更加清楚地观察阀体铸件的凝固过程，我们同样取上述时刻下，固相分 数小于的部分显示如图。 图固相率变化过程 缩孔缩松位置 钛合金阀体在凝固过程中收缩非常剧烈。根据以上结果，可以计算出缩孔缩 松的趋势，显示如图。图中颜色标尺表示收缩趋势或可能性，为完全收缩成 空腔，大于可认为形成或可能形成缩松缩孔。 图凝固终了时缩孔缩松趋势 图中可以看出，由于钛合金凝固收缩剧烈，在级直浇道与横浇道内收缩形 成很大空腔。随着凝固的进行，在铸件的厚大部位也容易形成收缩缺陷。 在两侧的圆法兰圆周方向均可能出现缩孔，而在法兰顶部收缩最剧烈。在 底部方法兰周向，同样可能出现缩孔。在阀体中部两侧管道连接处的圆台 内部，由于壁厚较大，也可能出现缩孔④。 凝固时间 凝固时间同样是判断零件收缩缺陷的种方式。般说来，对收缩倾向比较 大的铸件，后凝固的部位如果没有合适的补缩方式，则极易引起收缩缺陷。阀体 凝固时间见图。 图铸件凝固时间云图仅显示超过部分 ④ 凝固时间结果与缩孔判据结果基本致，在圆方法兰等厚大部位凝固时间 更晚，容易出现收缩缺陷浇道内部凝固更慢，会收缩成空洞。 分析及建议 模拟结果小结 通过对钛合金阀体铸件的模拟仿真过程，可以辅助工艺设计工程师分析现有 工艺条件，并根据结果改进设计条件及参数。 从模拟结果可以看出主要的缺陷为收缩产生的缩孔。根据随时间变化的结 果，可以看到，在中部阀体壁面的薄壁区温度下降最快，最先开始凝固，法兰及 浇道起到冒口的作用可以适当补缩，因此该区域的收缩缺陷基本是局部小量的。 三个法兰由于壁厚，热量集中，因此凝固最晚。在这些厚大位置，