铸造仿真软件的调研与考核 经过上述分析，铸造仿真软件的引入是十分必要的，它对我院的 虚拟制造技术和铸造技术的发展将起到极大的推动作用。因此我们对 市面上的铸造仿真软件进行了调研和考核。 由于我们院情况特殊，新材料较多，院以精铸和自动根据化学成 分计算合金热物理性能的热力学数据库对我们显得尤为重要，而 相对这两方面最好，而且升级及功能又最全，以及同类企业国 内如百慕等国外如 等 的铸造系统的选用情况，最终选定专业铸造软件作为我 院铸造仿真的工具。 软件开发商法国集团简介 集团是在法国巴黎上市的世 界最大最著名的软件公司之。 作为虚拟测试方案的先锋，集团 是全球首屈指的材料物理学数值模拟原型和制造流程供应商。 集团成功的关键在于使用真实材料物理特性，能够进行更真实的模拟，来代替耗时的物理样机尝试和纠错过程。 集团开发了系列完整的面向工业应用的产品，真实模拟产 品在测试中的性能，精细协调制造过程与预期的产品性能间的关系， 并评估环境对产品使用的影响。集团主要产品分为虚拟样机虚 拟制造和虚拟环境三大类。集团的产品组合，已经被工业界广泛 验证并与多向价值链相结合，代表着独特的协同虚拟工程方案，称 为虚拟试验空间，能够持续对虚拟样机进行改进。 集团在军工界有大量客户，并承担了法国及欧洲众多航空航 天及防务方面的咨询项目。财政年度的收入约为万欧元， 在全球拥有逾近名高层次专家。公司及其全球代理网络为多 个国家的客户提供销售和技术支援。 软件特点 背景 自年开始直由位于美国马里兰州首府的进行 开发，并得到了美国政府和诸多研究机构的大力资助。年后，位于瑞士洛桑的 和瑞士联邦科技研究院也加入了部分模块的开发工作，基于其强大的材料物理 背景，在的晶粒计算模块和反向模块开发上贡献良多。 年，和先基铜基镁基镍基钛基 和锌基合金，以及非传统合金和聚合体。 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 背景 长期以来，对于铸造工艺的改进主要依靠经验和试验，直缺乏 套专业的有效的方法和手段。模拟是控制设计制造过程并预测 产品早期服役可能出现问题的最好解决方法。当前，有限元理论已十 分成熟，相应的模拟商业软件也逐步趋于成熟，并在各行各业逐步发 挥其巨大的作用。 现代制造工艺越来越复杂，性能精度要求也越来越高，依赖试 验的设计手段设计费用越来越高，周期越来越长，也越来越不容易保 证可靠性。而从些发达国家的经验来看，仿真技术的应用可以大大 减少试验的比重，减少了设计的盲目性，节省巨额的设计费用，设计 周期也大大缩短。从我院专业发展的角度看，急需在数值仿真这方 面提高个层次，实现我院研发能力的跨越式发展。 铸造仿真软件的开发是项技术含量很高专业性很强的工作， 作为个设计单位，自行开发不切实际。国内些专业单位开发的同 类产品在实用性规范性和易用性等方面都有不足。集团的 是业界领先的铸造过程模拟软件，基于强大有限元求解器 和高级选项，提供高效和准确的求解来满足铸造业的需求。与传统的 尝试出错修改方法相比，是减少制造成本，缩短开发 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传,时间，以及改善铸造过程质量的重要的完美的解决方案。 铸造模拟仿真对我院的作用 引进软件，从短期来看会提高设计和工艺制造水平，在 当前在研项目中立即产生效益而从长远来看，制造工艺计算和仿真 手段的大量应用必将彻底改变我院原有的制造工艺方式，最终提高我 院铸造工艺的整体水平。 铸造仿真对室的作用 室目前有很多钛合金铸件的铸造过程需要模拟来解决，其主 要原因是采用传统的试错法，费用昂贵周期太长二新产品 大多没有经验可以借鉴，院以工艺摸索时间比较长，尤其是些钛合 金材料。 铸造仿真对铸钢厂的作用 铸钢厂目前些件的铸造出品率不是很高，引进铸造模拟仿真软 件将大大节省提高铸钢厂的铸造工艺出品率和工艺水平，大大缩短生 产周期，有效的提高劳动生产率。 另外铸造模拟仿真对于我院技术的传承也很有帮助，通过仿真我 们可以将铸造技术和经验进行科学的直观的描述和记录，使得过去的 些抽象的经验变为简单明了的纸面文档进行记载和保存，有利于铸造技术的延续和资源共享。 铸造仿真软件的调研与考核 经过上述分析，铸造仿真软件的引入是十分必要的，它对我院的 虚拟制造技术和铸造技术的发展将起到极大的推动作用。因此我们对 市面上的铸造仿真软件进行了调研和考核。 由于我们院情况特殊，新材料较多，院以精铸和自动根据化学成 分计算合金热物理性能的热力学数据库对我们显得尤为重要，而 相对这两方面最好，而且升级及功能又最全，以及同类企业国 内如百慕等国外如 等 的铸造系统的选用情况，最终选定专业铸造软件作为我 院铸造仿真的工具。 软件开发商法国集团简介 集团是在法国巴黎上市的世 界最大最著名的软件公司之。 作为虚拟测试方案的先锋，集团 是全球首屈指的材料物理学数值模拟原型和制造流程供应商。 集团成功的关键在于使用真实材料物理特性，能够进行更真实的模拟，来代替耗时的物理样机尝试和纠错过