引进procast铸造仿真软件项目投资立项申报材料

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显微模拟模块进行铸造过程中任意位置热历程连同成核和显微结构生长耦合模拟。

主要特点可用的确定性模型等轴枝晶耦合共晶球墨铸铁共晶灰口白口铁共晶球墨铸铁共析灰口铁共析包晶转变模型铁碳固态转变颗粒结构模拟颗粒结构模块基于随机方法细胞自动机和有限元模型的耦合，能够预测颗粒结构的凝固。

主要特点预测柱状和等轴枝晶颗粒结构柱状到等轴的转变柱状结晶区颗粒选择对单晶部件预测杂散晶体晶体结构的演变立体信息颗粒结构直接可视化铝高压铸造部件第三级活塞压力对氢气孔的影响。

受限活塞压缩上和高活塞压缩下显示了气孔的减少铝铸造温度分布及钢模具中的应力分布球墨铸铁部件砂型铸造的珠光体分布前处理器可以通过图形用户界面来定义各种边界条件。

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。

专用后处理器。

总节点数为其中铸件节点总单元数。

图铸件三维实体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，包括圆法兰端面内部沿圆周方向顶部可能性更大方法兰端面四个角部可能性更大，出现缩孔的趋势比较显著。

此外，阀体两侧管道在中部交汇，连接两个管道的圆台内部也容易出现缩孔。

模拟仿真过程优化方案阀体铸件数值模拟是以目前工艺人员对实际工艺条件的估算为基础进行的，部分关键参数在实践中难以精确测得或控制，这些参数对模拟结果的影响比较大。

为了使数值仿真工具成为工程技术人员有力的辅助设计工具，在日后的模拟仿真过程中可酌情采取改进措施，包括尽量准确地估计浇注温度及浇注时间，同时采用的反算模块与部分实测温度结果结合，反推出更精确的浇注温度变化过程由于材料的热物性参数多与温度变化相关，因此采用变热物性参数可使得模拟计算更加准确。

包括铸件钛合金材料铸型石磨材料等。

铸件与铸型界面的接触热阻是凝固计算中的个关键参数，对界面换热现象目前还处于研究阶段，没有个清楚准确的普适模型。

在确定了工艺条件的基础上，采用反算模块，根据实测温度曲线与计算温度曲线对比，同样可以较为准确地得到铸件铸型间的换热系数。

工艺过程改进建议以现有模拟分析结果为基础，对铸造工艺得出些改进意见在圆法兰的顶部，考虑采用定形式的冒口进行补缩。

在法兰端面添加冒口，可使该部位的收缩缺陷得到定程度缓解。

缺点是由于钛合金比较昂贵，冒口容易造成材料浪费。

在法兰等厚大部位，考虑添加加快冷却的工艺。

如在铸型中贴近法兰的部位增加冷铁，并与石墨起成型。

该方法操作比较麻烦，且由于石墨本身导热效果较好，冷铁会起到定作用，但并不定非常明显。

考虑增加圆法兰与横浇道接触形式，使得该横浇道凝固缓慢，对圆法兰顶部起到补缩作用。

室的工艺人员对模拟结果比较满意，认为与实际非常接近，对于院得出的建议认为比较中肯，整个模拟结果对该项目的进展起了很大的推动作用。

软件在我院使用构想铸造模拟解决方案使用部门根据我院需要解决的铸造问题及其对于全面解决铸造问题的整体规划出发，由我院铸造生产及模拟解决流程简图可以看出，需要室和铸钢厂工作人员加入到铸造模拟流程中来。

图铸造生产及模拟解决流程简图网格剖分工艺参数设定检查，求解应用三维实体造型室生产铸钢厂工艺室铸造模拟解决方案硬件需求服务器主要作用是管理铸造解决方案中院有软件的文件，为院有的台式机和计算工作站提供授权服务。

计算工作站主要作用是进行计算求解。

在实际使用过程中，当需要计算的模型的计算量不大时，可以直接在本机台式机上计算求解当需要计算的模型计算量很大时，需要把计算文件提交到专门的计算工作站上进行计算求解，使用过程是在本机工作站远程登陆控制计算工作站，然后利用计算工作站进行需要的计算，计算完成后把计算结果取回来进行本地后处理和生成计算报告。

机器用途类型内存硬盘操作系统具体机器推荐服务器台英特尔奔腾处理器以上以上专业版计算工作站台双核英特尔至强位处理器以上以上以上专业版网络中心台服务器室台计算工作站铸钢厂台计算工作站软件模块配置建议模块编号模块名称模块说明单价万需求前处理模块，主要用于对三维实体网格进行材料界面条件参数边界条件参数和运行参数的设定基本模块后处理模块，主要用于计算结果的显示与分析网格剖分模块主要用于体网格的生成几何处理模块第五版，主要用于文件和文件的读取和清除热分析模块，主要对铸造充型凝固过程的温度场进行模拟分析流动模块，主要对铸造过程的流场进行模拟分析应力分析模块，主要对铸造过程的应力场进行模拟分析网格剖分模块主要对文件格式进行扩充精铸必选辐射模块，对铸造过程的辐射能量进行模拟分析缩孔缩松模块，主要对逐渐产生的缩孔缩松情况进行模拟和判断可删可选模块微观组织模块，对铸件微观组织进行模拟分析可删单晶模块可删逆运算模块，主要采用逆运算来计算界面条件参数和边界条件