铸件凝固温度场计算机采集及其后处理

探讨了铸件凝固温度场的计算机采集及其后处理中的一些技术问题，解决了凝固温度场的计算机采集中易受干扰、数据精度不高、温度数据不足等难题，为凝固温度场数值模拟提供了验证实例。     

铸件凝固温度场计算机实测验证及提高精度的方法

针对铸件凝固温度场的计算机采集及测试精度中所遇到的一些常见而又难以解决的技术问题作了有益的探讨及尝试,解决了凝固温度场的计算机采集中易受干扰、数据精度不高等难题。为主课题－凝固温度场数值模拟提供了准确的验证实例。     

用交替方向隐式迭代法计算铸件凝固过程的温度场

为了提高薄壁、复杂铸件凝固过程数值模拟时的计算速度,将整个计算域分为砂型和铸件两个分区,用显式差分格式计算砂型中的温度场,用交替方向隐式迭代法计算铸件中的温度场;基于热焓法,采用源项线性化技术处理凝固潜热,以提高铸件温度场的收敛速度,采用变时间步长以提高铸件温度场的计算效率。通过一个算例,证实本算法可提高薄壁铸件凝固过程数值模拟的计算效率。     

焊补过程温度场的有限元法计算机模拟

开发了一种用于温度场模拟的有限元微机软件 ,实测结果证实了软件模拟的准确性。运用该软件的模拟结果分析了铸件溶解扩散焊的热影响区硬度升高的原因并给出了解决该问题的途径。     

凝固过程数值计算的模拟

通过对铸件凝固过程中各换热边界条件的研究,建立了凝固过程的二维非稳态温度场计算数学模型;并运用了有限差分方法对模型进行离散,得到大型方程组,并利用超松驰迭代法(即SOR法)解该方程组,据此,利用Turbo C编制了计算机程序.上机运行结果表明,可较满意地模拟铸件凝固过程温度场的分布.     

铸件凝固二维温度场的计算机模拟

本文根据铸件凝固时的传热数学模型,选取了双向交替隐式格式(ADI)有限差分法作为铸件凝固温度场的模拟计算方法。由此,利用 FORTRAN 语言在中型计算机 VAX-11/780上编制了一套任意截面形状铸件温度场模拟计算通用程序和一套铸件浇注、凝固仿真通用程序。并对国内未曾报道的呋喃树脂自硬砂的导热系数值进行了测定。运行通用程序得出的模拟计算结果与实测结果符合得较好。     

铸件凝固三维温度场的计算机模拟

本文在论述采用隐式方法进行铸件凝固进程数值模拟的基础上,编制了铸件凝固温度场三维数值模拟计算程序。通过理论计算和实测结果的比较,得出三维数值模拟计算具有较好的精确度。三维模拟计算与二维模拟计算的结果相比较说明,开发三维凝固温度场解析程序是十分必要的。最后,本文提出了在前人基础上继续探索更实用数值方法的重要性。同时指出热应力场的数值模拟是今后研究的发展方向。     

软件补偿技术在铸件凝固温度场测试中的应用

论述了在测试温度场分布中用计算机软件修正其测试误差的方法以及进一步提高测试精度的方法，并论述了这种修正方法的实际意义。     

大型钢锭凝固过程的计算机模拟

本文分析了钢锭-锭模系统的各种边界以及浇注过程中的热交换,应用直接差分法,建立了考虑浇注过程中热交换情况的大型钢锭凝固数值模拟方法,提出采用辐射传热处理钢锭、锭模边界产生气隙后的边界条件。最后应用所编程序计算了60t钢锭的凝固温度场,计算结果表明,显式直接差分法进行凝固数值模拟,单元剖分简单,计算方便。60t钢锭的计算温度场符合钢锭的凝固趋势。     

熔模铸件凝固收缩流动过程的数值模拟

本文在考虑了由于凝固收缩而引起的液相流动后针对回转体类熔模铸件的凝固过程进行了数值模拟研究,探讨了熔模铸件的凝固界面、空单元界面的移动和凝固过程中的流速场,并直接模拟求得了熔模铸件内部的孔隙率分布。     

镁合金薄带双辊铸轧过程的数值模拟

基于立式薄带双辊铸轧工艺的特点,采用有限元法求解镁合金薄带双辊铸轧过程的三维宏观传输方程,并应用ANSYS软件的智能网格划分技术,实现了对铸轧过程中熔池内部温度场、速度场及凝固过程的耦合模拟.分析了铸轧速度及浇注温度等主要工艺参数对熔池内流场、温度场和凝固终了点的影响规律.研究结果表明,随着浇注温度和铸轧速度的增加,熔池出口处的温度升高,凝固终了点向熔池出口处移动.通过对模拟结果的讨论,给出了适合镁合金薄带铸轧过程的工艺参数:浇注温度为640~660℃,铸轧速度为20~30 m/min.     

铸造镁合金弹塑性多尺度模型数值分析

为了实现应力与应变等力学量跨不同尺度的定量转换,并获得跨微/细/宏观的多尺度有效本构方程,利用MTS材料实验机对镁合金(AM60)和美国通用汽车公司提供的纯镁基体进行了力学性能测试,得出镁合金和基体材料的力学性能参数,采用混合物定律,得到相应的颗粒材料力学性能.根据镁合金(AM60)结构特点,建立具有复杂内部结构(任意夹杂形状)的镁合金体胞的有限元模型,夹杂和基体的材料性能分别选用颗粒材料和纯镁基体材料力学性能参数.通过对镁合金体胞的有限元数值分析,该方法克服了目前解析法建立多尺度模型的局限性.利用所发展的多尺度本构模型对镁合金AM60的单向拉伸过程进行了数值计算,结果与实验数据吻合较好.     

镁合金熔体中超声空化泡行为的数值模拟

以超声空化理论为基础,应用Matlab软件对Rayleigh-Plesset方程进行了数值模拟计算,主要研究了不同超声条件(超声频率、声压幅值和空化泡初始平衡半径)对镁合金熔体中空化泡行为的影响,并且探讨了声压幅值和熔体主体温度对空化泡崩溃时的泡内温度和压力的影响.结果表明,较低的超声频率和熔体主体温度、较高的声压幅值以及小于或等于共振尺寸的空化泡初始平衡半径有利于超声空化效应.     

镁合金进气歧管倾转铸造的数值模拟

采用AnyCasting软件,分别模拟了在两种浇冒系统设计方案下金属型倾转铸造镁合金进气歧管的流场和温度场.对比分析了镁合金熔液从进气歧管的法兰面浇注和从稳压箱两侧浇注的流场和温度场,模拟结果显示前一种方案的流场和温度场都比后者的更合理,前一种方案的充型和凝固时间都比后者的短.     

镁合金弹塑性多尺度模型单向拉伸数值分析

针对含孔洞镁合金材料的宏观力学性能、变形破坏机理,采用多尺度方法建立了准确的镁合金体胞有限元模型,并利用所发展的多尺度本构模型,结合有限元方法获得了在宏观拉伸载荷下材料的局部和宏观特性.多尺度方法分析细观单元体的变形结果表明,随着宏观载荷的增加,宏观上显示出的差异非常微小,但是在细观单元体的变形过程中明显观察到,随着载荷步的增加,含长方体形孔洞的塑性变形能力逐渐递减,且应力集中现象比含圆柱形孔洞的细观模型明显.     

镁合金弹塑性多尺度模型单向拉仲数值分析

针对含孔洞镁合金材料的宏观力学性能、变形破坏机理，采用多尺度方法建立了准确的镁合金体胞有限元模型，并利用所发展的多尺度本构模型，结合有限元方法获得了在宏观拉伸载荷下材料的局部和宏观特性。多尺度方法分析细观单元体的变形结果表明，随着宏观载荷的增加，宏观上显示出的差异非常微小，但是在细观单元体的变形过程中明显观察到，随着载荷步的增加，含长方体形孔洞的塑性变形能力逐渐递减，且应力集中现象比含圆柱形孔洞的细观模型明显。     

镁合金板材温热冲压成形热力耦合数值模拟

采用Gleeble3500热模拟试验机进行单向拉伸试验,获取了材料的力学性能参数,分析了AZ31镁合金板材的力学性能特点.采用热力耦合技术对镁合金板材温热冲压过程中的温度场进行了数值模拟,研究了冲压过程中温度场的分布规律,并对差温拉延工艺进行了分析.结果表明:差温拉延工艺可以提高镁合金板材的温热成形性能;采用热力耦合技术的数值模拟更能反映AZ31镁合金板材的温度敏感特性.     

镁合金靶板抗弹性能数值模拟

 质量是影响兵器装备实现战场快速反应能力的主要因素之一,因此现代高技术战争对兵器装备的质量指标提出了极为苛刻的要求。发达国家均投入巨资研究轻质结构材料以及与之配套的先进制造技术,以期减轻兵器装备质量,提高兵器装备的机动性,增加携弹量和野战辅助系统用量,提高士兵战场生存和作战能力。镁合金由于自身优点,成为兵器轻量化的理想材料。本文采用数值模拟方法,对AZ31B镁合金靶板的抗弹性能进行数值模拟研究,建立了3种不同类型侵彻体侵彻靶板模型,并给出了镁合金靶板被侵彻贯穿的一般过程。在铝合金和钢靶板面密度相同情况下,比较分析镁合金靶板的抗弹性能。结果表明,镁合金的抗弹性能较好,同时其抗弹性能与射弹参数、靶板厚度密切相关。     

金属动态凝固过程的计算机模拟

本文采用有限差分法,用BASIC语言编制了凝固过程的计算机模拟程序EDUCAT,并以纯金属A1及具有结晶温度范围的合金A1-Cu5%两类典型材料为例进行了模拟计算.计算结果展示了它们的凝固方式,并由计算机直接得到了凝固区域结构和动态凝固曲线(表示凝固进程的距离一时间曲线),与实测结果比较,证实了模拟结果的可靠性.