金属型铸造温度场模拟

金属型铸造温度场模拟摘要：金属型铸造的凝固过程温度场分布直接影响着铸型寿命和铸件质量。本设计采用ANSYS软件，通过导入实体模型、网格划分、加载求解等过程生成有限元模型对铸造温度场进行模拟。实验结果表明：在金属型铸造过程中，金属型预热温度不同，金属型材料导热系数不同，金属型材料密度不同，都会影响铸造温度场分布，从而影响金属型的寿命和铸件质量。通过对模拟结果的分析，可知其他因素一定时，灰铸铁金属型的初始预热温度越高，一定时间内铝合金铸件及金属型温度越高;其他因素一定时，金属型导热系数变化时，导热系数越高，铸件及金属型温度越低;其他因素一定时，仅改变金属型密度，密度越高，铸件及金属型温度越低。这些结论可以为铸型的变形、开裂倾向和铸件的裂纹，冷隔等缺陷的预测提供依据。关键词：金属型铸造，温度场分布，ANSYS软件，铸造缺陷ThemetalmoldcastingtemperaturefieldsimulationAbstract：Metalmoldcastingduringsolidificationtemperaturefielddistributiondirectlyaffectsthelifeofmoldandcastingquality.ThisdesignUSEStheANSYSsoftware,throughtheimportentitymodel,meshing,loadingprocesstogeneratefiniteelementmodeltosimulatethetemperaturefieldofcasting.Theexperimentalresultsshowthatintheprocessofmetalmoldcasting,metalmoldpreheatingtemperature,metalmoldmaterialcoefficientofthermalconductivity,metalmoldmaterialdensityisdifferent,willaffectthecastingtemperaturefielddistribution,soastoaffecttheservicelifeofmetalmoldandcastingquality.Throughtheanalysisofsimulationresults,whenotherfactorsmustbegreycastironmetaltypeofinitialpreheatingtemperatureishigher,thealuminumalloycastingsandmetalmoldtemperaturewithinacertaintimeishigher;Otherfactorsmustbe,metalmoldthermalconductivitychanges,thehigherthecoefficientofthermalconductivity,castingandmetalmoldtemperatureislower;Otherfactorsmustbe,justchangethedensityofmetalmold,thehigherdensity,lowercastingandmetalmoldtemperature.Theseconclusionscanprovidemolddeformation,crackingtendency,andthecastingcrack,providesthereferenceforthepredictionofdefectssuchascoldinsulation.Keywords:metalmoldcasting,thetemperaturefielddistribution,theANSYSsoftware,thecastingdefectI目录1绪论.11.1问题的提出和研究意义.11.2研究现状.11.3本文研究目的和研究内容.32ANSYS软件组成.42.1ANSYS简介.42.2ANSYS软件组成.43建立有限元.73.1数值模拟过程分析.73.1.1模拟方案的确定.73.1.2定义材料.73.1.3定义参数.83.2数值模拟内容.93.2.1建立工作文件名和工作标题.93.2.2定义单元类型.93.2.3定义材料属性.93.2.4创建几何模型、划分网格.103.3加载求解.123.4查看求解结果.164数值模拟结果与讨论.194.1金属型预热温度对铸造温度场的影响分析.194.2金属型导热系数对铸造温度场的影响分析.22II4.3金属型密度对铸造温度场的影响分析.25结论.29参考文献.30致谢.3111绪论1.1问题的提出和研究意义铸造是制造业的基础,也是国民经济的基础产业,各行业都离不开铸件,从汽车、机床,到航空、航天、国防以及人们的日常生活。没有高质量的铸件,就不可能有好的装备1。金属型铸造过程包括许多用肉眼难以直接观察，对铸件质量产生重要影响的物理、化学作用。长期以来由于缺乏直接考察这一过程的有效手段，在生产各类铸件时，主要凭技术人员的经验进行铸造工艺设计和铸件质量分析，铸造水平长期停留在凭经验组织生产阶段。尤其在大批、大量铸件生产之前，一般先试制35件，解剖分析，修改铸造工艺，再试制，再解剖检查，确认铸造工艺没问题后，才批量生产。因此，存在新产品试制周期长、工装调修量大、铸件质量不稳定、生产成本高等一系列问题，已经满足不了市场经济发展的需要。针对上述问题，近年来,计算机已经介入铸造这一古老而又落后的行业。利用计算机这种先进的方法对铸造凝固过程进行数值模拟,可以预测缩孔、缩松出现的可能性。如果能在实际生产前就对铸件在浇注、凝固过程中可能产生缺陷的部位、大小及发生时间进行有效的预测，进而对现有工艺进行优化分析，从而在实际生产前就采取对策，确保铸件质量，这无疑对铸造生产来说具有非常重要的意义2。通过计算机数值模拟技术在生产中的应用，提高了铸件质量，缩短了产品研制周期，节约了材料成本，取得了可观的效益3。1.2研究现状2金属型铸造是利用重力将液态金属合金浇注入金属材质的铸型中，并在重力的作用下凝固成型以获得铸件的一种铸造方法。在永久型铸造中，金属型铸造是应用最广泛的方法，特别是铝合金的金属型与砂型铸造已居于同等重要的地位。由于金属型铸件的质量(机械性能、针孔度，尺寸精度与表面光洁度等)显著地优于砂型铸件，同时，金属型的寿命(浇注次数)很长，可达数千次到数万次，因此在中小型铸件的成批生产中，大都采用金属型铸造4.铝合金件金属型铸造方法由于其生产率高、劳动环境清洁、铸件表面光洁和内部组织致密等有点而被广泛应用，尤其是汽车发动机部件，日、美、英、德和意等工业发达国家很多采用金属型浇铸方法生产汽车发动机铝缸体，铝缸盖和铝活塞。近几年，我国许多厂家也引进先进金属型设备或自制设备生产汽车发动机缸盖、进气管和活塞等铝铸件。金属型铸铝技术也广泛应用于航天、航空、高压电器、电力机械以及仪器仪表等行业。铝合金件金属型铸造与其他一些铸造方法（压铸、低压铸造和砂型铸造等）相比主要具有如下几个方面的优势：几何尺寸和金相组织等综合质量好；较低压及高压铸造工艺灵活。可生产较复杂铸件；更有利于大批量生产，实现高度自动化和简化维修：在同等生产规模下，与高压铸造、低压铸造相比，铸造设备和金属型等工装的一次性投资更低5。在设计金属型及制订铸造工艺方案时，必须考虑到它的特点，这样才能合理地解决铸型结构和铸造工艺问题获得质量优良的铸件。和砂型比较起来，金属型具有下列一些特点：(1)金属型材质的导热系数和热容量很大，使浇入的液态金属很快冷却，迅速地丧失了流动性，；降低了充填铸型的能力。故铸型使用时必须加热到一定的高乱并且各浇注周期之间应保持热平衡。(2)金属型对于铸件凝固冷却产生的收缩没有退让性，容易使铸件产生很大的内应力，甚至可能产生变形和裂纹故要求能迅速地拔芯和取出铸件。同时也使得能应用的铸造合金受到限制，某些易热裂的合金不适宜采用金属型铺造。(3)金属材料无透气性，必须在结构上采用特殊的措施，来排出型腔中的空气和砂芯发生的气体。3(4)金属型能采用垂直及互相垂直的分型面或多分卫面的结构，有更大的可能来满足对铸型结构的要求，使铸造工艺更趋合理。(5)金属型铸造是多次重复浇注，所以铸件出型时不允许损坏铸型也不应使铸件本身受到损伤。为此铸型上常常采用多种活块、或多分面的结构。(6)金属型铸件的冷却条件可以方便地利用涂料进行调整。采用这种工艺措施，可获得更完好的而且冶金质量更高的铸件。(7)金属型制造复杂，成本高，必须从结构上和工艺上保证它有足够长的寿命，这样在经济上才合算6。1.3本文研究目的和研究内容本文属于瞬态热分析问题。选取铝合金铸件和灰口铸铁金属型横截面作为几何模型，以铸件凝固过程的温度场数值模拟为研究对象进行求解。采用有限元法，利用ANSYS软件分别模拟金属型预热温度、金属型材料导热系数、金属型材料密度对铸造温度场分布的影响，将铸件凝固过程的温度场真实直观地展现出来，并结合缺陷的产生机理，对具体铸件进行缺陷预测。42ANSYS软件组成2.1ANSYS简介ANSYS软件是集结构、热、流体、电磁场、声场和耦合场于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。它能5与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer,AutoCAD等,是现代产品设计中的高级CAD工具之一9。2.2ANSYS软件组成软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出10。（1）前处理模块PREP7双击实用菜单中的“Preprocessor”，进入ANSYS的前处理模块。这个模块主要有两部分内容：实体建模和网格划分。实体建模:ANSYS程序提供了两种实体建模方法：一种是自底而上，另一种是自顶而下。自顶向下进行实体建模时，用户定义一个模型的最高级图元，如球、棱柱，称为基元，程序则自动定义相关的面、线及关键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型，如二维的圆和矩形以及三维的块、球、锥和柱。自底向上进行实体建模时，用户从最低级的图元向上构造模型，即：用户首先定义关键点，然后依次是相关的线、面、体。无论使用自顶向下还是自底向上方法建模，用户均能使用布尔运算来组合数据集，从而“雕塑出”一个实体模型。ANSYS程序提供了完整的布尔运算，诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。在创建复杂实体模型时，对线、面、体、基元的布尔操作能减少相当可观的建模工作量。ANSYS程序还提供了拖拉、延伸、旋转、6移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能。附加的功能还包括圆弧构造、切线构造、通过拖拉与旋转生成面和体、线与面的自动相交运算、自动倒角生成、用于网格划分的硬点的建立、移动、拷贝和删除。网格划分:ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的对CAD模型进行网格划分的功能。包括四种网格划分方法：延伸划分、映像划分、自由划分和自适应划分。延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。映像网格划分允许用户将几何模型分解成简单的几部分，然后选择合适的单元属性和网格控制，生成映像网格。ANSYS程序的自由网格划分器功能是十分强大的，可对复杂模型直接划分，避免了用户对各个部分分别划分然后进行组装时各部分网格不匹配带来的麻烦。自适应网格划分是在生成了具有边界条件的实体模型以后，用户指示程序自动地生成有限元网格，分析、估计网格的离散误差，然后重新定义网格大小，再次分析计算、估计网格的离散误差，直至误差低于用户定义的值或达到用户定义的求解次数11。（2）求解模块SOLUTION前处理阶段完成建模以后，用户可以在求解阶段获得分析结果。点击快捷工具区的SAVE_DB将前处理模块生成的模型存盘，退出Preprocessor，点击实用菜单项中的Solution，进入分析求解模块。在该阶段，用户可以定义分析类型、分析选项、载荷数据和载荷步选项，然后开始有限元求解。ANSYS软件提供的分析类型如下：结构静力分析；结构动力学分析；结构非线性分析；动力学分析；热分析电磁场分析流体动力学分析；声场分析；压电分析。（3）后处理模块POST1和POST26ANSYS软件的后处理过程包括两个部分：通用后处理模块POST1和时间历程后处理模块POST26。通过友好的用户界面，可以很容易获得求解过程的计算结果并对其进行显示。这些结果可能包括位移、温度、应力、应变、速度及热流等，输出形式可以有图形显示和数据列表两种。通用后处理模块POST1点击实用菜单项中的“GeneralPostproc”选项即可进入通用后处理模块。这个模块对前面的分析结果能以图形形式显示和输出。例如，计算结果（如应力）在模型7上的变化情况可用等值线图表示，不同的等值线颜色，代表了不同的值（如应力值）。浓淡图则用不同的颜色代表不同的数值区（如应力范围），清晰地反映了计算结果的区域分布情况。时间历程响应后处理模块POST26点击实用菜单项中的TimeHistPostpro选项即可进入时间历程响应后处理模块。这个模块用于检查在一个时间段或子步历程中的结果，如节点位移、应力或支反力。这些结果能通过绘制曲线或列表查看。绘制一个或多个变量随频率或其它量变化的曲线，有助于形象化地表示分析结果。另外，POST26还可以进行曲线的代数运算12。83建立有限元3.1数值模拟过程分析3.1.1模拟方案的确定本设计采用ANSYS10.0有限元分析软件，对铝合金铸件的浇铸过程进行温度场模拟。模拟方案如下：（1）材料及参数选择（2）建立工作文件名和工作标题（3）瞬态分析：给定时间600s，每一最小子步时间3s，最大子步10s。（4）定义单元类型：根据简化模型特点选择热分析片面单元PLANE55节省计算机资源且分析结果精度可以满足要求。9（5）定义材料性能参数：根据产品分析要求，金属型与空气的对流系数65W/()，环境温度25，铸件起始温度给定1670，比热为532J/（kg），铸型比热为461J/（kg）的前题下：给定相同材料金属型，导热系数为47.7W/(m),密度7200kg/m，定义初始温度200，300，400施加载荷。在初始温度为300，密度为7000kg/m，定义不同导热系数的材料，分别为25W/(m)，47.5W/(m)，75W/(m)进行模拟分析。在温度为300，导热系数为47.7W/(m)的前提下，定义不同密度的材料，分别为6000kg/m，7200kg/m，8000kg/m进行模拟分析。（6）创建几何模型，划分网格：由于产品形状规整，故选用单元长度为0.005的自由网格划分。（7）加载求解（8）查看求解结果：结果查看：查看浇注金属与金属型600s后的温度场分布及图中A、B、C六点随时间的温度变化，并得出变化曲线。3.1.2定义材料图2.1所示为一个矩形铝合金铸件及其灰口铸铁金属型的横截面示意图。10图2.1铸件与金属型横截面示意图3.1.3定义参数表2.1和表2.2为铸件和金属型材料热性能参数。表2.1铸件材料热性能参数温度导热系数W/（m）焓J/m2020004002001.2E958014001.8E964025003.1E9表2.2金属型材料热性能参数11导热系数W/（m）密度kg/m比热J/kg47.772004613.2数值模拟内容3.2.1建立工作文件名和工作标题选择UtilityMenu|File|ChangeJobname命令，出现ChangeJobname对话框，在/FILNAMEnternewjobname文本框中输入工作文件名EXERCISE3，单击OK按钮关闭该对话框。3.2.2定义单元类型(1)选择MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add|Edit|Delete命令，出现ElementTypes对话框，单击Add按钮，出现LibraryofElementTypes对话框.(2)在LibraryofElementTypes列表框中选择ThermalSolid,Quad4node55,在Elementypereferencenumber文本框中输入1，单击OK按钮，关闭该对话框。(3)单击ElementTpes对话框中的Close按钮，关闭该对话框。3.2.3定义材料属性(1)选择MainMenu，Preprocessor，MaterialModels命令，出现DefineMaterial12ModelBehavior对话框。(2)在MaterialModelsAvailable列表框中依次单击Thermal,Conductivity,forMaterialNumber1对话框，在文本框中输入金属型的导热系数，导热系数分析换成25,47.7,75，分别做三遍，其他分析时输入47.7,单击OK按钮关闭该对话框。(3)选择DefineMaterialModelBehavior对话框中的SpecificHeat选项，出现SpecificHeatforMaterialNumber1对话框，在文本框中输入金属型的比热461，单击OK按钮关闭该对话框。(4)选择DefineMaterialModelBehavior对话框中的Density选项，出现DensityforMaterialNumberI对话框，在文本框中输入金属型的密度7200，在密度分析换成6000,72000,8000，分别做三遍，其他分析时输入7200，单击OK按钮关闭该对话框。(5)在DefineMaterialModelBehavior对话框中选择Material|NewModel命令，出现DefineMaterialID对话框，在文本框中输入材料参考材料号2，单击OK按钮关闭该对话框。(6)选择DefineMaterialModelBehavior对话框中Conductivity选项下的Isotropic选项，出现ConductivityforMaterialNumber2对话框。(7)单击AddTemperature按钮4次，参照图2.2所示进行设置，单击OK按钮关闭ConductivityforMaterialNumber2对话框。(8)选择DefineMaterialModelBehavior对话框中的Enthalpy选项，出现EnthalpyforMaterialNumber2对话框，单击AddTemperature按钮4次，参照图2.3所示进行设置，单击OK按钮关闭该对话框。13图2.2输入铸件材料导热系数对话框图2.3输入铸件材料焓值对话框(9)在DefineMaterialModelBehavio:对话框，选择MaterialIExit命令，关闭该对话框。3.2.4创建几何模型、划分网格(1)选择MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Rectangle|ByDimensions命令，出现CreateRectanglebyDimensions对话框，参照图2.4所示对其进行设置。(2)单击Apply按钮，在X1,X2X-coordinates文本框中输入-0.02,0.12,在Y1,Y2Y-coordinates文本框中输入-0.02,0.07,单击OK按钮关闭该对话框。图2.4压缩实体编号对话框(3)选择UtilityMenu|PlotCtrls|Numbering命令，出现PlotNumberingControls对话框，将选项AREAAreanumbers从Off变为On状态，其余选项均采用默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。(4)选择MainMenu|Prepocessor|Modeling|Operate|Booleans|Overlap|Areas命令，14出现OverlapAreas菜单，在文本框中输入1,2，单击OK按钮关闭该菜单。(5)选择MainMenu|Preprocessor|NumberingCtrls|CompressNumbers命令，出现CompressNumbers对话框，在LabelItemtobecompressed下拉列表框中选择Areas选项，单击Apply按钮；在LabelItemtobecompressed下拉列表框中选择Lines选项，单击OK按钮关闭该对话框。提示:压缩面和线段编号，如编号为1、2、3、5、7的线段执行此操作后变为1、2、3、4、5。(6)选择UtilityMenu|File|ChangeTitle命令，出现ChangeTitle输入GEOMETRICMODEL，单击OK按钮关闭该对话框。(7)选择UtilityMenu|Plot|Areas命令，生成的几何模型如图2.5.图2.5生成的几何模型结果显示(8)选择MainMenu|Preprocessor|Meshing|SizeCntrls|ManualSize|Global|Size命令，出现GlobalElementSizes对话框，在SIZEElementedgelength文本框中输入0.005,单击OK按钮关闭该对话框。(9)选择MainMenu|Preprocessor|Meshing|MeshAttributes|DefaultAttribs命令，出现MeshingAttributes对话框，在MATMaterialnumber下拉列表框中选择2，15单击OK按钮关闭该对话框。(10)选择MainMenu|Preprocessor|Meshing|Mesh|Areas|Free命令，出现MeshAreas菜单，在文本框中输入1，单击OK按钮关闭该菜单。提示：在选择面的过程中，若出现Multiple-Entities对话框，则根据提示通过Prev或Next按钮选择编号为1的平面，单击OK按钮关闭该对话框即可。(11)选择MainMenu|Preprocessor|Meshing|MeshAttributes|DefaultAttribs命令，出现MeshingAttributes对话框，在MATMaterialnumber下拉列表框中选择1，单击OK按钮关闭该对话框。(12)选择MainMenu|Preprocessor|Meshing|Mesh|Areas|Free命令，出现MeshAreas菜单，在文本框中输入2，单击OK按钮关闭该菜单。(13)选择UtilityMenu|File|ChangeTitle命令，出现ChangeTitle对话框，在文本框中输入ELMENTSINMODEL，单击OK按钮关闭该对话框。(14)选择UtilityMenu|Plot|Elements命令，网格划分后的结果如图2.6所示。图2.6网格划分结果显示(15)选择UtilityMenu|File|Saveas命令，出现SaveDataBase对话框，在Save16Databaseto文本框中输入EXERCISE3-1.db，保存上述操作过程，单击OK按钮关闭该对话框。3.3加载求解(1)选择MainMenu|Solution|AnalysisType|NewAnalysis命令，出现NewAnalysis对话框，选择分析类型为Transient，单击OK按钮，出现TransientAnalysis对话框，设置TRNOPTSolutionmethod为Full，单击OK按钮关闭该对话框。(2)选择MainMenu|Solution|LoadStepOpts|Time|Frequenc|Time-TimeStep命令，出现TimeandTimeStepOptions对话框，在TIMETimeatendofloadstep文本框中输入0.01，在DELTIMTimestepsize文本框中输入0.01，其他选项均采用默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。(3)选择MainMenu|Solution|LoadStepOpts|Time|Frequenc|TimeIntegration|AmplitudeDecay命令，出现TimeIntegrationControls对话框，参照图2.7所示对其进行设置，单击OK按钮关闭该对话框。图2.7时间积分控制对话框17(4)选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框。在第1个下拉列表框中选择Areas选项，在第2个下拉列表框中选择ByNum|Pick选项，选择FromFull单选按钮，单击OK按钮，出现Selectareas菜单，在文本框中输入1，单击OK按钮关闭该菜单。(5)选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框。在第一个下拉列表框中选择Nodes选项，在第2个下拉列表框中选择Attachedto选项，然后分别选择Areas,all和FromFull单选按钮，单击OK按钮关闭该对话框。(6)选择MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Thermal|Temperature|OnNodes命令，出现ApplyTEMPonNodes菜单，单击PickAll按钮，出现ApplyTEMPonNodes对话框。在Lab2DOFstobeconstrained列表框中选择TEMP选项，在VALUELoadTEMPvalue文本框中输入640，如图2.8所示。单击OK按钮关闭该对话框。图2.8施加温度载荷对话框提示：在所选节点上施加温度载荷。(7)选择UtilityMenu|Select|Everything命令。(8)选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框.在第1个下拉列表框中选择Areas选项，在第2个下拉列表框中选择ByNum/Pick选项，选择18FromFull单选按钮，单击OK按钮，出现Selectareas菜单，在文本框中输入2，单击OK按钮关闭该菜单。提示：选择编号为2的面。(9)选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框.在第1个下拉列表框中选择Nodes选项，在第2个下拉列表框中选择Attachedto选项，然后分别选择Areas,all和FromFull单选按钮，单击OK按钮关闭该对话框。提示：选择编号为2的面上的所有节点。(10)选择MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Thermal|Temperature|OnNodes命令，出现ApplyTEMPonNodes菜单，单击PickAll按钮，出现ApplyTEMPonNodes对话框。在Lab2DOFstobeconstrained列表框中选择TEMP选项，在VALUELoadTEMPvalue文本框中输入25，在预热温度分析换成200,300,400，分别做三遍，其他分析时输入300，单击OK按钮关闭该对话框。提示：在所选节点上施加温度载荷。(11)选择UtilityMenu|Select|Everything命令。(12)选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框。在第1个下拉列表框中选择Lines选项，在第2个下拉列表框中选择ByNum/Pick选项，选择FromFull单选按钮，单击OK按钮，出现Selectlines菜单，在文本框中输入5,6,7,8，单击OK按钮关闭该菜单。提示：选择编号为5、6、7、8的线段。(13)选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框。在第1个下拉列表框中选择Nodes选项，在第2个下拉列表框中选择Attachedto选项，然后分别选择Lines,all和FromFull单选按钮，单击OK按钮关闭该对话框。提示：选择编号为5、6、7、8的线段上的所有节点。(14)选择MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Thermal|Convection|OnNodes命令19，出现ApplyCONVonNodes菜单，单击PickAll按钮，出现ApplyCONVonNodes对话框。在VALIFilmcoefficient文本框中输入65，在VAL2IBulktemperature文本框中输入25，如图2.9所示，单击OK按钮关闭该对话框。图2.9施加对流载荷对话框(15)选择UtilityMenu|Select|Every-thing命令。(16)选择MainMenu|Solution|Solve|CurrentLS命令，出现SolveCurrentLoadStep对话框，单击OK按钮，ANSYS开始求解计算。求解结束后，ANSYS显示窗口出现Note提示框，单击Close按钮关闭该对话框。(17)选择UtilityMenu|File|Saveas命令，出现SaveDataBase对话框，在SaveDatabaseto文本框中输入EXERCISE3-3.db，保存求解结果，单击OK按钮关闭该对话框。(18)选择MainMenu|Solution|LoadStepOptsITime|Frequenc|TimeIntegration|AmplitudeDecay命令，出现TimeIntegrationControls对话框，将TIMINT选项设20置为On,其余选项均采用默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。(19)选择MainMenu|Solution|AnalysisType|SolnControls命令，出现SolutionControls对话框，单击Basic选项卡，参照图2.10所示对其进行设置，单击Transient选项卡，参照图2.11所示对其进行设置，单击OK按钮关闭该对话框。图2.10求解控制基本选项设置对话框图2.11求解控制瞬态选项设置对话框(20)选择MainMenu|Solution|DefineLoads|Delete|Thermal|Temperature|OnNodes命令，出现DeleteTEMPonNodes菜单，单PickAll按钮，出现DeleteNodeConstraints对话框，在列表框中选击择TEMP，单击OK按钮关闭该对话框。(21)选择MainMenu|Solution|Solve|CurrentLS命令，出现SolveCurrentLoadStep对话框，单击OK按钮，ANSYS开始求解计算。求解结束后，ANSYS显示窗口出现Note提示框，单击Close按钮关闭该对话框。(22)选择UtilityMenu|File|Saveas命令，出现SaveDataBase对话框，在SaveDatabaseto文本框中输入EXERCISE3-4.db，保存求解结果，单击OK按钮关闭该对话框。3.4查看求解结果21(1)选择MainMenu|Genera|Postproc|ReadResults|LastSet命令。(2)选择MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu命令，出现ContourNodalSolutionData对话框。选择NodalSolution|DOFSolution|NodalTemperature选项,单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示图2.12所示的铸件与金属型温度场分布等值线图。图2.12600s时铸件与金属型内部温度场等值线图(3)选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框。在第1个下拉列表框中选择Elements选项，在第2个下拉列表框中选择ByAttributes选项，选择Materialnum单选按钮，在文本框中输入1，单击OK按钮关闭该对话框。提示：选择材料参考号为1的所有单元。(4)选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框。在第1个下拉列表框中选择Nodes选项，在第2个下拉列表框中选择Attachedto选项，选择Elements单选按钮，单击OK按钮关闭该对话框。(5)选择MainMenu|Genera|Postproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu命令，出现ContourNodalSolutionData对话框。选择NodalSolution，DOFSolution|NodalTemperature选项，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示金属型温度场分布等值线图。22(6)选择UtilityMenu|PlotCtrls|Style|Graphs|ModifyAxes命令，出现AxesModificationsforGraphPlots对话框，参照图2.13对其进行设置，单击ok按钮关闭该对话框。（7）选择UtilityMenu|PlotCtrls|Style|Graphs|ModifyCurve命令，出现CurveModificationsforGraphPlots对话框，在/GTHK下拉列表框中选择Triple选项，单击ok按钮关闭该对话框。(8)选择UtilityMenu|PlotCtrls|Style|Colors|GraphsColors命令，出现GraphsColors对话框，在CURVEGraphCurveNumber1下拉列表框中选择黄色选项，单击ok按钮关闭该对话框。(9)选择MainMenu|TimeHistPostpro|DefineVariables命令，出现DefinedTime-HistoryVariables对话框，单击Add按钮，出现AddTime-HistoryVariables对话框，选择NodalDOFresult，单击ok按钮，出现DefineNodalData菜单，选择中心点A,出现DefineNodalData对话框，单击ok按钮即可。23图2.13坐标轴设置对话框(10)选择MainMenu|TimeHistPostpro|GraphVariables命令，出现GraphTime-HistoryVariables对话框，在NAVR11stvariabletograph文本框中输入2，单击ok按钮即显示中心温度随时间的变化关系曲线图。(11)按同样的步骤可取得任何感兴趣点的温度随时间变化的曲线图，图3.1(A,B,C),3.2(A,B,C),3.3(A,B,C),3.4(A,B,C),3.5(A,B,C),3.6(A,B,C),3.7(A,B,C),3.8(A,B,C),3.9(A,B,C)分别为点A,B,C点的温度随时间变化的曲线图，各点位置如图2.1所示。4数值模拟结果与讨论4.1金属型预热温度对铸造温度场的影响分析24图3.1金属型温度200ABC25图3.2金属型温度：300ABC26图3.3金属型温度：400A27BCA点位于铸件中心，B点位于模具内型腔上，C点位于模具的外边缘。从图3.1，图3.2，图3.3中可看出，金属型预热温度分别为200,300,400时，A点温度随着预热温度的升高而降低，且降低速度随预热温度升高而变缓。B点温度随预热温度升高而降低，降低速度加快。C点温度随预热温度先升高再降低，且变