铸造模型温度场有限元的分析

1、铸造模型温度场有限元的分析 论文: 铸造模型的温度场有限元分析 -论文网 论文 : 铸造, 模型 ,温度场 , 有限元分析 铸造过程是一个液态金属充填铸型型腔的过程 , 本次介绍的 是不包括液态金属流过型腔并且冷却的过程 , 不考虑液体流 动过程 ,仅仅是模拟在金属液体全部充满后冷却的过程, 这个过程是包含了许多对铸件质量有重要影响的物理过程和 现象。在长期的生产实践中由于缺乏考察这一过程, 并且对整个冷却凝固过程没有确切的数据说明 , 只能依靠设计者的 经验积累和现场试验 , 因此阻碍了铸造行业的发展。如果能 对铸造过程进行模拟 , 对优化铸造工艺 , 预测和控制铸件质 量和各种逐渐缺陷以及

2、提高生产效率都非常重要。凝固过程 温度场数值模拟可以实现以下目的 : 提供浇注冲型时序图 , 凝固过程可视化 ,预测缩孔 , 缩松等宏观缺陷 , 为预测铸造应 力 , 微观组织等提供基础数据 , 分析评价并通过控制凝固条 件优化铸造工艺 ,减少工艺准备失误率 , 缩短试制周期 , 降低 试制成本。所以对铸造模型的温度场的模拟是十分有必要且 意义重大。铸造过程的温度场的模拟主要取决于热传导的问题, 这个过程主要是液态铸件的冷却凝固过程与铸型的温度不断上升 的过程 ,此过程为热传导 , 所以对于温度场的模拟主要抓住 热传导理论。对于具体问题要具体对待 , 对于热传导问题主要考虑对流散热系数的选取

3、, 也就是边界条件 , 其中边界条 件分三类 : 第一类边界条件 温度边界条件 , 即物体与外界接触周界的温度已知。这类边界条件称为狄利克莱问题。 第二类边界条件 导热边界条件 , 即物体边界在法线方向 上的比热流量已知。这类边界条件成为牛曼问题。 第三类边界条件 热交换边界条件 , 即在边界上已知物体 与外部介质的热交换情况。设边界外周围介质的温度为 T 已 知,介质与物体之间的热交换系数为a ,物体的热传导系数为入,则在边界上的热交换条件为： 此类边界问题又称为劳平问题。高温零件的受热边界大多属 于第三类边界条件。所以本次铸造过程的温度场的数值模拟 所施加的边界条件为第三类边界条件。下面就

4、本次模拟的过程以及分析过程详细说明名如下 , 其中 主要是在 Ansys 中的分析。1. 使用 Glue 方法模拟温度场一、建立模型如图所示 , 此模型具有对称性 , 且考虑到计算的简化 , 故将此 模型取一半 , 图中所示的面为对称面 , 在建立模型的时候主 要考虑到模型的具体形状 , 在 ansys 中建模时候又诸多困难 , 其中主要原因为 ansys 所作的是有限元分析 , 是用数值模拟 实际问题 , 本身带有近似解的可能 , 所以对于模型的近似程度要求很高 , 在理论上应该是完全按照实际的模型进行 , 即 是实体模型和有限元模型之间的紧密联系 , 所以在建模的时 候不允许有任何的不匹配 , 导致在 ansys 中建模有诸多的不 利因素 , 但是这也恰恰保证了在 ansys 中所建立的模型直接 应用于计算的准确性 , 得出正确的结果 , 所以在 ansys 中建模 时对于较为简单的模型应该尽量在 ansys 中建模 , 这样可以 保证在分析时导致太多的错误 , 使结果趋于稳定 , 然而在现 实中有很多的实际结构是很复杂的 , 这样必然导致了在 ansys 中建立模型的困难程度 , 但是这并不影响后面的分析 , 因为在 ansys 中有很多的接口可以提供用户使用。比如说最 常用的格式有 iges,cat