铸锭凝固过程数值模拟及可视化
【摘要】：大型铸锻件质量的好坏与钢锭的质量有密切关系,要获得优质钢锭,必须控制钢锭的凝固过程。本论文研究铸件凝固过程数值模拟,主要以中国第二重型机械集团大型锻件用钢锭为研究对象,进行可扩充性的铸造模拟仿真系统的自主开发。
根据系统的总体要求和长远打算,按照自主流程进行设计开发。首先研究实体CAD快捷方式造型模块,按照常规和非常规尺寸进行设计;其次按照向导的方式进行时间和空间的离散化,即网格剖分部分与时间步长设置;材料热物性参数设置分两部分,一部分按照常态下的热物性参数进行库存,另一部分利用计算方法对参数进行泛函处理,使热物性参数达到高度准确的“变热物性”量;模拟时间设置主要是针对是否完全凝固采用可自由设置凝固时间;计算中心数学模型采用有限差分的形式进行计算;后处理分别对模拟过程所得结果进行专业化扩充,分别对温度场进行可视化显示、不同时刻不同位置取值、缩松缩孔预测、宏观偏析预测、完全凝固时间预测等。全程开发工具使用Visual C++独立完成算法与结构、界面设计,采用Access数据库作为材料的热物性参数库,模拟结果的图例可实时显示。
总之,本课题采用的研究方法为目前国内铸造行业研究的热点。本论文运用的数值模拟方法对钢锭和钢锭模的温度场变化进行了预测,自主开发的相关软件,为铸锭凝固过程的缺陷预测、钢锭模设计、宏观偏析预测等提供了科学依据,同时通过实验验证,对实际生产工程有一定的应用价值。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TG244.3
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