液态金属充型过程三维流动场数值模拟

基于有限差分法建立液态金属充型过程流动计算的数学模型,使用SOLA-VOF数值模拟技术开发液态金属充型过程三维流动场数值模拟分析软件.然后,利用该软件计算标准实验铸件充型过程的三维流动场,结果与经典算例近似,表明该软件关于流场的计算精度较高.     

过冷熔体枝晶生长的相场法数值模拟

利用相场法模拟纯物质过冷熔体中的枝晶生长过程,研究各向异性强度、过冷度、扰动等对枝晶生长的影响.结果表明,扰动会促发侧向分枝的形成,但不影响枝晶尖端的稳态生长行为;随着各向异性强度的增大,枝晶尖端生长速度加快,枝晶结构特征愈加明显;过冷度的增加,枝晶尖端稳定性遭到破坏,甚至出现分叉.讨论网格步长对模拟结果的影响,指出在兼顾精度与效率的同时应优先选取粗网格.     

枝晶生长的相场法数值模拟

利用一个简单的相场模型,对过冷熔体中枝晶的生长形貌进行数值模拟,定性分析各向异性强度、无量纲潜热及扰动因子等对枝晶形貌的影响.结果表明,枝晶主干生长速度随着各向异性强度的增大而增大,并且枝晶结构强烈依赖于各向异性强度;随着无量纲潜热的增大,晶体生长过程中枝晶结构特征愈加明显;扰动对枝晶结构特征有一定的影响,随着扰动因子的增加,枝晶间竞争生长加剧.     

液态金属充型过程流动与传热数值模拟

根据有限差分法原理,对液态金属充型过程中同时发生的流动与传热过程,用在微小时间段内独立的流动与传热过程近似表示.结合温场数值模拟与流场数值模拟技术,开发铸件成形过程流动场与温度场耦合的数值模拟软件,并利用该软件对标准实验铸件充型过程进行耦合分析.研究结果表明:该方法不需要求解用能量平衡法建立的,考虑了流动对传热影响的复杂方程,有利于提高流动与传热耦合数值模拟的计算速度;自主开发的金属液态成形工艺分析系统的"耦合"计算功能是有效的,且计算精度较高.     

中注式浇注系统仿真分析

在SOLA-VOF(solution algorithm-volume of fluid)有限差分流体力学计算方法和傅里叶导热定律的基础上,开发液态金属充型过程流动场和温度场的计算程序.并利用该程序,对带有中注式浇注系统的简单形状铸件进行充型过程仿真计算.结果表明:充型过程不平稳,存在两个明显的涡旋区,直浇道压力头作用不充分,涡旋区流体温度分布较均匀,仿真分析特征与实际注式浇注系统较吻合.     

Moldflow辅助壳形注塑件变形分析及其加强筋的优化设计

基于Moldflow软件,通过改变塑件上加强筋的厚度、高度及浇口位置,对典型壳形注塑件的收缩和翘曲变形进行模拟成型分析,并优化设计加强筋.结果表明:加强筋会减小塑件的收缩率并影响翘曲变形量,塑件翘曲变形受加强筋的厚度影响比较大,且与浇口形式及其位置有关,加强筋的高度变化对变形影响不显著.加强筋的厚度与塑件基体壁厚不同,造成收缩不均导致翘曲变形,变形量随着加强筋厚度的加大,呈现先增大后减小的趋势.通过选取合理的浇口位置及加强筋尺寸,可以利用塑件基体部分的翘曲与加强筋所引起的翘曲相互抵消,从而减小塑件的总体变形量.     

铸造CAE系统的网格剖分技术

基于有限差分法和标准模板库(STL),研究铸造计算机辅助工程(CAE)系统中的网格剖分关键技术,具体包括STL实体截面轮廓快速生成、容错处理,以及截面网格信息的快速提取等技术.由于实现了容错处理技术,对于既定的铸件/铸型系统,其对应的STL数据文件即使存在一定的错误也可以顺利实施网格剖分,这就充分保证网格剖分的安全性和稳定性.特别地,由于采用了较为简单的数据结构及简洁的算法,所以确保网格剖分程序的高效率运行.最后,利用上述网格剖分技术成功实现三维铸件/铸型系统的网格剖分.     

一种实用的任意形状平面的三角封闭算法

基于三维实体与剖切平面求交得到的任意形状平面,提出一种实用的三角封闭算法.首先,确定环属性,将普通环划分为内环或外环;其次,将相关的内、外环合并为一系列填充区域;最后,利用前沿推进法实现填充区域的三角化.大量算例表明,该算法简明、实用,且稳定可靠.