数值模拟 计算机仿真 有限元分析.docx

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1、数值模拟计算机仿真有限元分析数值模拟技术是CAE的关键技术。通过建立相应的数学模型，能够在昂贵费时的模具或辅具制造之前，在计算机中对工艺的全经过进行分析。不仅能够通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息，而且可预测可能存在的缺陷；通过改变工艺参数对不同方案进行模拟分析，能够从各方案的比照中总结出规律，进而实现工艺的优化。数值模拟技术在保证工件质量，减少材料消耗，提高生产效率，缩短试制周期等方面显示出无可比较的优越性。在工业发达国家，数值模拟技术已被以为是生产中必不可少的一个环节，目前在国内数值模拟技术也早已走出象牙塔，并已在实际生产中获得了宏大成功。MAGMAsoft铸造模

2、拟软件是全球最佳的铸造软件工具，为铸造业改善铸件品质、制造经过条件、降低成本、增加竞争力提供了最优选择。MAGMAsoft是为铸造专业人员实现改善铸件质量，优化工艺参数而提供的有力工具，它运用仿真传热及流体的物理行为，凝固经过中的应力及应变，微观组织的构成，MAGMAsoft能够准确地预测铸件缺陷，改善现有工艺的缺乏，提高铸件质量。MAGMAsoft适用于所有铸造合金材料的铸造生产，范围白灰铁铸造，铝合金砂型铸造，到大型铸钢件铸造。可应用于铸造部件设计的开发，最佳工艺方案的优化，缩孔、缩松的模拟，钢水充型经过的模拟，以及热处理经过中应力场的模拟。铸件为一活塞零件，合金材料为ZLl09G，相当于

3、MAGMA材料数据库中的A1Sil2CuNiMg，其组织致密性要求较高，生产的主要问题是铸件内缩松和缩孔严重，模具为金属模，采用一模一腔，重力铸造。运用MAGMACAE软件的主要分析流程如下：1建模对于MAGMA分析软件来讲，其造型功能比拟简单，只能做一些简单的工作，对于形状较复杂的零件一般只能借助一些专用CAD软件，如Pme、UGII、CATIA等进行建模，MAGMA在前处理经过中可通过图形接口将*iges或*sd格式文件直接读入。2前处理在前处理中主要设置铸件的浇冒口位置及大小、分别设置铸件、砂芯、芯盒、浇El入水口(inlet)、跟踪粒子(tracer)，其中设计跟踪粒子的目的是为了分析

4、液态金属液充填结束后杂质和氧化物的运动情况，预测这些杂质能否在金属液凝固之前能够上浮到铸件主体以外，即铸件内部能否会出现夹杂等缺陷。3网格划分(Enmeshment)有限元网格的划分是软件进行分析的基础，而且有限单元的大小很重要，有限单元大，即整体单元密度小，会造成分析结果粗糙，不准确；太小，整体单元密度大，分析时会占用大量机时，而且结果也不一定准确。所以在划分时应根据模型的大小及复杂程度，选择适宜的有限单元密度。Enmeshment是专门用于对三维实体模型进行有限元四面体单元网格剖分的模块，借助于这个模块，用户能够直接对由机械CAD系统所建立的*stl格式的实体模型进行自动的四面体单元划分，

5、这个模块十分适于包括铸件、铸型等在内的多个部件同时进行网格剖分。 (a)粗略划分的有限元网格(b)稀疏不同的有限元网格图1活塞零件有限元网格划分4模拟计算(simulation)网格划分好以后，就能够设置所用的各种材料、边界条件、机床型号，及多种工艺经过参数，尤其是一些生产经过参数的设置可在屡次模拟计算中加以优化。在进行分析计算时，首先要确定模具的类型，是金属模(permanentmold)，还是砂模(sandmold)，以及分析的目的是计算充填(calculatefilling)、凝固(calculatesolidification)，还是应力应变(calculatestress)情况，然后

6、选择合金材料及确定在铸造经过中材料的热物理特性参数，如铸造合金、型砂等，这些参数可直接从标准数据库(database)中得到。工艺及铸造条件，浇注温度，或压铸冲头曲线等则由用户直接输入现场的实际参数。参数确定完以后整个分析模拟经过能够自动展开，在分析计算的经过中可随时返回修改有关参数并重新开场分析计算.5分析结果模拟计算结束后，就能够在后处理模块中看到以颜色三维方式显示的模拟结果，进行模拟结果分析。根据流体模拟模块MAGMAfill我们能够获得下面信息：铸型充填的方式、金属液在型腔中流动的方向与速度、溶融金属液温度分布及温降情况、溶融金属液压力场分布、在充填经过中可能发生浇不到、冷隔及冲砂的位置、发生潜在夹渣的位置。