ProCAST学习操作教程.ppt

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1、主要内容主要内容proCAST简介简介一一proCAST 安装及模拟流程安装及模拟流程二二meshCAST 使用使用三三preCAST 使用使用四四viewCAST 使用使用五五一、一、proCAST简介简介 proCAST是为评价和优化铸造产品和铸造工艺而开发是为评价和优化铸造产品和铸造工艺而开发的专业的专业CAE系统。系统。 在完成铸造工艺编制之前就能够对铸件在形成过程中的在完成铸造工艺编制之前就能够对铸件在形成过程中的流场、温度场和应力场等进行模拟仿真分析并预测铸件的质流场、温度场和应力场等进行模拟仿真分析并预测铸件的质量，优化铸造设备参数和工艺方案，达到缩短生产周期降低量，优化铸造设备

2、参数和工艺方案，达到缩短生产周期降低成产成本的目的。成产成本的目的。1、概述概述2、proCAST功能功能 proCAST采用有限元方法进行模拟计算，可采用有限元方法进行模拟计算，可以进行以进行传热传热计算、计算、充型流动充型流动过程计算、过程计算、热场耦热场耦合应力场合应力场计算、计算、微观组织微观组织模拟以及模拟以及缩孔缩松缩孔缩松预预测模拟。测模拟。ProCAST分析模块附加模块 ProCAST标准模块工具模块高级模块传热分析流动分析辐射分析晶粒结构应力分析微观组织网格生成反向求解进行传热计算进行传热计算 液体动的效应液体动的效应 计算热应力分布计算热应力分布 精确处理单晶铸造、精确处理

3、单晶铸造、熔模铸造过程热辐射的计算熔模铸造过程热辐射的计算 铸件中任何位置的热经历与晶体的形核和长大铸件中任何位置的热经历与晶体的形核和长大相联系，模拟出铸件各部位的显微组织。相联系，模拟出铸件各部位的显微组织。 由于采用了标准化的、通用的用户界面，由于采用了标准化的、通用的用户界面，任何一种铸造过程都可以用同一软件任何一种铸造过程都可以用同一软件ProCAST 进行分析和优化。它可以用来研进行分析和优化。它可以用来研究设计结果，例如究设计结果，例如浇注系统、通气孔和溢浇注系统、通气孔和溢流孔的位置，冒口的位置和大小流孔的位置，冒口的位置和大小等。实践等。实践证明证明ProCAST 可以准确地

4、模拟型腔的浇注可以准确地模拟型腔的浇注过程，精确地描述凝固过程。可以精确地过程，精确地描述凝固过程。可以精确地计算计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用的使用。 2、proCAST功能功能3、proCAST适用范围适用范围(1)适用铸造方法适用铸造方法 proCAST适用于适用于砂型砂型铸造、铸造、消失模消失模铸造铸造; 高压高压、低压低压铸造铸造; 重力重力铸造、铸造、倾斜倾斜浇铸、浇铸、熔熔模模铸造、铸造、壳型壳型铸造、铸造、挤压挤压铸造铸造; 触变触变铸造、铸造、触变触变成型、成型、流变流变铸造。铸造。 重力重力铸造铸造消失消失模模熔模熔模铸造铸造压铸

5、压铸各类铸造低压低压铸造铸造离心离心铸造铸造连续连续铸造铸造触变触变铸造铸造(2)适用铸造材料适用铸造材料 proCAST可以用来模拟可以用来模拟任何合金任何合金，从钢、，从钢、铁到铝基、铜基、镁基、钴基、镍基、钛基和铁到铝基、铜基、镁基、钴基、镍基、钛基和锌基合金，以及非传统合金和聚合体。锌基合金，以及非传统合金和聚合体。 除了基本的材料数据库外，除了基本的材料数据库外，ProCAST还拥还拥有基本合金系统的热力学数据库。这个独特的有基本合金系统的热力学数据库。这个独特的数据库使得用户数据库使得用户可以直接输入化学成分，从而可以直接输入化学成分，从而自动产生诸如液相线温度、固相线温度、潜热、

6、自动产生诸如液相线温度、固相线温度、潜热、比热和固相率的变化等热力学参数。比热和固相率的变化等热力学参数。 4、proCAST模拟分析能力模拟分析能力 proCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题，为铸造工程师提供新过程中可能出现的问题，为铸造工程师提供新的途径来研究铸造过程，使他们有机会看到型的途径来研究铸造过程，使他们有机会看到型腔内所发生的一切，从而进行新的设计。腔内所发生的一切，从而进行新的设计。 可以分析可以分析缩孔缩松缩孔缩松、裂纹裂纹、裹气裹气、冲砂冲砂 、冷隔冷隔、浇不足浇不足 、应力应力、变形变形 、模具寿命模具寿命 、工工艺开发

7、及可重复性艺开发及可重复性 。ProCAST 模拟分析能力裂纹裂纹裹气裹气浇不足浇不足冲砂冲砂变形变形 冷隔冷隔模具寿命模具寿命缩孔缩孔工艺开发工艺开发缩孔缩孔 缩孔缩孔是由于凝固收缩过程中液体不能有效地从是由于凝固收缩过程中液体不能有效地从浇注系统得到补缩而导致了很大的内部收缩缺陷。浇注系统得到补缩而导致了很大的内部收缩缺陷。ProCAST可以可以确认封闭液体的位置确认封闭液体的位置。使用特殊的判。使用特殊的判据，例如宏观缩孔或据，例如宏观缩孔或Niyama判据来确定缩孔缩松判据来确定缩孔缩松是否会在这些敏感区域内发生。同时是否会在这些敏感区域内发生。同时ProCAST可以可以计算与缩孔缩松

8、有关的补缩长度。在砂型铸造中，计算与缩孔缩松有关的补缩长度。在砂型铸造中，可以优化冒口的位置、大小和绝热保温套的使用。可以优化冒口的位置、大小和绝热保温套的使用。在压铸中，在压铸中，ProCAST可以详细准确计算模型中的热可以详细准确计算模型中的热节、冷却加热通道的位置和大小，以及溢流口的位节、冷却加热通道的位置和大小，以及溢流口的位置。置。 裂纹裂纹 铸造在凝固过程中容易产生热裂以至铸造在凝固过程中容易产生热裂以至在随后的冷却过程中产生裂纹。利用在随后的冷却过程中产生裂纹。利用热应热应力分析力分析，ProCAST 可以模拟凝固和随后冷可以模拟凝固和随后冷却过程中产生的裂纹。在真正的生产之前，

9、却过程中产生的裂纹。在真正的生产之前，这些模拟结果可以用来确定和检验为防止这些模拟结果可以用来确定和检验为防止缺陷产生而尝试进行的各种设计缺陷产生而尝试进行的各种设计。裹气裹气 由于液体充填受阻而产生的气泡和氧由于液体充填受阻而产生的气泡和氧化夹杂物会影响铸件的机械性能。充型过化夹杂物会影响铸件的机械性能。充型过程中的紊流可能导致氧化夹杂物的产生程中的紊流可能导致氧化夹杂物的产生, ProCAST能够清楚地能够清楚地指示紊流的存在指示紊流的存在。这。这些缺陷的位置可以在计算机上显示和跟踪些缺陷的位置可以在计算机上显示和跟踪出来。由于能够直接监视裹气的运行轨迹，出来。由于能够直接监视裹气的运行轨

10、迹，从而使设计浇注系统、合理安排气孔和溢从而使设计浇注系统、合理安排气孔和溢流孔变得轻而易举。流孔变得轻而易举。冲砂冲砂 在铸造中，有时冲砂是不可避免的。如在铸造中，有时冲砂是不可避免的。如果冲砂发生在铸造零件的关键部位，那将果冲砂发生在铸造零件的关键部位，那将影响铸件的质量。影响铸件的质量。ProCAST可以通过对可以通过对速速度场和压力场的分析度场和压力场的分析确认冲砂的产生。通确认冲砂的产生。通过虚拟的粒子跟踪则能很容易确认最终夹过虚拟的粒子跟踪则能很容易确认最终夹砂的区域。砂的区域。 冷隔及浇不足冷隔及浇不足 在浇注成型过程中，一些不当的工艺参数如在浇注成型过程中，一些不当的工艺参数如

11、型腔过冷、浇速过慢、金属液温度过低等都会导型腔过冷、浇速过慢、金属液温度过低等都会导致一些缺陷的产生。通过致一些缺陷的产生。通过传热和流动的耦合计算传热和流动的耦合计算，设计者可以准确计算充型过程中的液体温度的变设计者可以准确计算充型过程中的液体温度的变化。化。 在充型过程中，凝固了的金属将会改变液体在充型过程中，凝固了的金属将会改变液体在充型中的流动形式。在充型中的流动形式。ProCAST可以预测这些铸可以预测这些铸造充型过程中发生的问题，并且可以随后快速地造充型过程中发生的问题，并且可以随后快速地制定和验证相应的改进方案。制定和验证相应的改进方案。压铸模寿命压铸模寿命 热循环疲劳会降低压铸

12、模的使用寿命。热循环疲劳会降低压铸模的使用寿命。ProCAST能够预测压能够预测压铸模中的应力周期和铸模中的应力周期和最大抗压应力最大抗压应力，结合与之相应的温度场便，结合与之相应的温度场便可准确预测模具的关键部位进而优化设计可准确预测模具的关键部位进而优化设计以延长压铸模的使用寿命。以延长压铸模的使用寿命。工艺开发和优化工艺开发和优化 在新产品市场定位之后，就应开始进在新产品市场定位之后，就应开始进行生产线的开发和优化。行生产线的开发和优化。ProCAST可以虚可以虚拟测试各种革新设计而取之最优，因此大拟测试各种革新设计而取之最优，因此大大减少工艺开发时间，同时把成本降到最大减少工艺开发时间

13、，同时把成本降到最低。低。 可重复性可重复性 即使一个工艺过程已经平稳运行几个即使一个工艺过程已经平稳运行几个月，意外情况也有可能发生。由于铸造工月，意外情况也有可能发生。由于铸造工艺参数繁多而又相互影响，因而无法在实艺参数繁多而又相互影响，因而无法在实际操作中长时间连续监控所有的参数。然际操作中长时间连续监控所有的参数。然而任何看起来微不足道的某个参数的变化而任何看起来微不足道的某个参数的变化都有可能影响到整个系统，这使得实际车都有可能影响到整个系统，这使得实际车间的工作左右为难。间的工作左右为难。ProCAST可以让铸造可以让铸造工程师快速定量地检查每个参数的影响，工程师快速定量地检查每个

14、参数的影响，从而确定为了得到可重复的、连续平稳生从而确定为了得到可重复的、连续平稳生产的参数范围。产的参数范围。 在在铸造过程分析铸造过程分析方面，方面，ProCAST 提供了能提供了能够考虑气体、过滤、高压、旋转等对铸件充型够考虑气体、过滤、高压、旋转等对铸件充型的影响；能够模拟出气化模铸造、低压铸造、的影响；能够模拟出气化模铸造、低压铸造、压力铸造、离心铸造等几乎所有铸造工艺的充压力铸造、离心铸造等几乎所有铸造工艺的充型过程并能对注塑、压制腊模、压制粉末等的型过程并能对注塑、压制腊模、压制粉末等的充型过程进行模拟。充型过程进行模拟。 在在传热分析传热分析方面，方面，ProCAST 能够对热

15、传导、能够对热传导、对流和辐射等三种传热方式进行求解，尤其是对流和辐射等三种传热方式进行求解，尤其是引入最新引入最新灰体净辐射法灰体净辐射法模型，使模型，使ProCAST 擅长于解决精铸及单晶铸造问题。擅长于解决精铸及单晶铸造问题。 在在应力分析应力分析方面，通过采用弹塑性和粘塑性，方面，通过采用弹塑性和粘塑性，及独有的处理铸件及独有的处理铸件/ 铸型热和机械接触界面的铸型热和机械接触界面的方法，使其具有分析铸件应力、变形的能力。方法，使其具有分析铸件应力、变形的能力。 二、二、proCAST安装及模拟流程安装及模拟流程1、proCAST2009安装教程安装教程2、proCAST模拟基本流程模

16、拟基本流程*.mesh*d.dat *p.dat*.unf求解求解结果可视化结果可视化结果分析结果分析几何模型几何模型划分网格划分网格meshcast选择材料选择材料界面传热条件界面传热条件边界条件边界条件precastprocastviewcastdatacastmeshCASTpreCASTdataCASTproCASTviewCAST 1.创建模型创建模型：可以分别用：可以分别用IDEAS、UG、PATRAN 、 ANSYS作为前处理软件创建模型，输出作为前处理软件创建模型，输出ProCAST可接受可接受的模型或网格格式的文件。的模型或网格格式的文件。 2.MeshCAST：对输入的模型

17、或网格文件进行剖分，最终：对输入的模型或网格文件进行剖分，最终产生四面体网格，生成产生四面体网格，生成xx.mesh文件，文件中包含节点数文件，文件中包含节点数量、单元数量、材料数量等信息。量、单元数量、材料数量等信息。 3.PreCAST： 分配材料、设定界面条件、边界条件、初分配材料、设定界面条件、边界条件、初始条件、模拟参数，生成始条件、模拟参数，生成xxd.dat文件和文件和xxp.dat文件。文件。 4.DataCAST：检查模型及：检查模型及Precast 中对模型的定义是否中对模型的定义是否有错误，输出错误信息，如无错误，将所有模型的信息转有错误，输出错误信息，如无错误，将所有模

18、型的信息转化为二进制，生成化为二进制，生成xx.unf文件。文件。 5.ProCAST：对铸造过程模拟分析计算，生成：对铸造过程模拟分析计算，生成xx.unf文件。文件。 6.ViewCAST：显示铸造过程模拟分析结果。：显示铸造过程模拟分析结果。几何模型生成表面网格表面网格实体网格生成实体网格单元质量检查优化存盘退出几何模型几何模型划分网格划分网格MeshCASTCAD输入流程三、三、meshCAST使用基本流程使用基本流程1、创建模型：可以分别用、创建模型：可以分别用 I-Deas、Pro/E、UG、Patran、Ansys 作为前处理软件创建模型，输出作为前处理软件创建模型，输出 Pro

19、CAST 可接受的模型或网格文可接受的模型或网格文件。件。 2、MeshCAST：对输入的模型或网格文件进行剖分，最终产生四：对输入的模型或网格文件进行剖分，最终产生四面体体网格，生成面体体网格，生成xx.mesh 文件，文件中包含节点数量、单元数量、文件，文件中包含节点数量、单元数量、材料数量等信息。材料数量等信息。打开文件输入iges stlstepparasolidsideaspatran anspatranideas面网格修复生成面网格几何修复作必要的修复生成体网格体网格检查分析与优化观察分析GeometrySurface MeshSolid Mesh工作流程工作流程几几 何何：Par

20、asolids- UG or Solidedge，solidworksSTEP- Standards-Based, Made for Solid GeometriesIGES - Standards-Based, SurfacesSTL(ascii /binary)- Not a Good Description of Geometry but easy to produceMeshcast(*.gmrst)1、几何模型输入、几何模型输入 网网 格格 模模 型型表面网格表面网格： Meshcast (*.sm)I-deas (*.unv)patran (*.out)Ansys(*.ans)实体

21、网格实体网格： Meshcast (*.mesh)Procast (*d.dat)I-deas (*.ideas)Patran (*.patran)输入精度输入精度关于几何的知识点关于几何的知识点 任何边都至少被两个面共有 任何面都必须由封闭的一组边围成 几何面必须封闭以形成几何体模模 型型 修修 改改修 改 工 具蓝边表示自由边或只蓝边表示自由边或只被一个面所有被一个面所有黄边表示被黄边表示被3个以上个以上的面共有的面共有几何模型质量检查几何模型质量检查 修 改 工 具显示指定面Undo（只能一次）几何存盘(*.gmrst)identify属性显示修 改 工 具选取 /不选取左键单选右键框选

22、选取键选中所有未分配单元边长的边选取全部清除全部修 改 工 具显示指定面追加指定面显示选中的及其相邻的只显示选中的去掉指定面修 改 工 具划网格进入体网格划分界面Select/Deselect All显示网格检查网格网格信息未划网格的面网格质量差的面自动网格处理指定炉体表面显示炉体表面边 操 作面 操 作面的定义面的定义面的编号面的编号封闭的一组边封闭的一组边面描述面描述Add EdgesRemove EdgesSurface DescriptionConstructors细密稀疏面描述的定义面描述的定义面 操 作选取边，建立平面网格尺寸设置表 面 网 格Edge Set 控制边上的网格密度控

23、制边上的网格密度 所有的边都必须属于某一所有的边都必须属于某一边集边集Surface Set 控制面内的网格密度控制面内的网格密度 如果面集未定义，则面内如果面集未定义，则面内网格由系统确定网格由系统确定模型检查三部曲 几何质量 未划网格表面 网格质量差表面有时表面网格质量差，但体网格不一定差，所以表面网格画好后可以先画一下体网格。Edit Mesh编辑表面网格发现问题网格部位确认单元号或节点号修改方法一修改方法二1234体 网 格Tet Mesh - Layers流体流动时的截面速度场No LayerPartial LayerFull Layer生成体网格后自动进入生成体网格后自动进入这个界

24、面，关闭窗口，这个界面，关闭窗口，会提示是否退出，单击会提示是否退出，单击是，退出。是，退出。New 对模型中的几何体进行分组对模型中的几何体进行分组(例如：多块冷铁）例如：多块冷铁） 或新建材料或新建材料Optimize节点重排序节点重排序File/Save体 网 格体 网 格 质 量 检 查 网格质量的最后检查网格质量的最后检查: Bad ElementsNeg-Jac 不能有任何负雅各比单元不能有任何负雅各比单元 可以有几个可以有几个 Bad Elements Smooth Mesh体 网 格 质 量Radii ratio (3x/y):Ideal value = 1(normalise

25、d)Aspect ratio (x/y):Ideal value = 1xyxyDihedral angle:Ideal value = 72体 网 格不能生成的原因不能生成的原因u 面与面之间有重叠u 网格之间有干涉(一个网格进入另一个）(meshing progress 50%)u 表面网格太扭曲u(错误提示: Please change aspect ratio)网格的装配模型被分成几块模型被分成几块:网格的装配模型被分成几块模型被分成几块:1.对每块分别修改和划网格。2.公共面的单元尺寸要一致3.对各个块分别进行合并网格的装配proE画网格前处理过程四、四、preCAST使用使用进入路

26、径找到模型找到模型工作目录工作目录单击PreCASTPreCAST：分配材料、设定界面条件、边界条件、初：分配材料、设定界面条件、边界条件、初始条件、模拟参数，生成始条件、模拟参数，生成 xxd.out和和 xxp.out 文件，文件，读入模型文件1.读入.mesh文件2.自动弹出模型的相关信息窗口材料定义1.单击Materials/Assign，弹出材料定义窗口3.右键单击，在弹出窗口中选择该材料所属类型4.左键单击选择是否为空腔2.用左键选择上面红色体的材料，并单击Assign4.单击Read，可查看该材料的热物理性质（如左图）1.单击Interface，弹出接触条件定义窗口2.右键改变材

27、料主次，前面为主（红），后面为次（绿）3.左键改变材料的接触关系4.选择材料间的热转换系数，并单击Assign5.全部定义完后，单击Apply接触条件定义1.单击Boundary Conditions/Assign Surface，弹出边界条件定义窗口4.选择边界条件，并单击Assign3.利用选择工具选择边界条件的区域，并单击Store2.单击Add，在弹出窗口中选择要定义的边界条件边界条件定义3.单击Apply2.用左键单击X、Y、Z来选择重力大小和方向1. 单击Process/Gravity,弹出重力定义窗口重力定义2.左键选上材料的初始温度（红色），并在输入窗口输入其初是温度，Ente

28、r1.单击Initial Conditions,定义初始条件初始条件定义1.单击Run Parameters,定义运行参数运行参数定义1.定义铸造定义铸造类型类型1.定义流定义流动参数动参数1.定义求解定义求解基本参数基本参数1.定义热力定义热力参数参数运行参数定义五、五、viewCAST使用使用1、dataCAST使用 检查模型及 PreCAST 中对模型的定义是否有错误，如有错误，输出错误信息，如无错误，将所有的模型信息转换为二进制，生成 xx.unf 文件。 3.单击单击2、Procast3、statusConceptAdd Your TextTextTextTextTextTextText4、Viewcast界面介绍界面介绍色标控制色标控制快速切面快速切面温度场显示温度场显示温度场动画温度场动画其他的输出参数其他的输出参数应力结果输出应力结果输出Cut off 应用应用缩孔缩松的观察缩孔缩松的观察充型研究充型研究凝固分析凝固分析输出曲线输出曲线谢谢大家！