鑄造仿真軟件項目建議書

1、引進(jìn)Procast軟件項目建議書目 錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc169596735 1背景 PAGEREF _Toc169596735 h 2 HYPERLINK l _Toc169596736 2鑄造模擬仿真對我院的作用 PAGEREF _Toc169596736 h 3 HYPERLINK l _Toc169596737 2.1鑄鑄造仿真真對7室的作作用 PAGEREF _Toc169596737 h 3 HYPERLINK l _Toc169596738 2.2鑄鑄造仿真真對鑄鋼鋼廠的作作用 PAGEREF _Toc169596738 h 3 HYP

2、ERLINK l _Toc169596739 3鑄造仿仿真軟件件的調(diào)研研與考核核 PAGEREF _Toc169596739 h 4 HYPERLINK l _Toc169596740 4軟件開開發(fā)商法法國ESSI集團(tuán)團(tuán)簡介 PAGEREF _Toc169596740 h 55 HYPERLINK l _Toc169596741 5Proocasst軟件件特點 PAGEREF _Toc169596741 h 66 HYPERLINK l _Toc169596742 6Proocasst軟件件效果預(yù)預(yù)評 PAGEREF _Toc169596742 h 177 HYPERLINK l _Toc16

3、9596743 6.1三三維模型型建立 PAGEREF _Toc169596743 h 118 HYPERLINK l _Toc169596744 6.2網(wǎng)網(wǎng)格劃分分 PAGEREF _Toc169596744 h 19 HYPERLINK l _Toc169596745 6.3工工藝條件件與計算算參數(shù) PAGEREF _Toc169596745 h 119 HYPERLINK l _Toc169596746 6.4數(shù)數(shù)值計算算 PAGEREF _Toc169596746 h 21 HYPERLINK l _Toc169596747 6.5結(jié)結(jié)果顯示示 PAGEREF _Toc16959674

4、7 h 21 HYPERLINK l _Toc169596748 6.6分分析及建建議 PAGEREF _Toc169596748 h 244 HYPERLINK l _Toc169596749 7Proocasst軟件件在我院院使用構(gòu)構(gòu)想 PAGEREF _Toc169596749 h 255 HYPERLINK l _Toc169596750 7.1鑄鑄造模擬擬解決方方案使用用部門 PAGEREF _Toc169596750 h 225 HYPERLINK l _Toc169596751 7.2鑄鑄造模擬擬解決方方案硬件件需求 PAGEREF _Toc169596751 h 226 HYP

5、ERLINK l _Toc169596752 8Proocasst軟件件模塊配配置建議議 PAGEREF _Toc169596752 h 27背景長期以來來，對于于鑄造工藝藝的改進(jìn)進(jìn)主要依依靠經(jīng)驗驗和試驗驗，一直直缺乏一一套專業(yè)業(yè)的、有有效的方方法和手手段。模模擬是控控制設(shè)計計、制造造過程并并預(yù)測產(chǎn)產(chǎn)品早期期服役可可能出現(xiàn)現(xiàn)問題的的最好解解決方法法。當(dāng)前前，有限限元理論論已十分分成熟，相應(yīng)的的模擬商商業(yè)軟件件也逐步步趨于成成熟，并并在各行行各業(yè)逐逐步發(fā)揮揮其巨大大的作用用。現(xiàn)代制造造工藝越越來越復(fù)復(fù)雜，性性能、精精度要求求也越來來越高，依賴試試驗的設(shè)設(shè)計手段段設(shè)計費費用越來來越高，周期越越來越

6、長長，也越越來越不不容易保保證可靠靠性。而而從一些些發(fā)達(dá)國國家的經(jīng)經(jīng)驗來看看，仿真技術(shù)術(shù)的應(yīng)用用可以大大大減少少試驗的的比重，減少了了設(shè)計的的盲目性性，節(jié)省省巨額的的設(shè)計費費用，設(shè)設(shè)計周期期也大大大縮短。從我院院專業(yè)發(fā)發(fā)展的角角度看，急需在在數(shù)值仿仿真這一一方面提提高一個個層次，實現(xiàn)我我院研發(fā)能能力的跨跨越式發(fā)發(fā)展。鑄造仿真真軟件的的開發(fā)是是一項技技術(shù)含量量很高、專業(yè)性性很強的的工作，作為一一個設(shè)計計單位，自行開開發(fā)不切切實際。國內(nèi)一一些專業(yè)業(yè)單位開開發(fā)的同同類產(chǎn)品品在實用用性、規(guī)規(guī)范性和和易用性性等方面面都有不不足。EESI集集團(tuán)的ProoCASST是業(yè)業(yè)界領(lǐng)先先的鑄造造過程模模擬軟件件，基

7、于于強大有有限元求求解器和和高級選選項，提提供高效效和準(zhǔn)確確的求解解來滿足足鑄造業(yè)業(yè)的需求求。與傳傳統(tǒng)的嘗嘗試出出錯修修改方法法相比，ProoCASST是減減少制造造成本，縮短開開發(fā)時間間，以及及改善鑄鑄造過程程質(zhì)量的的重要的的、完美美的解決方方案。鑄造模擬擬仿真對我我院的作用用引進(jìn)PrroCAAST軟軟件，從從短期來來看會提提高設(shè)計計和工藝藝制造水水平，在在當(dāng)前在在研項目目中立即即產(chǎn)生效效益；而而從長遠(yuǎn)遠(yuǎn)來看，制造工工藝計算算和仿真真手段的的大量應(yīng)應(yīng)用必將將徹底改改變我院院原有的的制造工工藝方式式，最終終提高我我院鑄造造工藝的的整體水水平。鑄造仿真真對xx室的的作用xx室目目前有很很多鈦合合

8、金鑄件件的鑄造造過程需需要模擬擬來解決決，其主主要原因因是：一一、采用用傳統(tǒng)的的試錯法法，費用用昂貴、周期太太長；二二新產(chǎn)品品大多沒沒有經(jīng)驗驗可以借借鑒，院院以工藝藝摸索時時間比較較長，尤尤其是一一些鈦合合金材料料。鑄造仿真真對鑄鋼鋼廠的作作用鑄鋼廠目目前某些些件的鑄鑄造出品品率不是是很高，引進(jìn)鑄鑄造模擬擬仿真軟軟件將大大大節(jié)省省提高鑄鑄鋼廠的的鑄造工工藝出品品率和工工藝水平平，大大大縮短生生產(chǎn)周期期，有效效的提高高勞動生生產(chǎn)率。另外鑄造造模擬仿仿真對于于我院技術(shù)的的傳承也也很有幫幫助，通通過仿真真我們可可以將鑄鑄造技術(shù)術(shù)和經(jīng)驗驗進(jìn)行科科學(xué)的直直觀的描描述和記記錄，使使得過去去的一些些抽象的的

9、經(jīng)驗變變?yōu)楹唵螁蚊髁说牡募埫嫖奈臋n進(jìn)行行記載和和保存，有利于于鑄造技術(shù)術(shù)的延續(xù)續(xù)和資源源共享。鑄造仿真真軟件的的調(diào)研與與考核經(jīng)過上述述分析，鑄造仿真真軟件的的引入是是十分必必要的，它對我我院的虛擬擬制造技技術(shù)和鑄鑄造技術(shù)術(shù)的發(fā)展展將起到到極大的的推動作作用。因因此我們們對市面面上的鑄鑄造仿真真軟件進(jìn)進(jìn)行了調(diào)調(diào)研和考考核。由于我們們院情況特特殊，新新材料較較多，院院以精鑄和和自動根根據(jù)化學(xué)學(xué)成分計計算合金金熱物理理性能的的熱力學(xué)學(xué)數(shù)據(jù)庫庫對我們們顯得尤尤為重要要，而pproccastt相對這這兩方面面最好，而且升升級及功功能又最最全，以以及同類類企業(yè)（國內(nèi)如如6211、4110、4430、百慕等

10、等；國外外如Allcoaa, AAlcaan, Umiicorre, MKMM, SSeleee (fillterrs), Kaawassakii stteell, MMitssubiishii, PPechhineey, Hyddro, Ellkemm, VVAW等等）的鑄鑄造CAAE系統(tǒng)統(tǒng)的選用用情況，最終選選定專業(yè)業(yè)鑄造軟件件Proocasst作為為我院鑄造仿真真的工具具。軟件開發(fā)發(fā)商法國國ESII集團(tuán)簡簡介ESI集集團(tuán)是在在法國巴巴黎上市市的世界界最大最最著名的的CAEE軟件公公司之一一。作為為虛擬測測試方案案的先鋒鋒，ESSI集團(tuán)團(tuán)是全球球首屈一一指的材材料物理理學(xué)數(shù)值值模擬原原型和

11、制制造流程程供應(yīng)商商。ESSI集團(tuán)團(tuán)成功的的關(guān)鍵在在于使用用真實材材料物理理特性，能夠進(jìn)進(jìn)行更真真實的模模擬，來來代替耗耗時的物物理樣機(jī)機(jī)嘗試和和糾錯過過程。ESI集集團(tuán)開發(fā)發(fā)了一系系列完整整的面向向工業(yè)應(yīng)應(yīng)用的產(chǎn)產(chǎn)品，真真實模擬擬產(chǎn)品在在測試中中的性能能，精細(xì)細(xì)協(xié)調(diào)制制造過程程與預(yù)期期的產(chǎn)品品性能間間的關(guān)系系，并評評估環(huán)境境對產(chǎn)品品使用的的影響。ESII集團(tuán)主主要產(chǎn)品品分為虛虛擬樣機(jī)機(jī)、虛擬擬制造和和虛擬環(huán)環(huán)境三大大類。EESI集集團(tuán)的產(chǎn)產(chǎn)品組合合，已經(jīng)經(jīng)被工業(yè)業(yè)界廣泛泛驗證并并與多向向價值鏈鏈相結(jié)合合，代表表著獨特特的協(xié)同同、虛擬擬工程方方案，稱稱為虛擬擬試驗空空間（VVTOSS），能能夠

12、持續(xù)續(xù)對虛擬擬樣機(jī)進(jìn)進(jìn)行改進(jìn)進(jìn)。ESI集集團(tuán)在軍工界有有大量客客戶，并并承擔(dān)了了法國及及歐洲眾眾多航空空航天及及防務(wù)方方面的咨咨詢項目目。20005財財政年度度的收入入約為663000萬歐元元，在全全球擁有有逾近6600名名高層次次專家。公司及及其全球球代理網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為330多個個國家的的客戶提提供銷售售和技術(shù)術(shù)支援。Proccastt軟件特特點背景ProCCASTT自19885年開開始一直直由位于于美國馬馬里蘭州州首府AAnnaapollis的的UESS Sooftwwaree進(jìn)行開開發(fā)，并并得到了了美國政政府和諸諸多研究究機(jī)構(gòu)的的大力資資助。119900年后，位于瑞瑞士洛桑桑的Caalcoom

13、 SSA和瑞瑞士聯(lián)邦邦科技研研究院也也加入了了ProoCASST部分分模塊的的開發(fā)工工作，基基于其強強大的材材料物理理背景，Callcomm在ProoCASST的晶晶粒計算算模塊和和反向模模塊開發(fā)發(fā)上貢獻(xiàn)獻(xiàn)良多。20022年，PrroCAAST和和Callcomm SAA先后加加入ESSI集團(tuán)團(tuán)。ESSI也重重新整合合了其原原有的熱熱物理模模擬隊伍伍如PAAM-CCASTT和SYSSWELLD，這這樣PrroCAAST（有限元元鑄造仿仿真）整整合了CCalccosooft（連續(xù)鑄鑄造仿真真），與與PAMM-CAAST（有限差差分元鑄鑄造仿真真）、SYSSWELLD（熱熱處理與與焊接模模擬）一一

14、起組成成ESII完整的的材料熱熱處理成成型綜合合解決方方案。功能ProCCASTT是為評評價和優(yōu)優(yōu)化鑄造造產(chǎn)品與與鑄造工工藝而開開發(fā)的專專業(yè)CAAE系統(tǒng)統(tǒng)，借助助于PrroCAAST系系統(tǒng)，鑄鑄造工程程師在完完成鑄造造工藝編編制之前前，就能能夠?qū)﹁T鑄件在形形成過程程中的流流場、溫溫度場和和應(yīng)力場場進(jìn)行仿仿真分析析并預(yù)測測鑄件的的質(zhì)量、優(yōu)化鑄鑄造設(shè)備備參數(shù)和和工藝方方案。ProCCASTT可以模模擬金屬屬鑄造過過程中的的流動過過程，精精確顯示示充填不不足、冷冷隔、裹裹氣和熱熱節(jié)的位位置以及及殘余應(yīng)應(yīng)力與變變形，準(zhǔn)準(zhǔn)確地預(yù)預(yù)測縮孔孔、縮松松和鑄造造過程中中微觀組組織的變變化。作為ESSI集團(tuán)團(tuán)熱物

15、理理綜合解解決方案案的旗艦艦產(chǎn)品，ProoCASST是院有鑄造造模擬軟軟件中現(xiàn)現(xiàn)代CAAD/CCAE集集成化程程度最高高的。是是目前唯唯一能對對鑄造凝凝固過程程進(jìn)行熱熱流動動應(yīng)力力完全耦耦合的鑄鑄造模擬擬軟件。適用范圍圍模塊化設(shè)設(shè)計適合合任何鑄鑄造過程程的模擬擬。高、低壓壓鑄造（higgh aand loww prresssuree diie ccasttingg）砂模鑄造造，金屬屬型鑄造造和斜澆澆注（ssandd caastiing, grraviity diee caastiing andd tiilt pouurinng）熔模鑄造造，殼模模鑄造（invvesttmennt ccastti

16、ngg, sshelll ccasttingg）消失模鑄鑄造和離離心鑄造造（loost foaam aand cenntriifuggal casstinng）等等材料數(shù)據(jù)據(jù)庫ProCCASTT可以用用來模擬擬任何合合金，從從鋼和鐵鐵到鋁基基、鈷基基、銅基基、鎂基基、鎳基基、鈦基基和鋅基基合金，以及非非傳統(tǒng)合合金和聚聚合體。ESI旗旗下的熱熱物理仿仿真研究究開發(fā)隊隊伍匯集集了全球球頂尖的的五十多多位冶金金、鑄造造、物理理、數(shù)學(xué)學(xué)、計算算力學(xué)、流體力力學(xué)和計計算機(jī)等等多學(xué)科科的專家家，專業(yè)業(yè)從事PProCCASTT和相關(guān)關(guān)熱物理理模擬產(chǎn)產(chǎn)品的開開發(fā)。得得益于長長期的聯(lián)聯(lián)合研究究和工業(yè)業(yè)驗證，使得

17、通通過工業(yè)業(yè)驗證的的材料數(shù)數(shù)據(jù)庫不不斷地擴(kuò)擴(kuò)充和更更新，同同時，用用戶本身身也可以以自行更更新和擴(kuò)擴(kuò)展材料料數(shù)據(jù)。除了基本本的材料料數(shù)據(jù)庫庫外，PProCCASTT還擁有有鋁基、鐵基、鈦基、鎳基和銅基合合金系統(tǒng)統(tǒng)的熱力力學(xué)數(shù)據(jù)據(jù)庫。這這個獨特特的數(shù)據(jù)據(jù)庫使得得用戶可可以直接接輸入化化學(xué)成分分，從而而自動產(chǎn)產(chǎn)生諸如如液相線線溫度、固相線線溫度、潛熱、比熱和和固相率率的變化化等熱力力學(xué)參數(shù)數(shù)。銅部件的的低壓模模鑄造船船用發(fā)動動機(jī)本體體的沙模模鑄造ProCCASTT提供了了能夠預(yù)預(yù)測評估估整個鑄鑄造過程程的完整整軟件解解決方案案，包括括模型填填注，凝凝固，微微觀構(gòu)造造和熱力力的模擬擬。能夠夠快速可可

18、視化鑄鑄型設(shè)計計的影響響，使得得制造過過程的早早期能夠夠做出正正確的決決策。特點和規(guī)規(guī)格ProCCASTT是完整整的模塊塊軟件解解決方案案提供眾眾多的模模塊和工工程工具具來滿足足鑄造業(yè)業(yè)最復(fù)雜雜的要求求。在過過程的每每個階段段選擇每每個特定定模塊：模填充的的流體求求解器包包括半固固體材料料，消失失模和離離心鑄造造用于凝固固和收縮縮預(yù)測的的熱求解解器包括括輻射選選項應(yīng)力求解解器包括括熱應(yīng)力力和變形形而且，還還可以選選擇一些些專門和和高級金金屬選項項來預(yù)測測：氣體和微微孔鐵合金的的微觀構(gòu)構(gòu)造顆粒結(jié)構(gòu)構(gòu)形式ProCCASTT共有九九個模塊塊，下面面分別闡闡述相應(yīng)應(yīng)的功能能。模塊功能能示意圖圖網(wǎng)格劃分

19、分與工具具M(jìn)eshhCASST，ProoCASST的CADD界面和和網(wǎng)格生生成器，將設(shè)計計和工程程階段高高效聯(lián)系系在一起起。能夠夠快速準(zhǔn)準(zhǔn)備創(chuàng)新新的設(shè)計計方案，同時保保證快速速和可靠靠的計算算。主要特點點自動生成成三維網(wǎng)網(wǎng)格CAD/CAEE幾何通通過STTEP, IGGES, 或Parrasoolidd格式導(dǎo)導(dǎo)入直接有限限元網(wǎng)格格導(dǎo)入非常快速速的網(wǎng)格格生成良好的網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)量量和質(zhì)量量檢查處理復(fù)雜雜幾何模模型和多多種材料料對邊和表表面可變變的網(wǎng)格格密度確保流體體流動分分析的網(wǎng)網(wǎng)格熔模鑄造造的自動動sheell生生成網(wǎng)格布爾爾運算和和網(wǎng)格裝裝配模壓鑄造鋁合金與模具的傳熱系數(shù)通過反向模擬確定發(fā)動機(jī)體的

20、有限元網(wǎng)格使用網(wǎng)格格布爾運運算連接接不同的的組件使用網(wǎng)格格裝配功功能合并并部件網(wǎng)網(wǎng)格并且且自動生生成新的的特征線線反向模擬擬ProCCASTT的反向向模擬能能夠通過過減小給給定位置置和時間間上計算算與測量量溫度的的差異確確定材料料屬性或或邊界條條件主要特點點確定時間間和溫度度相關(guān)的的界面系系數(shù)確定時間間和溫度度相關(guān)的的邊界條條件確定時間間和溫度度相關(guān)的的材料屬屬性流體求解解器ProCCASTT提供了了一個非非常突出出的流體體流動功功能來模模擬填模模，求解解全三維維N-SS方程并并耦合能能量方程程。自由由表面正正面跟蹤蹤方法利利用體積積流體方方法（VVOF）。可以以在整個個凝固過過程模擬擬自然對

21、對流和收收縮導(dǎo)致致的流動動。主要特點點求解器全全三維NN-S流流體流動動方程斜澆注的的旋轉(zhuǎn)軸軸用于模擬擬夾氣和和通風(fēng)的的氣體建建模半固體材材料的非非牛頓流流體流動動模型過濾器模模型湍流模擬擬可壓流體體模型消失模模模型粒子跟蹤蹤斜澆注應(yīng)應(yīng)用熔模模鑄造熱求解器器熱求解器器通過考考慮傳導(dǎo)導(dǎo)、對流流和輻射射能夠計計算傳熱熱。通過過焓的形形式來描描述凝固固和固相相轉(zhuǎn)變中中的潛熱熱。主要特點點瞬態(tài)，非非線性三三維熱傳傳導(dǎo)熱對流和和輻射利用焓的的形式考考慮相變變孔隙預(yù)測測拉模鑄造造和金屬屬型鑄造造砂模鑄造造的虛擬擬澆注大型鋼部部件管件件收縮預(yù)預(yù)測大型型鋼部件件鑄造的的熱應(yīng)力力應(yīng)力求解解器ProCCASTT的

22、先進(jìn)進(jìn)應(yīng)力求求解器能能夠進(jìn)行行彈性塑性或或彈性粘塑材材料特性性全耦合合熱、流流體和應(yīng)應(yīng)力模擬擬。更簡簡單的材材料模型型諸如彈彈性，vvacaant或剛剛體也能能考慮。主要特點點非線性應(yīng)應(yīng)力分析析自動接觸觸分配和和評估（熱和力力）氣隙無限的模模型規(guī)模模溫度相關(guān)關(guān)的機(jī)械械性能輻射輻射模塊塊擴(kuò)展了了熱求解解器輻射射的功能能包括角角系數(shù)的的影響。這個模模塊對熔熔模鑄造造過程是是必需的，從從sheell的的一個區(qū)區(qū)域到另另一個區(qū)區(qū)域的自自輻射影影響是非非常顯著著的。主要特點點包括自輻輻射影響響的準(zhǔn)確確熱分析析結(jié)果對單晶鑄鑄造自動動輻射角角系數(shù)更更新包括殼型型預(yù)熱的的整個過過程模擬擬快速角系系數(shù)計算算算法

23、在MesshCAAST中中生成殼殼有殼層層選項氣體與微微透氣性性能大多數(shù)模模擬方案案限定孔孔隙的預(yù)預(yù)測為基基于夾雜雜液體金金屬演變變的宏觀觀孔隙。這種簡簡化方法法沒有考考慮氣體體和局部部收縮起起點的顯顯微孔隙隙度。PProCCASTT提供了了基于顯顯微孔隙隙度模擬擬的方法法解決這這種物理理問題。主要特點點顯微孔隙隙度預(yù)測測與宏觀觀孔隙和和管縮耦耦合馬許區(qū)(Musshy Zonne)的的壓降氣體分離離氣體溶解解度作為為溫度和和金屬單單元的函函數(shù)成核和氣氣孔的生生長鋁高壓鑄造部件第三級活塞壓力對氫氣孔的影響。受限活塞壓縮（上）和高活塞壓縮（下）顯示了氣孔的減少顯微構(gòu)造造ProCCASTT顯微模模擬

24、模塊塊進(jìn)行鑄鑄造過程程中任意意位置熱熱歷程連連同成核核和顯微微結(jié)構(gòu)生生長耦合合模擬。主要特點點可用的確確定性模模型：等軸枝晶晶(DAAS) （equuiaxxed denndriiticc (DDAS)）耦合共晶晶（coouplled euttecttic）球墨鑄鐵鐵共晶(SGII)（ducctille iironn euuteccticc (SSGI)）灰口/白白口鐵共共晶（ggrayy/whhitee irron euttecttic）鋁鑄造溫度分布及鋼模具中的應(yīng)力分布球墨鑄鐵鐵共析（ducctille iironn euutecctoiid）灰口鐵共共析（ggrayy irron eut

25、tecttoidd）包晶轉(zhuǎn)變變（perriteectiic ttrannsfoormaatioon）Scheeil模模型（schheill moodell）鐵/碳固固態(tài)轉(zhuǎn)變變（iroon/ccarbbon sollid staate traansfformmatiion）顆粒結(jié)構(gòu)構(gòu)模擬顆粒結(jié)構(gòu)構(gòu)模塊基基于隨機(jī)機(jī)方法（細(xì)胞自自動機(jī)（celllullar auttomaatioon）和有限限元（CCAF模型）的耦合合，能夠夠預(yù)測顆顆粒結(jié)構(gòu)構(gòu)的凝固固。主要特點點預(yù)測柱狀狀和等軸軸枝晶顆顆粒結(jié)構(gòu)構(gòu)柱狀到等等軸的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變柱狀結(jié)晶晶區(qū)顆粒粒選擇對單晶部部件預(yù)測測雜散晶晶體晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)的演變變立體信息息顆粒結(jié)構(gòu)

26、構(gòu)直接可可視化燃?xì)鉁u輪葉片定向結(jié)晶的顆粒結(jié)構(gòu)和顆粒christallographic orientation結(jié)果顯示在完美的控制條件下，通過鑄造獲得單晶。球墨鑄鐵鐵部件砂砂型鑄造造的珠光光體分布布PreCCASTT前處理理器可以通過過ProoCASST圖形形用戶界界面來定定義各種種邊界條條件。這這些豐富富的功能能能夠準(zhǔn)準(zhǔn)確模擬擬院有鑄造造情況。院選需要要施加邊邊界條件件的幾何何區(qū)域可可以通過過點擊和和自動選選擇延伸伸執(zhí)行。用戶定定義的數(shù)數(shù)據(jù)可以以是不變變的，也也可以隨隨時間或或溫度變變化。模型邊界條件定義到開始計算工作流程是簡化和直截了當(dāng)?shù)牟牧蠑?shù)據(jù)庫的版面和屬性圖示VisuualCCASTT專

27、用后后處理器器VisuualCCASTT后處理理器是相當(dāng)當(dāng)強大而而多樣的的。全新新的圖形形用戶界界面，多多窗口、頁面操操作方式式，支持持腳本化化操作。VisuualCCASTT后處理理器提供了了下列演演變的即即時過程程信息：金屬前端端發(fā)展（Mettal froont proogreessiion）內(nèi)部氣泡泡（Aiir eentrrapmmentts）溫度場壓力云圖圖凝固數(shù)據(jù)據(jù)（Sooliddifiicattionn daata）速度矢量量應(yīng)力和變變形微結(jié)構(gòu)值值粒子軌跡跡顯示VisuualCCASTT提供很很多功能能來報告告及顯示示過程結(jié)結(jié)果，包包括：云圖矢量圖截面及切切平面X-Y曲曲線圖動畫，

28、圖圖形及影影片輸出出能夠輕松松直接交交換信息息和通信信，結(jié)果果還可以以用變化化的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)格式輸輸出到其其他CAAE解決決方案中中。高壓壓力力鑄造應(yīng)應(yīng)用的溫溫度云圖圖熱循環(huán)環(huán)模擬中中的溫度度變化低壓鑄造造高壓鑄鑄造粒子軌跡跡示蹤金金屬前端端發(fā)展凝固模擬擬部件變變形金屬圍繞繞一個核核的前端端發(fā)展發(fā)動動機(jī)缸體體變形高壓鑄造造中金屬屬和空氣氣的可視視化結(jié)果果鋁合金金輪轂氣氣隙預(yù)測測硬件平臺臺ProoCASST已經(jīng)經(jīng)過下列列硬件平平臺的測測試和驗驗證平臺處理器操作系統(tǒng)統(tǒng)圖形選項項PC Inteel 332 bbitss Winddowss NTT Wiindoows 20000Winddow XP3D c

29、cardd OOpennGLHP PA-RRISCC 2.0 HP-UUX 111.111 3D ccardd X111OppenGGL SGIMIPSS 4 IRIXX64 6.55 3D ccardd X111 OOpennGL SUNUltrraSpparcc III & IIIISunOOS 55.73D ccardd X111 OOpennGL IBM Poweer 33 & 4AIX 4.33.3 AIXX 5.13D ccardd X111 OOpennGL COMPPAQAlphha EEV6OSF11 - 5.113D ccardd X111 OOpennGLLinuux*I

30、nteel / AMMD 332 bbitss Redhhat 7.33 3D ccardd Xffreee86 4.22 OppenGGLProccastt軟件效果果預(yù)評考題是鈦鈦合金鑄鑄件，xxx室在在生產(chǎn)過過程中需需要了解解該鑄件件在現(xiàn)有有工藝下下可能出出現(xiàn)缺陷陷的位置置及缺陷陷形成原原因。根根據(jù)工藝藝室提供供的鑄件件圖紙及及工藝條條件，采采用ESSI的PProCCASTT20005仿真真分析軟軟件對該鑄件件鑄造過過程進(jìn)行行了模擬擬及分析。模擬過程程共分為為以下幾幾個步驟驟：三維模型型建立；網(wǎng)格劃分分；工藝條件件與計算算參數(shù)；數(shù)值計算算；結(jié)果顯示示；分析及建建議。三維模型型建立三維圖形形

31、見圖22院示，造造型采用用功能強強大的UUG NNX3.0。圖2. 鑄件三三維實體體該零件澆澆注系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計中中，一次次澆鑄88個鑄件件，采用用對稱排排列，帶帶工藝的的鑄件形形式如圖圖3。由由于整個個模型是是對稱結(jié)結(jié)構(gòu)，且且各種工工藝條件件也對稱稱設(shè)置，因此數(shù)數(shù)值模擬擬時可以以僅計算算1/44結(jié)構(gòu)。圖3. 閥體工工藝三維維模型完整的計計算模型型見圖44。網(wǎng)格劃分分將三維實實體輸出出，并進(jìn)進(jìn)行有限限元網(wǎng)格格劃分，劃分結(jié)結(jié)果見圖圖5?？偣?jié)節(jié)點數(shù)為為3877,4811，其中中鑄件節(jié)節(jié)點1551,0733，總單單元數(shù)11,8666,7922。圖4. 完整三三維計算算模型圖5. 網(wǎng)格劃劃分結(jié)果果工藝條件件

32、與計算算參數(shù)整個澆注注、凝固固過程在在真空環(huán)環(huán)境下完完成，真真空度小小于0.5Paa。預(yù)計計澆注時時間2.5s， 澆注注溫度約約17220C。一次次澆注88個鑄件件，采用用兩級澆澆道系統(tǒng)統(tǒng)。1邊界界條件包括澆口口溫度、流量、鑄型外外表面、鑄件鑄鑄型間界界面以及及1/44模型的的對稱面面。澆口溫度度17220C，速度度1.2289mm/s1/4模模型的兩兩個對稱稱面鑄型外面面壁面溫溫度200C鑄件/鑄鑄型界面面換熱系系數(shù)10000WW/m22K圖6. 邊界條條件設(shè)定定3初始始條件實際工藝藝中，鑄鑄型可能能進(jìn)行了了加熱處處理，初初始條件件設(shè)為鑄鑄件材料料17220C，鑄型型材料1100CC。數(shù)值計

33、算算鑄造過程程模擬是是一個瞬瞬態(tài)問題題，隨著著時間的的推進(jìn)計計算流動動形態(tài)及及凝固順順序。使使用配置置為P44 3.4G/MEMM 2GG的機(jī)器器進(jìn)行了了模擬計計算。計計算中可可進(jìn)行實實時監(jiān)控控，了解解充型及及凝固進(jìn)進(jìn)度，并并可圖形形化顯示示已計算算結(jié)果。結(jié)果顯示示1充型型過程溫溫度場閥體鑄件件充型過過程是一一個隨時時間變化化的瞬態(tài)態(tài)過程，充型共共2.55s完成成。計算算院得結(jié)果果見圖77院示。為為清楚起起見，我我們?nèi)☆侇伾珮?biāo)尺尺為1550017220。t=0.40sst=0.64sst=0.90sst=1.10sst=1.32sst=1.61sst=1.79sst=1.93ss圖7. 充型過

34、過程2凝固固過程溫溫度場閥體鑄件件凝固過過程的計計算結(jié)果果見圖88。t=1.9st=5.1st=111.066st=277.188st=411.188st=599.188st=799.188st=1009.118s圖8. 凝固降降溫過程程3固相相率分?jǐn)?shù)數(shù)為了更加加清楚地地觀察閥閥體鑄件件的凝固固過程，我們同同樣取上上述時刻刻下，固固相分?jǐn)?shù)數(shù)小于00.5的的部分顯顯示如圖圖9。t=1.9st=5.1st=111.066st=277.188s圖9. 固相率率變化過過程4縮孔孔縮松位位置鈦合金金閥體在在凝固過過程中收收縮非常常劇烈。根據(jù)以以上結(jié)果果，可以以計算出出縮孔縮縮松的趨趨勢，顯顯示如圖圖10

35、。圖中顏顏色標(biāo)尺尺表示收收縮趨勢勢或可能能性，11為完全全收縮成成空腔，大于00.011可認(rèn)為為形成或或可能形形成縮松松縮孔。圖10. 凝固固終了時時縮孔縮縮松趨勢勢圖中可可以看出出，由于于鈦合金金凝固收收縮劇烈烈，在一一級直澆澆道與橫橫澆道內(nèi)內(nèi)收縮形形成很大大空腔（）。隨隨著凝固固的進(jìn)行行，在鑄鑄件的厚厚大部位位也容易易形成收收縮缺陷陷。在兩兩側(cè)的圓圓法蘭圓圓周方向向均可能能出現(xiàn)縮縮孔，而而在法蘭蘭頂部收收縮最劇劇烈（）。在在底部方方法蘭周周向，同同樣可能能出現(xiàn)縮縮孔（）。在在閥體中中部兩側(cè)側(cè)管道連連接處的的圓臺內(nèi)內(nèi)部，由由于壁厚厚較大，也可能能出現(xiàn)縮縮孔（）。5凝固固時間凝固時間間同樣是是

36、判斷零零件收縮縮缺陷的的一種方方式。一一般說來來，對收收縮傾向向比較大大的鑄件件，后凝凝固的部部位如果果沒有合合適的補補縮方式式，則極極易引起起收縮缺缺陷。閥閥體凝固固時間見見圖111。圖11. 鑄件件凝固時時間云圖圖（僅顯顯示超過過5s部部分）凝固時間間結(jié)果與與縮孔判判據(jù)結(jié)果果基本一一致，在在圓、方方法蘭等等厚大部部位凝固固時間更更晚，容容易出現(xiàn)現(xiàn)收縮缺缺陷；澆澆道內(nèi)部部凝固更更慢，會會收縮成成空洞。分析及建建議1模擬擬結(jié)果小小結(jié)通過對鈦鈦合金閥閥體鑄件件的模擬擬仿真過過程，可可以輔助助工藝設(shè)設(shè)計工程程師分析析現(xiàn)有工工藝條件件，并根根據(jù)結(jié)果果改進(jìn)設(shè)設(shè)計條件件及參數(shù)數(shù)。從模擬結(jié)結(jié)果可以以看出主

37、主要的缺缺陷為收收縮產(chǎn)生生的縮孔孔。根據(jù)據(jù)隨時間間變化的的結(jié)果，可以看看到，在在中部閥閥體壁面面的薄壁壁區(qū)溫度度下降最最快，最最先開始始凝固，法蘭及及澆道起起到冒口口的作用用可以適適當(dāng)補縮縮，因此此該區(qū)域域的收縮縮缺陷基基本是局局部小量量的。三三個法蘭蘭由于壁壁厚，熱熱量集中中，因此此凝固最最晚。在在這些厚厚大位置置，包括括圓法蘭蘭端面內(nèi)內(nèi)部沿圓圓周方向向（頂部部可能性性更大）、方法法蘭端面面（四個個角部可可能性更更大），出現(xiàn)縮縮孔的趨趨勢比較較顯著。此外，閥體兩兩側(cè)管道道在中部部交匯，連接兩兩個管道道的圓臺臺內(nèi)部也也容易出出現(xiàn)縮孔孔。2模擬擬仿真過過程優(yōu)化化方案閥體鑄件件數(shù)值模模擬是以以目前

38、工工藝人員員對實際際工藝條條件的估估算為基基礎(chǔ)進(jìn)行行的，部部分關(guān)鍵鍵參數(shù)在在實踐中中難以精精確測得得或控制制，這些些參數(shù)對對模擬結(jié)結(jié)果的影影響比較較大。為為了使數(shù)數(shù)值仿真真工具成成為工程程技術(shù)人人員有力力的輔助助設(shè)計工工具，在在日后的的模擬仿仿真過程程中可酌酌情采取取改進(jìn)措措施，包包括：（1）盡量準(zhǔn)準(zhǔn)確地估估計澆注注溫度及及澆注時時間，同同時采用用ProoCasst的反反算模塊塊（Innverrse Moddulee）與部部分實測測溫度結(jié)結(jié)果結(jié)合合，反推推出更精精確的澆澆注溫度度變化過過程；（2）由于材材料的熱熱物性參參數(shù)多與與溫度變變化相關(guān)關(guān)，因此此采用變變熱物性性參數(shù)可可使得模模擬計算算更

39、加準(zhǔn)準(zhǔn)確。包包括鑄件件鈦合金金材料、鑄型石石磨材料料等。（3）鑄件與與鑄型界界面的接接觸熱阻阻是凝固固計算中中的一個個關(guān)鍵參參數(shù)，對對界面換換熱現(xiàn)象象目前還還處于研研究階段段，沒有有一個清清楚準(zhǔn)確確的普適適模型。在確定定了工藝藝條件的的基礎(chǔ)上上，采用用反算模模塊（IInveersee Moodulle），根據(jù)實實測溫度度曲線與與計算溫溫度曲線線對比，同樣可可以較為為準(zhǔn)確地地得到鑄鑄件/鑄鑄型間的的換熱系系數(shù)。3工藝藝過程改改進(jìn)建議議以現(xiàn)有模模擬分析析結(jié)果為為基礎(chǔ)，對鑄造造工藝得得出一些些改進(jìn)意意見：（1）在圓法法蘭的頂頂部，考考慮采用用一定形形式的冒冒口進(jìn)行行補縮。在法蘭蘭端面添添加冒口口，可

40、使使該部位位的收縮縮缺陷得得到一定定程度緩緩解。缺缺點是由由于鈦合合金比較較昂貴，冒口容容易造成成材料浪浪費。（2）在法蘭蘭等厚大大部位，考慮添添加加快快冷卻的的工藝。如在鑄鑄型中貼貼近法蘭蘭的部位位增加冷冷鐵，并并與石墨墨一起成成型。該該方法操操作比較較麻煩，且由于于石墨本本身導(dǎo)熱熱效果較較好，冷冷鐵會起起到一定定作用，但并不不一定非非常明顯顯。（3）考慮增增加圓法法蘭與橫橫澆道接接觸形式式，使得得該橫澆澆道凝固固緩慢，對圓法法蘭頂部部起到補補縮作用用。xx室的的工藝人人員對模模擬結(jié)果果比較滿滿意，認(rèn)認(rèn)為與實實際非常常接近，對于院院得出的的建議認(rèn)認(rèn)為比較較中肯，整個模模擬結(jié)果果對該項項目的進(jìn)

41、進(jìn)展起了了很大的的推動作作用。Proccastt軟件在在我院使用構(gòu)構(gòu)想鑄造模擬擬解決方方案使用用部門網(wǎng)格剖分工藝參數(shù)設(shè)定檢查，求解應(yīng)用CAD三維實體造型xx室生產(chǎn)鑄鋼廠工藝室根據(jù)我院院需要解決決的鑄造造問題及其其對于全全面解決決鑄造問題題的整體體規(guī)劃出出發(fā)，由由我院鑄造生產(chǎn)產(chǎn)及模擬擬解決流流程簡圖圖可以看看出，需需要xxx室和鑄鑄鋼廠工工作人員員加入到到鑄造模擬擬流程中中來。圖1鑄造造生產(chǎn)及及模擬解解決流程程簡圖鑄造模擬擬解決方方案硬件件需求(1)LLiceensee服務(wù)器器主要作作用是管管理鑄造造解決方方案中院院有軟件件的liicennse文文件，為為院有的臺式式機(jī)和計計算工作作站提供供li

42、ccensse授權(quán)權(quán)服務(wù)。(2)計計算工作作站主要要作用是是進(jìn)行計計算求解解。在實實際使用用過程中中，當(dāng)需需要計算算的模型型的計算算量不大大時，可可以直接接在本機(jī)機(jī)臺式機(jī)機(jī)上計算算求解；當(dāng)需要要計算的的模型計計算量很很大時，需要把把計算文文件提交交到專門門的計算算工作站站上進(jìn)行行計算求求解，使使用過程程是在本本機(jī)工作作站遠(yuǎn)程程登陸控控制計算算工作站站，然后后利用計計算工作作站進(jìn)行行需要的的計算，計算完完成后把把計算結(jié)結(jié)果取回回來進(jìn)行行本地后后處理和和生成計計算報告告。網(wǎng)絡(luò)中心（1臺license服務(wù)器）xx室（1臺計算工作站）鑄鋼廠（1臺計算工作站）機(jī)器用途途CPU類類型內(nèi)存硬盤操作系統(tǒng)統(tǒng)具體

43、機(jī)器器推薦Liceensee服務(wù)器器(1臺臺)英特爾奔奔騰2.8GHHz 處處理器512MM以上40G以以上Winddowss XXP專業(yè)業(yè)版Delll PoowerrEdggeTMMSCC4300計算工作作站(11臺）雙核英特特爾至強強64位位處理器器 2.8GHHz以上上2G以上80G以以上Winddowss XXP專業(yè)業(yè)版Delll PrreciisioonTMM6990Proccastt軟件模模塊配置置建議1PRROCAAST 20006模塊編號號模塊名稱稱模塊說明明單價（萬萬$）需求 PROO-E-11-20006 Pree-prroceessoor 前處理模模塊，主主要用于于對三維維實體網(wǎng)網(wǎng)格進(jìn)行行材料、界面條條件參數(shù)數(shù)、邊界界條件參參數(shù)和運運行參數(shù)數(shù)的設(shè)定定基本模塊塊 PROO-E-12-20006 Posst-pproccesssor 后處理模模塊，主主要用于于計算結(jié)結(jié)果的顯顯示與分分析 PROO-E-13-20006 Messh CCastt - messh ggeneerattor 網(wǎng)格剖分分模塊主主要用于于體網(wǎng)格格的生成成GEQ-E-