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ADSTEFAN的分析模块
 ADSTEFAN的分析模块
发布者: 出处: 日期:2009/2/20 阅读:2067 推荐:0 点评:0
   

ADSTEFAN主要由以下几个模块组成:网格生成模块,流动分析模块,凝固分析模块,微观组织分析模块,热应力(铸件和铸模)分析模块和热处理分析模块。

网格生成模块

导入三维STL模型,设定网格参数及模型属性,自动生成有限差分网格,最高可达5亿网格数。网格生成模块同时拥有网格编辑和检查等功能等。

流动分析模块

流动分析模块可以模拟金属液体充型过程以及气液两相流动的效应。ADSTEFAN以Navier-Stocks流动方程为基础对流体流动和传热进行耦合计算。

凝固分析模块

凝固分析模块可以模拟高温液态金属由液相向固相的转变过程。通过建立铸件凝固过程中传热的数学模型,进行数值求解,从而得到铸件凝固过程的规律,进而预测铸件缺陷(缩孔、缩松)产生的可能性及位置。

模具温度分析模块

模具温度分析模块可以对一个或多个循环内的模具温度进行分析,循环设置如图所示:

模具温度分析模块可以分析实际铸造过程中的模具预热过程,使得随后的流动和凝固分析更为贴近实际情况。也可以从分析过程中得出合理的模具初始温度、工作温度以及循环时间。还可以指导冷却水路的设置和水温、水路循环时间的控制。

 
微观组织分析模块

铸件凝固模拟的目的是对运动的固液界面进行时间和空间上的描述,包括对铸件完整性(有无缺陷)、微观组织及固相分数的预测。随着铸件凝固模拟的进一步深入,研究者们开始把目光转向铸件微观组织的模拟研究。
常见的两种用于研究微观组织的方法是确定性模拟和随机性模拟。
确定性模拟以凝固动力学为基础,符合晶体生长的物理背景,因此无法考虑晶体生长过程中的一些随机现象,如晶核的随机分布、随机晶向取向及等轴晶向柱状晶的转变等。
随机性方法中比较有代表性的是Monte Carlo法和Cellular Automaton法。在Monte Carlo法中引入概率论,对形核位置的分布与晶粒生长取向进行随机的处理。以形核过程的物理机理和晶体生长动力学理论为基础,可以得到晶粒的尺寸大小及分布,也可以描述柱状晶的形成及柱状晶向等轴晶的转变。
此模块能够定性和定量地计算固相转变。通过微观组织模型计算各相如奥氏体、铁素体、渗炭体和珠光体的成分、多少以及相应的潜热释放

 

纯铝铸件凝固组织示例(腐蚀液:1%HF水溶液)
 

凝固组织模拟示例微观组织模拟


 

应力(铸件和铸模)分析模块

铸造过程中,由于不均匀的温度分布导致铸件和模具产生应力和变形。应力模块能够预测铸件在凝固和冷却过程中的应力场分布和相应的应变和变形,包括铸件、铸型、型芯和冷铁等。采用应力分析模块可以分析出残余应力、塑性变形、热裂和铸件最终形状等。
应力模块可以反映铸件,模具与温度相关的非线性材料特性之间的关系,尤其是弹性模量,热膨胀系数,泊松比等。

 

 

 

                残余应力分布              X方向上铸件的变形量

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