专利名称：一种铸件宏观偏析数值模拟的方法
技术领域：
本发明涉及一种铸件中宏观偏析模拟的方法。
背景技术：
铸件的宏观偏析主要是指铸件内部的化学成分不均勻，并由此导致的铸件内部在组织结构和性能方面的不均勻性。这种不均勻性降低了铸件的冲击韧性和塑性，增加了热裂倾向，有时还导致铸件难于加工或铸件废品率高。对于在空气中或在腐蚀介质中工作的铸件，宏观偏析部位更容易遭受腐蚀破坏。因此利用计算机模拟的方法准确预测铸件中宏观偏析形成，为科学确定铸造工艺并寻找减小宏观偏析程度的工艺措施提供参数选择和理论指导。合金的凝固是一个包含着宏观范畴(I(T2-Im)热、溶质、动量传输与微观范畴 (10_4-10_2m)晶粒形核长大的复杂物理过程。对宏观尺度上宏观偏析形成行为的准确描述需要微观组织的信息(二次枝晶臂间距SDAS)。目前广泛使用的经典混合理论的缺点是因忽略凝固组织变化而过高估计枝晶间液体流动速度；固-液两相流模型考虑了凝固组织变化对宏观偏析的影响，但存在的问题是没有考虑组织形成过程中的随机现象(随机形核、 随机结晶取向)，多个变量之间需要进行高强度的迭代耦合求解，因此计算时间长，不适合预测大尺寸或形状复杂的铸件中宏观偏析形成。这就要求所开发的宏观偏析数值模拟方法不但要考虑微观组织形成对宏观偏析的影响，还要具有较高的计算效率，这在实际应用方面均具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种铸件宏观偏析数值模拟的方法，以解决目前宏观偏析计算时间长、精度低且不适合预测大尺寸或形状复杂的铸件中宏观偏析形成的问题。本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是所述方法包括如下步骤步骤一、将枝晶生长计算域进行微观尺度网格剖分，剖分为nXm个网格；计算域
为长方形，计算域面积(X米XY米)和网格剖分个数的选择需满足H《25xΙΟ-12(米)2，网
权利要求
1. 一柙铸仵宏观偏析数值模拟的万法，其特扯在十所述万法包括如卜步骤 步骤一、将枝晶生长计算域进行微观尺度网格剖分，剖分为nXm个网格；计算域为长方形，计算域面积(X米X Y米)和网格剖分个数的选择需满足
2.根据权利要求1所述一种铸件宏观偏析数值模拟的方法，其特征在于步骤八中所述糊状区渗透率模型的计算采用两种方法中的一种，一种计算方法为基于最大形核密度IO9/ m3对应的固相分数-平均枝晶固相特征直径曲线，一种计算方法为基于经典混合理论。
3.根据权利要求1或2所述一种铸件宏观偏析数值模拟的方法，其特征在于步骤四中设定(&iXBm)个网格为柱状晶生长网格，(AnXAm-BnXBm)个网格为等轴晶生长网格，步骤五中确定铸件的读取所对应的数据文件Nuclei, dat,步骤九中柱状晶最大形核密度LNUmax和等轴晶最大形核密度ENUmax，状晶生长区糊状区渗透率计算基于最大形核密度 LNUfflax对应的固相分数-平均枝晶固相特征直径曲线，等轴晶生长区糊状区渗透率计算基于最大形核密度ENUmax对应的固相分数-平均枝晶固相特征直径曲线。
全文摘要
一种铸件宏观偏析数值模拟的方法，它涉及一种铸件中宏观偏析模拟的方法。针对目前宏观偏析计算时间长、精度低且不适合预测大尺寸或形状复杂的铸件中宏观偏析形成的问题。所述方法包括如下步骤选取枝晶生长微观尺度计算域，进行网格剖分；在微观尺度上计算不同最大形核密度下合金凝固时的枝晶生长形貌，输出固相分数-平均枝晶固相特征直径曲线；对铸件进行宏观尺度网格剖分；在宏观尺度上计算质量、动量、能量和成分守恒方程；采用牛顿-下山法计算固相分数；采用线性插值技术，宏观尺度上糊状区渗透率模型的计算基于给定形核密度下的固相分数-平均枝晶固相特征直径曲线。本发明用于各类尺寸和复杂形状的砂型铸造及金属型铸造中宏观偏析的数值预测。
文档编号G06F17/50GK102289542SQ201110194080
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者刘东戎 申请人:哈尔滨理工大学