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    2004-2005 年春季学期(2005.6) 《凝固过程计算机模拟的基础与实践》期末小论文
    姓 名 郑斌 学 号 02120093 成 绩
    1.前言 《凝固过程计算机模拟的基础与实践》 (以下简称《凝》 )是将传统铸造工艺 与先进计算机技术相结合的一门新兴科学.主要目的是将铸造过程中的充型,凝 固过程通过计算机的模拟实现可视化,从而改善铸造生产工艺.这门学科所包含 的内容甚广,有:传热学,流体力学,铸造技术,图形处理等.仅仅通过一个学 期的学习当然不能将所有的东西融会贯通,但我想开设这门课的目的主要还是开 阔我们的思路,提高我们分析问题,解决问题的能力. 本学科中所主要用到的软件是 CAE 软件, CAE 是 Computer Aided docsou.comg 的缩写,在 1980 年由美国人率先提出的.它通过计算机来解析实际生产过程,从 而预测产品性能质量,以求达到最优化设计.其设计流程主要为:模型化 解析 数字 解析实行 解析结果的输出 解析结果的评定 解析修正. 下面我通过简要的说明来对这一个学期所学到的知识做一个总结和回顾. 2.解析模型(STL)的建立过程 对于模型的建立, 我运用的是 AUTOCAD 软件. 由于是首次使用 AUTOCAD 来进行三维建模,所以对操作不是很熟练,建立的模型也很简单.下面我用图片 的形式对整个建模过程做一个简单的介绍:
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    模型建立最后完成后把它保存为 STL 文件形式. 3.属液充型过程的模拟与结果分析 运用 CAE 软件,通过合理的设置参数并代入所查到的物性值,通过计算机 的模拟运算后我们得到以下的结果:
    图 1.
    图 2.
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    从图 1 中我们看到:1. 铸型较小,2 个浇道显得有些多余.2.两个浇道位置相 对设置,导致金属液在中间有汇流,可能造成飞溅,卷气等情况,而铸造工艺要 求冲型时金属液的流动应保持平稳,因为飞溅,卷气等都可能造成金属内部缺陷, 影响铸件的性能,在冲型过程中应该尽量避免. 由图 2 中我们发现: 整个充型时间只有 1.2087s, 显然在实际生产中难以实现. 造成这种情况的原因可能是金属液的流动速度设置不合理. 解决方案:1.为了避免金属液的汇流,可以改变浇道的位置,使浇道口平行设 置;也可以减少一个浇道.根据这个模型的情况,我认为减少一个浇道更为合适. 2.根据冲型的实际速度来合理选取模拟冲型速度, 尽可能的使模拟结果接近实际过 程. 4.金属凝固过程的模拟与结果分析
    图 3.
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    图 4. 由图 3,图 4 我们看到金属最后凝固部位在铸件的内部,而铸造工艺要求金属 最后凝固部位尽可能不要出现在铸件内部,即使不能避免也应使最后凝固部位出 现在对铸件性能影响不大的地方.因为在金属最后凝固部位可能引起缩孔,导致 应力集中,降低铸件的使用寿命.从图中来看,这 2 个对称的最后凝固部位正是 这个铸件的关键部位,如存在缺陷会对铸件的使用寿命大大降低,所以要设法避 免. 解决方案:在最后凝固部位加侧冒口,有可能的话还可以配合冷铁一起使用, 冷铁能改变金属最后凝固部位,把最后凝固部位赶到冒口内,然后再将冒口切除. 5.结论与体会 《凝》课程已经进入尾声了,短短一个学期的时间让我深深体会到所学到的 东西还远远不够,但只要掌握了这种思考问题的方法,我想就不枉我们学习过这 门课程了.这门课程最让我觉得受益非浅的地方是让我们实际操作的过程,以往 上课都是老师在讲台上讲,我们在下面听,做笔记,长此以往不免显得单调乏味, 而《凝》则通过让我们实际的操作加深了对计算机模拟处理方法的理解和应用. 任何科学技术都不是独立存在的,让我高兴的是在《凝》的学习过程中我们 很好的结合了以往所学到的知识.特别是 AUTOCAD 的应用,我以前掌握的不是 很好,这次边学边用,最后还是顺利完成了任务.我以前懒得跑图书馆,但在这 次学习过程中,为了查阅相关资料,我翻阅了很多参考文件;对最后结果的分析 与探索,设想解决方案等这些都让我形成了良好的学习习惯. 任何学科的进步都离不开人类生产发明的带动,希望我能把今天所学到的知 识带入明天的生活生产中去,为材料科学的进步与发展做出微薄的贡献.
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    6.参考文献 [1] 杨弋涛, 凝固过程计算机模拟的基础与实践,上海大学出版社,2003 ,12
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