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砂型铸造过程应力场数值模拟技术研究

专 业: 材料加工工程
关键词: 砂型铸造 铸造工艺 铸造凝固过程 铸造应力 应力场 数值模拟
分类号: TG213
形 态: 共 70 页 约 45,850 个字 约 2.193 M内容
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内容摘要


铸造凝固过程的计算机模拟仿真是学科发展的前沿领域,是改造传统铸造产业的必由之路。

同温度场、流动场的计算分析相比,应力场模拟起步较晚,目前发展还不成熟,因此成为铸造过程宏观模拟的研究热点。

铸造凝固过程应力场的数值模拟能够帮助铸造工程师预测和分析铸件裂纹、变形及残余应力,为控制应力应变造成的缺陷、优化铸造工艺、提高铸件尺寸精度及稳定性提供科学的依据。

本文总结了铸件凝固过程应力场数值模拟研究的进展,以及数值模拟方法、数值模拟软件的发展状况。

简要介绍了铸造过程热应力场的特性,建立了瞬态温度场、热应力场弹塑性三维有限元模型,以及温度场中初始条件、边界条件、潜热处理的数学模型。

选取有限元分析软件ANSYS进行热应力场数值模拟研究,考虑了材料性能随温度变化的特性,采用非线性分析,对典型铸件--应力框三维温度场、热应力场进行有限元分析。

计算结果表明三维温度场的数值模拟能反映铸件冷却过程温度场的动态变化,同时把相变应力加入到应力计算过程中,得到了同理论分析和参考文献一致的应力场模拟结果,验证了处理方法的可靠性。

最后,本文运用该模拟方法对实际生产中的座体铸件进行了应力场模拟分析,模拟结果与实际生产情况相吻合,表明所建立的应力场模拟方法能够胜任实际工程应用..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1选题背景及意义
1.2铸造过程热应力场数值模拟研究的发展概况
1.2.1国内外研究现状
1.2.2应力分析数理模型
1.3数值模拟方法的研究
1.4数值模拟软件发展概述
1.6小结
第二章 铸造过程应力场数理模型
2.1前言
2.2铸造过程热应力场的特性
2.2.1铸造热应力
2.2.2热-力耦合效应
2.3热传导基本方程
2.4热弹塑性理论及力学模型分析
2.4.1基本假设
2.4.2非线性特性
2.4.3弹塑性力学中的几个基本待求变量
2.4.4平衡微分方程
2.4.5几何方程
2.4.6物理方程
2.4.7变形协调方程
2.4.8边界条件
2.4.9塑性力学特点及简化力学模型
2.4.10塑性增量理论的基本准则
2.4.11广义应力与广义应变
2.4.12加载与卸载
2.4.13基于增量理论的弹塑性——蠕变本构方程
2.5小结
第三章 砂型铸造过程温度场数值模拟
3.1研究对象
3.2材料的热物性参数
3.3温度场求解时的处理
3.3.1初始条件
3.3.2边界条件
3.3.3相变问题的处理
3.4三维实体模型网格的剖分
3.5温度场求解
3.6温度场模拟结果及分析
3.7小结
第四章 砂型铸造过程应力场数值模拟
4.1应力分析中的几点特殊处理
4.2ANSYS软件热应力分析方法
4.3材料高温力学性能
4.4铸造三维应力场ANSYS分析流程
4.5控制求解
4.6应力场模拟结果及分析
4.7小结
第五章 座体热应力模拟分析
5.1引言
5.2座体温度场的数值模拟
5.3座体应力场的数值模拟
5.4小结
第六章 结束语
参考文献

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中图分类: > TG213 > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 铸造 > 铸造理论 > 铸造应力、变形、裂纹及其防止

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