CN111783324A - 一种实现合金制备的全流程模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于数值模拟软件技术领域，尤其涉及一种实现合金制备的全流程模拟方法，该方法先对合金进行铸锭凝固过程数值模拟，获得铸锭模拟数据结果；处理生成符合变形模拟分析软件要求的预处理文件；利用三维CAD软件生成的缩孔几何；导入变形模拟分析软件，并使用缩孔几何对初始几何进行修改，得到铸锭最终几何形状；利用变形模拟分析软件进行合金件变形过程数值模拟，获得整个合金设备加工链的最终模拟结果。本发明可实现凝固过程到变形过程数值模拟中合金铸锭的最终几何形状以及材料参数的数据传输，为“凝固‑变形‑热处理”加工链的全流程模拟提供技术支持，并对数据进行处理，一种实现了从铸态到锻态的全流程模拟，提高了生产效率。

Description

一种实现合金制备的全流程模拟方法

技术领域

本发明属于数值模拟软件技术领域，尤其涉及一种实现合金制备的全流程模拟方法。

背景技术

合金设备的加工是一个多方面的问题，其中包括合金材料的开发以及具有特定形状尺寸和性能特性的机械部件的制造。材料的工艺性能取决于其化学成分以及制造过程中形成的微观结构，对于金属和合金来说，主要的微观结构是晶粒，其形状大小和晶体学取向决定了材料进行塑性变形的能力以及疲劳裂纹的性质等宏观性能。

计算机数值模拟技术的最新发展水平可以一种实现在半成品或成品的单个制造过程的数值模拟中考虑材料微观结构的特征。但是，材料的微观结构在全流程制造的任何过程中都会发生变化，而不同的数值模拟软件之间很难一种实现合金设备微观结构的数据对接，因此大多数CAE程序都不允许对合金设备的整个生产过程进行全流程模拟。

目前凝固过程和变形过程的两种数值模拟软件之间，大部分可以一种实现对铸锭初始几何及网格参数和温度、密度(缩松率)、应力等宏观物理参数的数据对接，但仍存在以下问题：未一种实现对于微观结构参数的数据传输；可一种实现传输的数据中，部分参数与变形模拟分析软件的要求和格式不相符；只能一种实现对铸锭初始几何形状的传输，未考虑缩孔等缺陷产生的几何变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现合金制备的全流程模拟方法，一种实现对“凝固-变形-热处理”加工链中铸锭最终几何形状以及材料宏观物理参数和微观结构参数的数据传输的全流程的方法。

本发明的技术方案是：一种实现合金制备的全流程模拟方法，包括以下步骤：

S1)对铸锭凝固过程进行模拟，得到模拟数据；

S2)将模拟数据导出，得到模拟结果数据文件和缩孔几何的三维几何文件；

S3)将S2)导出的模拟结果数据文件进行格式处理，生成符合变形模拟分析软件要求的预处理文件；

S4)将S2)导出的缩孔几何的三维几何文件进行实体化并增加边界实体，得到符合变形模拟分析要求的缩孔几何的三维几何文件；

S5)将S3)和S4)得到预处理文件和缩孔几何的三维几何文件导入变形模拟分析，对预处理文件中的初始几何进行布尔运算处理，得到铸锭的最终几何形状及网格；

S6)对铸锭的最终几何形状及网格对合金件变形过程进行初始化设置，计算得到模拟结果。

进一步，所述S1)的具体步骤为：

S1.1)建立铸锭几何模型并划分网格；

S1.2)选择铸锭材料和浇注方式，设置铸锭与外界的换热条件；

S1.3)开启温度、流体、应力和微观结构的模拟计算，得到模拟数据。

进一步，所述S2)中的模拟数据结果文件包括：包含初始几何及网格参数和温度、密度的宏观物理参数的数据结果文件，包含晶粒尺寸的微观结构参数的数据结果文件。

进一步，所述S3)的具体步骤为：

S3.1)创建新的数据文件；

S3.2)导入模拟结果数据文件中的初始几何及网格参数和温度、密度的宏观物理参数的数据结果文件，对参数数据进行数量、位置以及结构的调整后写入到S3.1)中得到的数据文件中；

S3.3)导入模拟结果数据文件中的微观结构参数的数据文件，提取单元的节点组成数据和微观结构参数的节点形式数据，将微观结构参数的节点形式数据转化为单元形式数据，其计算公式为：

式中，n为单元编号，其取值范围由该模型的单元数确定，a_n为单元n的材料参数数据，p为组成单元的节点数，i为组成单元n的节点编号，其取值范围由该模型的节点数确定，a_i为节点i的材料参数数据；

S3.4)将微观结构参数的单元形式数据按照变形模拟分析软件要求的形式写入S3.2)中得到的数据文件。

进一步，所述S4)的具体步骤为：

S4.1)经三维CAD软件的文件转换功能，将缩孔几何的三维几何文件转化为ASCII形式的三维几何文件；

S4.2)经三维CAD软件的缝合曲面功能，选择S4.1)得到的三维几何文件中的曲面缝合生成缩孔几何实体；

S4.3)对S4.2)生成的缩孔几何实体中的边界拉伸实体，生成符合变形模拟分析格式要求的缩孔几何的三维几何文件。

进一步，所述S5)的具体步骤为：

S5.1)在变形模拟分析软件的预处理模块载入S3.4)得到的预处理文件和S4.3)得到缩孔几何的三维几何文件；

S5.2)将预处理文件中的初始几何与缩孔几何的三维几何文件进行布尔运算操作，得到铸锭的几何形状及网格；

S5.3)对S5.2)中铸锭的网格进行重新划分，得到铸锭的最终的几何形状及网格的参数。

进一步，所述S6)的具体步骤为：

S6.1)从铸锭合金材料库选择合金种类，根据S5.3)得到的铸锭的最终的几何形状及网格的参数设置铸锭的加热条件，模拟预加热过程；

S6.2)建立模具几何模型并划分网格，设置模具的运动状态，定义各物体的位置和边界条件，生成物体之间的接触关系并设置接触条件，模拟热变形过程。

一种实现上述的一种实现合金制备的全流程模拟方法的计算机程序。

一种实现上述的一种实现合金制备的全流程模拟方法的信息处理终端。

一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的一种实现合金制备的全流程模拟方法。

本发明具有的有益效果是：

(1)本发明适用于合金设备凝固过程和变形过程中的两种数值模拟软件之间的数值传递，尤其是提供了材料宏观物理参数和微观结构参数的对接方法，可一种实现“凝固-变形-热处理”加工链的全流程模拟，预测合金加工过程中不同步骤下宏观条件和微观组织的连续变化情况；

(2)本发明提供的一种实现合金制备的全流程模拟方法，方便准确地生成符合变形模拟分析软件要求的预处理文件，减少了数据处理的工作量，一种实现了两种数值模拟软件之间的“无缝对接”。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为本发明一种实现合金制备的全流程模拟方法的流程示意图；

图2为采用本发明方法的实施例1中铸锭几何模型及网格划分示意图；

图3为采用本发明方法的实施例1中铸锭最终步温度分布示意图；

图4为采用本发明方法的实施例1中铸锭最终步晶粒尺寸分布示意图；

图5为采用本发明方法的实施例1中铸锭最终步缩孔几何示意图；

图6为采用本发明方法的实施例1中缩孔几何文件处理前后对比图；

图7为采用本发明方法的实施例1中铸锭初始与最终几何形状对比图；

图8为采用本发明方法的实施例1中ProCAST 2019的Viewer模块与Deform-3D v11的Post模块的温度、密度(孔缩率)、晶粒尺寸和x向应力数值结果对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明一种实现合金制备的全流程模拟方法，包括以下步骤：

S1)对铸锭凝固过程进行模拟，得到模拟数据；

S2)将模拟数据导出，得到模拟结果数据文件和缩孔几何的三维几何文件；

S3)将S2)导出的模拟结果数据文件进行格式处理，生成符合变形模拟分析软件要求的预处理文件；

S4)将S2)导出的缩孔几何的三维几何文件进行实体化并增加边界实体，得到符合变形模拟分析要求的缩孔几何的三维几何文件；

S5)将S3)和S4)得到预处理文件和缩孔几何的三维几何文件导入变形模拟分析，对预处理文件中的初始几何进行布尔运算处理，得到铸锭的最终几何形状及网格；

S6)对铸锭的最终几何形状及网格对合金件变形过程进行初始化设置，计算得到模拟结果。

所述S1)的具体步骤为：

S1.1)建立铸锭几何模型并划分网格；

S1.2)选择铸锭材料和浇注方式，设置铸锭与外界的换热条件；

S1.3)开启温度、流体、应力和微观结构的模拟计算，得到模拟数据。

进一步，所述S2)中的模拟数据结果文件包括：包含初始几何及网格参数和温度、密度的宏观物理参数的数据结果文件，包含晶粒尺寸的微观结构参数的数据结果文件。

所述S3)的具体步骤为：

S3.1)创建新的数据文件；

S3.2)导入模拟结果数据文件中的初始几何及网格参数和温度、密度的宏观物理参数的数据结果文件，对参数数据进行数量、位置以及结构的调整后写入到S3.1)中得到的数据文件中；

S3.3)导入模拟结果数据文件中的微观结构参数的数据文件，提取单元的节点组成数据和微观结构参数的节点形式数据，将微观结构参数的节点形式数据转化为单元形式数据，其计算公式为：

式中，n为单元编号，其取值范围由该模型的单元数确定，a_n为单元n的材料参数数据，p为组成单元的节点数，i为组成单元n的节点编号，其取值范围由该模型的节点数确定，a_i为节点i的材料参数数据；

S3.4)将微观结构参数的单元形式数据按照变形模拟分析软件要求的形式写入S3.2)中得到的数据文件。

所述S4)的具体步骤为：

S4.1)经三维CAD软件的文件转换功能，将缩孔几何的三维几何文件转化为ASCII形式的三维几何文件；

S4.2)经三维CAD软件的缝合曲面功能，选择S4.1)得到的三维几何文件中的曲面缝合生成缩孔几何实体；

S4.3)对S4.2)生成的缩孔几何实体中的边界拉伸实体，生成符合变形模拟分析格式要求的缩孔几何的三维几何文件。

所述S5)的具体步骤为：

S5.1)在变形模拟分析软件的预处理模块载入S3.4)得到的预处理文件和S4.3)得到缩孔几何的三维几何文件；

S5.2)将预处理文件中的初始几何与缩孔几何的三维几何文件进行布尔运算操作，得到铸锭的几何形状及网格；

S5.3)对S5.2)中铸锭的网格进行重新划分，得到铸锭的最终的几何形状及网格的参数。

所述S6)的具体步骤为：

S6.1)从铸锭合金材料库选择合金种类，根据S5.3)得到的铸锭的最终的几何形状及网格的参数设置铸锭的加热条件，模拟预加热过程；

S6.2)建立模具几何模型并划分网格，设置模具的运动状态，定义各物体的位置和边界条件，生成物体之间的接触关系并设置接触条件，模拟热变形过程。

一种实现上述的一种实现合金制备的全流程模拟方法的计算机程序。

一种实现上述的一种实现合金制备的全流程模拟方法的信息处理终端。

一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的一种实现合金制备的全流程模拟方法。

本发明的方法也适用于高温合金的模拟。

实施例1

一种实现718合金锭制备的全流程模拟方法，包括如下步骤：

(1)模拟凝固过程：

在ProCAST 2019的Mesh模块中建立铸锭的圆柱体几何模型，其尺寸为φ300mm×400mm；依次自动划分面网格、体网格得到该模型的网格示意图，如图2所示，网格类型为四面体网格，网格数目为111796；转入Cast模块，在Volume选项中选择铸锭材料为Inconel718，充满程度为100％，初始温度为1500℃；在Process Conditions选项中设置铸锭与侧壁和底部的热交换系数为500W·m^-2·℃^-1；在Simulation Parameters选项中激活常规、温度、流体、应力和微观结构的计算，保存命名为cast，开始模拟。

(2)导出结果文件：

待步骤(1)计算结束，转入Viewer模块，将显示步数调整到最后一步；选择THERMAL-Temperature选项，显示如图3所示，此时打开文件-导出-DEFORM(*.key)形式，选择Select Steps操作，导出castt.key文件；选择MICROSTRUCTURE-Properties-DendriticGrain Radius选项，显示如图4所示，此时打开文件-导出-I-DEAS(*.unv)形式，选择SelectSteps操作，去勾选Geometry、Temperature和Stress，导出castusf.unv文件；选择FLUID-Voids选项，显示如图5所示，此时打开文件-导出-STL(*.stl)形式，选择Select Steps操作，导出castf.stl文件。

(3)处理模拟数据结果：

根据步骤(2)得到的castt.key文件和castusf.unv文件，使用Python脚本对两个文件依次导入进行处理，脚本一种实现的功能如下：

①生成cast-c2f.key文件；

②将castt.key文件逐行写入cast-c2f.key文件，其中的修改内容为：识别castt.key文件中的DENSTY和STRESS部分，将DENSTY部分密度值为0的数值替换为0.00001(Deform-3D允许进行计算的最小值)后写入cast-c2f.key文件，将STRESS部分应力张量的第五项和第六项调换位置后写入cast-c2f.key文件，其他部分直接复制后写入cast-c2f.key文件；

③提取castt.key文件中单元组成的节点数据，提取castusf.unv文件中晶粒尺寸的节点数据，计算得到晶粒尺寸的单元数据，例如，单元1由节点1、2、3和4四个节点组成，四个节点的晶粒尺寸数据分别为2861.91、2899.81、2055.76和2056.88，则单元1的晶粒尺寸数据：

a₁＝(2861.91+2899.81+2055.76+2056.88)/4＝2468.59

④按照key文件格式要求，将晶粒尺寸的单元数据作为GRAIN部分写入cast-c2f.key文件，其格式内容为：

GRAIN物体编号 网格数 单元数 默认值0

……

单元编号 再结晶体积分数 平均晶粒尺寸 初始晶粒尺寸 动态再结晶体积分数准动态再结晶体积分数 静态再结晶体积分数 动态再结晶晶粒尺寸 准动态再结晶晶粒尺寸 静态再结晶晶粒尺寸 Evolution模式 先前步数变形 残留应变 变形时间跨度 平均变形应变率 平均变形温度 峰值应变

……

具体写入内容为：

GRAIN 1 111796 16 0

……

n 0 0 a_n 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

……

其中n为物体1的单元编号，a_n为单元n对应的晶粒尺寸。

(4)处理缩孔几何：

在Deform-3D中建立新项目命名为form，进入Pre模块，新建物体1和物体2；将步骤(2)得到castf.stl文件作为物体2的几何载入并放大10倍，然后以ASCII的形式储存为castf2.stl文件；将castf2.stl文件导入SolidWorks软件，运用缝合曲面功能选择缩孔几何的两个曲面缝合生成缩孔实体，并以顶部边界为草图拉伸5mm距离的实体，再导出为castf3.stl文件。SolidWorks处理的具体效果显示如图6，图6左为ProCAST中导出的castf.stl文件所显示的缩孔几何模型的剖面视图，图6右为经SolidWorks处理后的castf3.stl文件所显示的缩孔几何模型的剖面视图。

(5)得到铸锭最终几何及网格：

在步骤(4)得到的form项目中读入cast-c2f.key文件作为物体1的初始条件；将步骤(4)得到castf3.stl文件作为物体2的几何载入，并沿x与y轴调整到合适位置；选择物体1的进阶-布尔运算选项，使用物体1减去物体2，然后删除物体2，得到铸锭最终的几何形状；选择物体1的网格-重新划分网格选项，勾选“跳过形状良好的单元”，进行网格的重新划分，得到均匀合理的网格。布尔运算的具体结果显示如图7，图7左为读入cast-c2f.key文件所显示的初始几何模型，图7右为经布尔运算减去缩孔几何后的铸锭最终几何模型。

(6)模拟变形过程

完成步骤(5)的数据导入之后，设置物体1的材料为IN718_6um，设置环境温度为1050℃，热对流系数为0.2N/s/mm/℃，模拟时间3000s；生成为form.BD文件，进行预加热过程的模拟计算。新建物体2、物体3作为上、下模具，建立几何模型并划分网格，设置几何尺寸为φ600mm×200mm，划分网格类型为四面体网格，网格数目为2000；使用物体定位-干涉调整各物体位置，使用对象间关系生成接触面，设置接触面摩擦因数为0.7，热传导率为5N·s^-1·mm^-1·℃^-1；设置上模具压下速度为4mm·s^-1，模拟停止位移为200mm；生成为form.BD文件，进行热锻压过程的模拟计算。

通过上述步骤(1)-(6)进行操作，可进行ProCAST到Deform-3D有关最终几何形状、温度、密度、残余应力和晶粒尺寸的数据传输，一种实现718合金凝固和变形两种模拟过程的“无缝对接”。两种数据传输的具体对比结果如图8，从上至下依次为数据传输前后两种数值模拟软件显示的温度、密度(孔缩率)、晶粒尺寸和x向应力数值结果对比图。

实施例2

一种实现718合金铸锭浇注凝固和开坯的全流程模拟方法，包括如下步骤：

(1)模拟凝固过程：

在ProCAST 2019的Mesh模块中建立铸锭的圆柱体几何模型，其尺寸为φ200mm×300mm；依次自动划分面网格、体网格，网格类型为四面体网格，网格数目为38797；转入Cast模块，在Volume选项中选择铸锭材料为Inconel 718，充满程度为0％，从顶部浇注，浇注时间为20s；在Process Conditions选项中设置铸锭与侧壁和底部的热交换系数为500W·m^-2·℃^-1，与顶部的热交换系数为10W·m^-2·℃^-1(Air Cooling)；在Simulation Parameters选项中激活常规、温度、流体、应力和微观结构的计算，保存命名为cogging，开始模拟。

(2)导出结果文件：

待步骤(1)计算结束，转入Viewer模块，将显示步数调整到最后一步；选择THERMAL-Temperature选项，此时打开文件-导出-DEFORM(*.key)形式，选择Select Steps操作，导出coggingt.key文件；选择MICROSTRUCTURE-Properties-Dendritic GrainRadius选项，此时打开文件-导出-I-DEAS(*.unv)形式，选择Select Steps操作，去勾选Geometry、Temperature和Stress，导出coggingusf.unv文件；选择FLUID-Voids选项，此时打开文件-导出-STL(*.stl)形式，选择Select Steps操作，导出coggingf.stl文件。

(3)处理模拟数据结果：

根据步骤(2)得到的coggingt.key文件和coggingusf.unv文件，使用Python脚本对两个文件依次导入进行处理，脚本一种实现的功能如下：

①生成cogging-c2f.key文件；

②将coggingt.key文件逐行写入cogging-c2f.key文件，其中的修改内容为：识别coggingt.key文件中的DENSTY和STRESS部分，将DENSTY部分密度值为0的数值替换为0.00001(Deform-3D允许进行计算的最小值)后写入cogging-c2f.key文件，将STRESS部分应力张量的第五项和第六项调换位置后写入cogging-c2f.key文件，其他部分直接复制后写入cogging-c2f.key文件；

③提取coggingt.key文件中单元组成的节点数据，提取coggingusf.unv文件中晶粒尺寸的节点数据，计算得到晶粒尺寸的单元数据，例如，单元1由节点1、2、3和4四个节点组成，四个节点的晶粒尺寸数据分别为1185.35、1627.98、1587.43和1641.15，则单元1的晶粒尺寸数据：

a₁＝(1185.35+1627.98+1587.43+1641.15)/4＝1619.77

④按照key文件格式要求，将晶粒尺寸的单元数据作为GRAIN部分写入cogging-c2f.key文件，其格式内容为：

GRAIN物体编号 网格数 单元数 默认值0

……

单元编号 再结晶体积分数 平均晶粒尺寸 初始晶粒尺寸 动态再结晶体积分数准动态再结晶体积分数 静态再结晶体积分数 动态再结晶晶粒尺寸 准动态再结晶晶粒尺寸 静态再结晶晶粒尺寸 Evolution模式 先前步数变形 残留应变 变形时间跨度 平均变形应变率 平均变形温度 峰值应变

……

具体写入内容为：

GRAIN 1 38797 16 0

……

n 0 0 a_n 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

……

其中n为物体1的单元编号，a_n为单元n对应的晶粒尺寸。

(4)处理缩孔几何：

在Deform-3D中建立新项目命名为boolean，进入Pre模块，新建物体1和物体2；将步骤(2)得到coggingf.stl文件作为物体2的几何载入并放大10倍，然后以ASCII的形式储存为coggingf2.stl文件；将coggingf2.stl文件导入SolidWorks软件，运用缝合曲面功能选择缩孔几何的两个曲面缝合生成缩孔实体，并以顶部边界为草图拉伸3mm距离的实体，再导出为coggingf3.stl文件。

(5)得到铸锭最终几何及网格：

在步骤(4)得到的boolean项目中读入cogging-c2f.key文件作为物体1的初始条件；将步骤(4)得到coggingf3.stl文件作为物体2的几何载入，并沿x与y轴调整到合适位置；选择物体1的进阶-布尔运算选项，使用物体1减去物体2，然后删除物体2，得到铸锭最终的几何形状；选择物体1的网格-重新划分网格选项，勾选“跳过形状良好的单元”，进行网格的重新划分，得到均匀合理的网格。将项目导出为boolean.key文件，其中包含了铸锭的最终几何及网格和材料参数。

(6)模拟开坯过程

在Deform-3D中建立新项目命名为heating，对物体1汇入步骤(5)得到的boolean.key文件，将物体1绕-Y轴旋转90°，设置环境温度为1050℃，热对流系数为0.2N/s/mm/℃，模拟时间为2000s；生成为heating.BD文件，送入求解器进行预加热过程的模拟计算；将模拟结果导出为heating.key文件，其中包含了铸锭加热后的几何及网格和材料参数。

在Deform-MO中建立新项目命名为cogging，选择模块为[3D]Cogging，进入开坯模块。添加开坯工艺，激活传热选项，设置第一道次模具移动距离为80mm，模具保持厚度为75mm，第二道次增加旋转角度90°；对物体1汇入得到的heating.key文件，建立上、下模具的几何模型并划分网格，设置几何尺寸为200mm×100mm×100mm，划分网格类型为四面体网格，网格数目为1000；模块自行对物体定位并生成接触关系，其余参数默认；生成为cogging.BD文件，进行两道次开坯过程的模拟计算。

通过上述步骤(1)-(6)进行操作，可进行ProCAST到Deform-3D有关最终几何形状、温度、密度、残余应力和晶粒尺寸的数据传输，一种实现718合金铸坯凝固和开坯两种模拟过程的“无缝对接”。

以上对本申请实施例所提供的一种实现合金制备的全流程模拟方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种实现合金制备的全流程模拟方法，其特征在于，所述模拟方法具体包括以下步骤：

S1)对铸锭凝固过程进行模拟，得到模拟数据；

S2)将模拟数据导出，得到模拟结果数据文件和缩孔几何的三维几何文件；

S3)将S2)导出的模拟结果数据文件进行格式处理，生成符合变形模拟分析软件要求的预处理文件；

S4)将S2)导出的缩孔几何的三维几何文件进行实体化并增加边界实体，得到符合变形模拟分析要求的缩孔几何的三维几何文件；

S5)将S3)和S4)得到预处理文件和缩孔几何的三维几何文件导入变形模拟分析并进行布尔运算处理，得到铸锭的最终几何形状及网格的参数；

S6)对铸锭的最终几何形状及网格参数的对合金件变形过程进行初始化设置，最终计算得到模拟结果。

2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述S1)的具体步骤为：

S1.1)建立铸锭几何模型并划分网格；

S1.2)选择铸锭材料和浇注方式，设置铸锭与外界的换热条件；

S1.3)开启温度、流体、应力和微观结构的模拟计算，得到模拟数据。

3.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述S2)中的模拟数据结果文件包括：包含初始几何及网格参数和温度、密度的宏观物理参数的数据结果文件，包含晶粒尺寸的微观结构参数的数据结果文件。

4.根据权利要求2所述的模拟方法，其特征在于，所述S3)的具体步骤为：

S3.1)创建新的数据文件；

S3.2)导入模拟结果数据文件中的初始几何及网格参数和温度、密度的宏观物理参数的数据结果文件，对参数数据进行数量、位置以及结构的调整后写入到S3.1)中得到的数据文件中；

S3.3)导入模拟结果数据文件中的微观结构参数的数据文件，提取单元的节点组成数据和微观结构参数的节点形式数据，将微观结构参数的节点形式数据转化为单元形式数据，其计算公式为：

式中，n为单元编号，其取值范围由该模型的单元数确定，a_n为单元n的材料参数数据，p为组成单元的节点数，i为组成单元n的节点编号，其取值范围由该模型的节点数确定，a_i为节点i的材料参数数据；

S3.4)将微观结构参数的单元形式数据按照变形模拟分析软件要求的形式写入S3.2)中得到的数据文件，即得到符合变形模拟分析软件要求的预处理文件。

5.根据权利要求4所述的模拟方法，其特征在于，所述S4)的具体步骤为：

S4.1)经三维CAD软件的文件转换功能，将缩孔几何的三维几何文件转化为ASCII形式的三维几何文件；

S4.2)经三维CAD软件的缝合曲面功能，将S4.1)得到的三维几何文件中的曲面缝合生成缩孔几何实体；

S4.3)对S4.2)生成的缩孔几何实体中的边界拉伸实体，生成符合变形模拟分析格式要求的缩孔几何的三维几何文件。

6.根据权利要求5所述的模拟方法，其特征在于，所述S5)的具体步骤为：

S5.1)在变形模拟分析软件的预处理模块载入S3.4)得到的预处理文件和S4.3)得到缩孔几何的三维几何文件；

S5.2)将预处理文件中的初始几何与缩孔几何的三维几何文件进行布尔运算操作，得到铸锭的几何形状及网格；

S5.3)对S5.2)中铸锭的网格进行重新划分，得到铸锭的最终的几何形状及网格的参数。

7.根据权利要求6所述的模拟方法，其特征在于，所述S6)的具体步骤为：

S6.1)从铸锭合金材料库选择合金种类，根据S5.3)得到的铸锭的最终的几何形状及网格的参数设置铸锭的加热条件，模拟预加热过程；

S6.2)建立模具几何模型并划分网格，设置模具的运动状态，定义各物体的位置和边界条件，生成物体之间的接触关系并设置接触条件，模拟热变形过程。

8.一种实现如权利要求1-7任一项所述的一种实现合金制备的全流程模拟方法的计算机程序。

9.一种实现如权利要求1-7任一项所述的一种实现合金制备的全流程模拟方法的信息处理终端。

10.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-7任意一项所述的一种实现合金制备的全流程模拟方法。

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