CN114925472A - 一种基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法及存储介质，其包括如下步骤：S1，STL数据模型准备，导入仿真软件，进行网格剖分；S2，依据实际浇注工况设置初始条件和边界条件，并进行浇注模拟仿真计算，按预设时间间隔输出后处理结果；S3，取任意需要分析的时刻，通过显示气体流动方式观察是否存在孤立气团卷入金属液当中，若无，则继续跳转至下一个需要分析的时刻，若有，则将此时的气流流动状态导出STL格式文件并进入S4；S4，将S3中导出的STL格式文件导入到后处理软件中，保留卷入的孤立气团的构成体，删除其余构成体，计算获得卷入的孤立气团体积值。其能够定量预测浇注过程任意时刻卷气体积，为后续卷气优化提供数据支撑。
Description
技术领域
本发明涉及铸造金属液浇注过程卷气分析，具体涉及基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法及存储介质。
背景技术
铸造是指将熔融金属液在重力场或者其他外力场作用下浇入一定铸型中，冷却并凝固后得到特定型腔形状的工艺过程。为了获得更优的铸件质量，应尽可能使得浇注过程平稳，减少飞溅、卷气等现象。因此，工程技术人员想方设法设计更优的浇注系统、更合理的工艺参数，同时引入铸造模拟仿真软件对浇注过程进行模拟。浇注对应一个动态过程，浇注过程卷气也是随时间而变化的，但目前的铸造模拟仿真软件仅是对浇注过程各物理量（温度、压力、速度等）的跟踪计算，无法对浇注过程某时刻卷气量进行定量计算并输出结果。同时，为评估浇注系统或者浇注工艺改进与否，铸造模拟仿真工程师也只能通过浇注过程充型形态人为地进行定性判断，无法定量，这也是目前行业从业者的一大痛点。
CN102319891A公开了一种有效控制卷气、卷渣的浇注系统及其设计方法，介绍了一种重力铸造用的能够减轻卷气程度的浇注系统，该方案属于浇注系统优化改善类案例，同时也没有给出如何评估原有浇注系统卷气定量计算方法。
因此，亟需一种能够对金属液浇注过程任意时刻卷气体积定量计算的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法及存储介质，其能够定量预测浇注过程任意时刻卷气体积，为后续卷气优化提供数据支撑。
本发明所述的基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法，其包括如下步骤：
S1，STL数据模型准备，包括用于实现完整铸造模拟仿真分析所需的所有STL格式文件，并导入仿真软件，进行网格剖分；
S2，依据实际浇注工况设置初始条件和边界条件，并进行浇注模拟仿真计算，按预设时间间隔输出后处理结果；
S3，取任意需要分析的时刻，通过显示气体流动方式观察是否存在孤立气团卷入金属液当中，若无，则继续跳转至下一个需要分析的时刻，若有，则将此时的气流流动状态导出STL格式文件并进入S4；
S4，将S3中导出的STL格式文件导入到后处理软件中，保留卷入的孤立气团的构成体，删除其余构成体，计算获得卷入的孤立气团体积值。
进一步，所述S1中STL数据模型包括铸件、浇注系统、模具、砂芯、冷却管路的STL格式文件。
进一步，所述S2中的预设时间间隔为0.01s。
进一步，所述仿真软件为Flow-3D软件。
进一步，所述后处理软件为Magics软件，保留卷入的孤立气团三角形面片构成体，删除其余的三角形面片构成体，利用Magics软件的体积计算模块计算获得卷入的孤立气团体积值。
一种存储介质，其存储有一个或多个计算机可读程序，所述计算机可读程序被一个或多个控制器调用执行时，能实现如上述的基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法的步骤。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果。
1、本发明通过仿真模拟计算，判断浇注过程某一时刻是否存在孤立气团卷入金属液当中，若无，则继续跳转至下一个需要分析的时刻，若有，则将此时的气流流动状态导出STL格式文件，然后导入到后处理软件中，保留卷入的孤立气团的构成体，删除其余构成体，计算获得卷入的孤立气团体积值，快速、准确地模拟分析实际生产铸件中的卷气情况，浇注过程任意时刻卷气量由定性分析转变为定量计算，杜绝人为分析判断带来的误差。
2、本发明所述基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法操作方便快捷，能够将不同优化方案对于充型流态影响情况直接转变为可量化的指标，为卷气优化提供了数据支撑，提升了产品开发质量，缩短了开发周期。
附图说明
图1是本发明所述基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法的流程示意图；
图2是实施例一中某时刻卷气流动状态示意图；
图3是实施例一中某时刻卷入孤立气团示意图；
图4是实施例二中某时刻卷气流动状态示意图；
图5是实施例二中某时刻卷入孤立气团示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
实施例一，参见图1，所示的基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法，其包括如下步骤：
S1，STL数据模型准备，包括用于实现完整铸造模拟仿真分析所需的所有STL格式文件，STL数据模型包括铸件、浇注系统、模具、砂芯、冷却管路的STL格式文件，并导入仿真软件即Flow-3D软件，进行网格剖分。
S2，依据实际浇注工况设置初始条件和边界条件，并进行浇注模拟仿真计算，按0.01s的间隔输出后处理结果。
S3，取任意需要分析的时刻，参见图2，本实施例中选取料筒内刚刚好形成卷入的孤立气团时作为分析时刻，即t=3.42，通过显示气体流动方式观察是否存在孤立气团卷入金属液当中，即隐藏金属液，反向显示气流，将此时的气流流动状态导出STL格式文件并进入S4。
S4，参见图3，将S3中导出的STL格式文件导入到Magics软件中，保留卷入的孤立气团三角形面片构成体，删除其余的三角形面片构成体，利用Magics软件的体积计算模块计算获得卷入的孤立气团体积值，其数值为91653mm3，快速、准确地模拟分析实际生产铸件中的卷气情况，浇注过程任意时刻卷气量由定性分析转变为定量计算，杜绝人为分析判断带来的误差。
实施例二，相较于实施例一的浇注方案进行优化，浇注方案优化后重新进行S1至S4，参见图4和图5，选取料筒内刚刚好形成卷入的孤立气团时作为分析时刻，即t=3.66，得到优化后t=3.66时充型卷气流态图以及卷入孤立气团状态示意图，得到优化方案后的卷入孤立气团体积43423mm3。进而得出如下结论：在实施例第一的浇注方案基础上优化之后，卷气程度下降（91653-43423）/91653=0.526，即52.6%，所得结论均建立在科学、严谨的分析及计算上。表明了本发明所述方法能够将不同优化方案对于充型流态影响情况直接转变为可量化的指标，为卷气优化提供了数据支撑，提升了产品开发质量，缩短了开发周期。
实施例三，一种存储介质，其存储有一个或多个计算机可读程序，所述计算机可读程序被一个或多个控制器调用执行时，能实现如实施例一和实施例二所述的基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法的步骤。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，STL数据模型准备，包括用于实现完整铸造模拟仿真分析所需的所有STL格式文件，并导入仿真软件，进行网格剖分；
S2，依据实际浇注工况设置初始条件和边界条件，并进行浇注模拟仿真计算，按预设时间间隔输出后处理结果；
S3，取任意需要分析的时刻，通过显示气体流动方式观察是否存在孤立气团卷入金属液当中，若无，则继续跳转至下一个需要分析的时刻，若有，则将此时的气流流动状态导出STL格式文件并进入S4；
S4，将S3中导出的STL格式文件导入到后处理软件中，保留卷入的孤立气团的构成体，删除其余构成体，计算获得卷入的孤立气团体积值。
2.根据权利要求1所述的基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法，其特征在于：所述S1中STL数据模型包括铸件、浇注系统、模具、砂芯、冷却管路的STL格式文件。
3.根据权利要求1或2所述的基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法，其特征在于：所述S2中的预设时间间隔为0.01s。
4.根据权利要求1或2所述的基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法，其特征在于：所述仿真软件为Flow-3D软件。
5.根据权利要求1或2所述的基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法，其特征在于：所述后处理软件为Magics软件，保留卷入的孤立气团三角形面片构成体，删除其余的三角形面片构成体，利用Magics软件的体积计算模块计算获得卷入的孤立气团体积值。
6.一种存储介质，其特征在于：其存储有一个或多个计算机可读程序，所述计算机可读程序被一个或多个控制器调用执行时，能实现如权利要求1~5任一项所述的基于仿真软件预测浇注卷气体积的方法的步骤。
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Cited By (1)
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| CN116451341A (zh) * | 2023-03-13 | 2023-07-18 | 中南大学 | 一种直升机减速器螺旋引流飞溅润滑数值模拟方法 |
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2022
- 2022-05-27 CN CN202210590539.1A patent/CN114925472A/zh active Pending
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| CN116451341A (zh) * | 2023-03-13 | 2023-07-18 | 中南大学 | 一种直升机减速器螺旋引流飞溅润滑数值模拟方法 |
| CN116451341B (zh) * | 2023-03-13 | 2023-11-21 | 中南大学 | 一种直升机减速器螺旋引流飞溅润滑数值模拟方法 |
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