JP2002140373A - Method for generating hexahedral mesh fem model for three-dimensional solidification analysis, and method for analyzing precise molding - Google Patents

Method for generating hexahedral mesh fem model for three-dimensional solidification analysis, and method for analyzing precise molding

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JP2002140373A
JP2002140373A JP2000335996A JP2000335996A JP2002140373A JP 2002140373 A JP2002140373 A JP 2002140373A JP 2000335996 A JP2000335996 A JP 2000335996A JP 2000335996 A JP2000335996 A JP 2000335996A JP 2002140373 A JP2002140373 A JP 2002140373A
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Japan
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mesh
model
fem model
hexahedral mesh
hexahedral
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Japanese (ja)
Inventor
Yukiro Shimobatake
幸郎 下畠
Koji Takahashi
孝二 高橋
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method which can automatically generate a hexahedral mesh FEM model in a short time by putting a precise molding product, a shell mold, an accessory, and jigs, together, and to provide a precise solidification analyzing method which uses the hexahedral mesh FEM model. SOLUTION: The hexahedral mesh FEM model for a shell mold for casting a product, a hexahedral mesh FEM model for the accessory, and a hexahedral FEM model for the jigs are automatically successively generated in conformity with meshes of a hexahedral mesh FEM model for designing the product and the obtained hexahedral mesh FEM models are built to obtain the mesh FEM model for three-dimensional solidification analysis of the cast product.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】精密鋳造品の凝固解析を行な
うための6面体メッシュFEM(有限要素法)モデルの
作成方法及びそのメッシュモデルを使った凝固解析方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for preparing a hexahedral mesh FEM (finite element method) model for performing solidification analysis of a precision casting, and a solidification analysis method using the mesh model.

【0002】[0002]

【従来の技術】品質の良い精密鋳造品を製造するために
は、精密鋳造品の凝固解析を十分に行なうことが必要で
あり、その手法としてFEM(有限要素法)による凝固
解析が有効である。FEMによって精密鋳造品の凝固解
析を行なうには、精密鋳造品のFEMメッシュモデルの
他、その精密鋳造品を鋳造するためのシェル鋳型や中
子、それに押湯、スタータなどの付属品のFEMメッシ
ュモデルが必要である。
2. Description of the Related Art In order to produce a high-quality precision cast product, it is necessary to sufficiently analyze the solidification of the precision cast product. As a technique therefor, solidification analysis by FEM (finite element method) is effective. . In order to analyze the solidification of a precision casting by FEM, in addition to the FEM mesh model of the precision casting, the shell mold and core for casting the precision casting, and the FEM mesh of accessories such as feeder and starter You need a model.

【0003】しかしながら、通常の製品開発の場合は、
その製品のFEMモデルだけしか作成していないことが
殆んどである。従って、その製品を精密鋳造する際の凝
固解析をFEMで行なう場合には、新にCAD上でシェ
ル鋳型、中子、および付属品を作成したのち、改めて製
品も含めてFEMメッシュモデルを切り直すことが必要
となる。この場合,作成するメッシュモデルが4面体メ
ッシュモデルであれば、メッシュ自動作成ソフトが既に
あるのでそのソフトによってメッシュモデルの作成が可
能である。
However, in the case of normal product development,
In most cases, only the FEM model of the product is created. Therefore, when performing solidification analysis by FEM for precision casting of the product, a shell mold, core, and accessories are newly created on CAD, and then the FEM mesh model including the product is cut again. It is necessary. In this case, if the mesh model to be created is a tetrahedral mesh model, a mesh model can be created by the automatic mesh creation software because the software already exists.

【0004】前記した従来のやり方でメッシュモデルを
作成する場合の手順の例が図9に示してある。図9に見
られるように、鋳造方案を3次元CADで設計したの
ち、鋳型、中子を3次元CADによって作成し、4面体
メッシュ自動作成ソフトを用いて次のようにFEMメッ
シュモデルを作成する。まず、中子のメッシュを生成
し、その中子の表面メッシュを整合させて製品メッシュ
を生成させ、次いでその製品の表面メッシュと整合させ
て、スタータや押湯のメッシュを生成させる。
FIG. 9 shows an example of a procedure for creating a mesh model in the above-described conventional manner. As shown in FIG. 9, after designing a casting plan by three-dimensional CAD, a mold and a core are created by three-dimensional CAD, and an FEM mesh model is created by using tetrahedral mesh automatic creation software as follows. . First, a core mesh is generated, a surface mesh of the core is aligned to generate a product mesh, and then a surface mesh of the product is aligned to generate a starter or feeder mesh.

【0005】次にこれらのスタータ、押湯、製品の表面
メッシュと整合させて鋳型メッシュを生成させたのち、
スタータと鋳型の表面メッシュと整合させて冷却板のメ
ッシュを生成、そして最後にその他の治具類のメッシュ
を生成する。こうして整合したメッシュが生成された製
品、鋳型、中子、および付属品の全部品を組み立て、製
品鋳造の場合のFEMによる凝固解析用4面体メッシュ
モデルが作成される。
[0005] Next, a mold mesh is formed by matching the surface mesh of the starter, the riser, and the product.
A cold plate mesh is created by matching the starter and the mold surface mesh, and finally a jig mesh is created. All parts of the product, mold, core, and accessories for which the mesh has been generated in this way are assembled, and a tetrahedral mesh model for solidification analysis by FEM in the case of product casting is created.

【0006】このようにして作成される4面体メッシュ
モデルは、作成の自動化が図られるので大幅な労力軽減
がなされ、また複雑な形状でも容易に、しかもメッシュ
分割サイズを自由に調整しながら作成できるという利点
がある。図10は、以上説明した手順でFEMの4面体
メッシュモデルを得て、鋳造における凝固解析、ロウ模
型用金型製作、鋳型製作、及び試験鋳造を経て製品の量
産に入る工程を示している。なお、図10の破線で囲ん
だ部分の詳細工程が図9である。
[0006] The tetrahedral mesh model created in this manner can be created with automation, so that the labor is greatly reduced, and even a complicated shape can be easily created while freely adjusting the mesh division size. There is an advantage. FIG. 10 shows a process of obtaining a tetrahedral mesh model of the FEM by the above-described procedure, and proceeding to mass production of the product through solidification analysis in casting, die production for a wax model, die production, and test casting. FIG. 9 shows a detailed process of a portion surrounded by a broken line in FIG.

【0007】しかしながら、4面体メッシュモデルは、
6面体メッシュモデルと比べて演算プログラムが極端に
複雑になって膨大な時間と手間およびコストを要する。
また、演算結果と実際との対応性において信頼性が劣
り、構造解析や流動解析に使うには効率が悪く実用性が
低い。すなわち、鋳造時における湯流れ解析や鋳造割れ
などを評価する応力解析に適用するには4面体メッシュ
モデルでは解析信頼性が低いか、解析困難の場合が多
く、6面体メッシュモデルが望まれることが多い。
However, the tetrahedral mesh model is
The arithmetic program becomes extremely complicated as compared with the hexahedral mesh model, and requires enormous amount of time, labor and cost.
Further, the reliability of the correspondence between the operation result and the actual result is poor, and the efficiency is low and the practicability is low for use in structural analysis and flow analysis. That is, it is often difficult to analyze a tetrahedral mesh model with low reliability or difficult to analyze in order to apply it to stress analysis for evaluating molten metal flow analysis or casting cracks during casting. Therefore, a hexahedral mesh model is desired. Many.

【0008】しかし、6面体メッシュモデルについて
は、現状では、鋳造品とシェル鋳型などの整合性を保ち
ながら自動作成できるソフトがない。従って、精密鋳造
品の凝固解析のための6面体メッシュFEMモデルは手
作業による作成となり、その6面体メッシュモデルの作
成には多大な労力と時間を費やすことが必要である。
However, at present, there is no software capable of automatically creating a hexahedral mesh model while maintaining consistency between a cast product and a shell mold. Therefore, a hexahedral mesh FEM model for solidification analysis of a precision casting is manually created, and a great deal of labor and time is required to create the hexahedral mesh model.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、FEMによ
る精密鋳造品の凝固解析に必要な、その製品鋳造用のシ
ェル鋳型や付属品を含めたFEMによる凝固解析用の6
面体メッシュモデルを自動作成可能とする精密鋳造品の
3次元凝固解析用6面体メッシュモデルの作成方法、及
びFEMによる精度の良い凝固解析や応力解析などの精
密鋳造品の解析方法を提供することを課題としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for solidification analysis by FEM including shell molds and accessories for product casting necessary for solidification analysis of precision castings by FEM.
To provide a method for creating a hexahedral mesh model for three-dimensional solidification analysis of precision castings that enables automatic creation of a face mesh model, and an analysis method for precision castings such as accurate solidification analysis and stress analysis by FEM. It is an issue.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】精密鋳造品の3次元凝固
解析用6面体メッシュモデル作成についての前記課題を
解決するため、本発明は、製品設計用の6面体メッシュ
FEMモデルのメッシュと整合させて、同製品鋳造用の
シェル鋳型の6面体メッシュFEMモデル、付属品の6
面体メッシュFEMモデル、及び治具類の6面体メッシ
ュFEMモデルを順次自動作成し、得られた前記6面体
メッシュFEMモデルを組み立てて鋳造品の3次元凝固
解析用メッシュFEMモデルを得るようにした精密鋳造
品の3次元凝固解析用6面体メッシュFEMモデルの作
成方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problem of preparing a hexahedral mesh model for three-dimensional solidification analysis of a precision casting, the present invention relates to a method of matching a mesh of a hexahedral mesh FEM model for product design. Hexahedral mesh FEM model of shell mold for casting the same product, 6
A precision machine that automatically creates a hexahedral mesh FEM model and a hexahedral mesh FEM model of jigs sequentially and assembles the obtained hexahedral mesh FEM model to obtain a mesh FEM model for three-dimensional solidification analysis of a casting. Provided is a method for creating a hexahedral mesh FEM model for three-dimensional solidification analysis of a casting.

【0011】製品設計用の6面体メッシュFEMモデル
は、一部自動化が可能であるが、一般には人間がCAD
操作によって詳細なメッシュ構造をコンピュータに指示
しながらメッシュ生成を行なっている。こうして生成さ
れたメッシュは、通常、複数の有限要素が人間によって
指示されたトポロジー構造を持って整然と並んでおり、
構造格子と呼ばれている。現在製作されている解析用の
3次元6面体メッシュは全てこの構造格子であり、本発
明では、製品設計用につくられている6面体メッシュF
EMモデルが構造格子であることを利用して、製品鋳造
用のシェル鋳型の6面体メッシュFEMモデル、付属品
の6面体メッシュFEMモデル、治具類の6面体メッシ
ュFEMモデルを、製品表面メッシュと整合させて生成
してゆく。
Although a hexahedral mesh FEM model for product design can be partially automated, generally humans use CAD.
The mesh generation is performed while instructing the computer of the detailed mesh structure by the operation. The mesh generated in this way usually has a number of finite elements arranged neatly with a topological structure dictated by humans.
It is called a structured lattice. All the three-dimensional hexahedral meshes for analysis currently manufactured are the structured grids. In the present invention, the hexahedral mesh F created for product design is used.
Utilizing that the EM model is a structural lattice, a hexahedral mesh FEM model of a shell mold for product casting, a hexahedral mesh FEM model of accessories, and a hexahedral mesh FEM model of jigs are referred to as a product surface mesh. It is generated by matching.

【0012】この場合、製品の構造格子は一般に高さ方
向に積層された構造をもつので、各層毎にメッシュを生
成後に積み上げてゆくメッシュ生成方法をパターン化し
て、前記した各メッシュ生成を自動で行なうことができ
る。こうして、本発明によれば、精密鋳造品の3次元凝
固解析用6面体メッシュFEMモデルの作成時間を大幅
に短縮することができる。
In this case, since the structural grid of the product generally has a structure that is stacked in the height direction, a mesh generating method for generating and stacking meshes for each layer is patterned to automatically generate the meshes described above. Can do it. Thus, according to the present invention, it is possible to significantly reduce the time required to create a hexahedral mesh FEM model for three-dimensional solidification analysis of a precision casting.

【0013】本発明の作成方法によって得られた6面体
メッシュFEMモデルを用いることによって精密鋳造品
の精度良い3次元凝固解析を迅速に行なうことができ
る。また、本発明の作成方法によって得られた6面体メ
ッシュFEMモデルを使えば、凝固解析に加え、方向凝
固精密鋳造において特に問題となる鋳造割れ等を評価す
るための応力解析を信頼性高く行なうことができる。
By using the hexahedral mesh FEM model obtained by the production method of the present invention, accurate three-dimensional solidification analysis of a precision casting can be quickly performed. In addition, by using the hexahedral mesh FEM model obtained by the method of the present invention, in addition to solidification analysis, stress analysis for evaluating casting cracks and the like, which is a particular problem in directional solidification precision casting, can be performed with high reliability. Can be.

【0014】また、本発明の作成方法で得られた6面体
メッシュFEMモデルを使えば、普通鋳造品の凝固解析
に加え湯流れ解析も高い解析信頼性をもって行なうこと
ができる。このようにして行なわれた各種解析の結果
は、製品の設計用モデルを使用しているため設計へのフ
ィードバックが容易であると共に、新たな改良モデルに
よる再解析も容易であり、製品開発期間を短縮できる。
If the hexahedral mesh FEM model obtained by the method of the present invention is used, not only solidification analysis of a normal cast product but also flow analysis of a molten metal can be performed with high analysis reliability. The results of the various analyzes performed in this way are easy to feed back to the design because a product design model is used, and it is easy to re-analyze with a new improved model. Can be shortened.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を、添付図面を用い
て実施の形態によって具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail by embodiments with reference to the accompanying drawings.

【0016】(第1実施形態)まず、図1〜図3に示し
た第1実施形態について説明する。この第1実施形態
は、ガスタービンの動・静翼を精密鋳造する場合におい
て、その精密鋳造に使用するシェル鋳型及びその他の付
属品の6面体メッシュFEMモデルを作成する場合の例
である。プラットホームと翼根部を具えた翼の設計用6
面体メッシュFEMモデルにおける表面メッシュの例を
図1,図2に示してある。
(First Embodiment) First, a first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 will be described. The first embodiment is an example of a case in which a moving mold and a stationary blade of a gas turbine are precision cast, and a hexahedral mesh FEM model of a shell mold and other accessories used for the precision casting is formed. For designing wings with platform and wing roots 6
FIGS. 1 and 2 show examples of the surface mesh in the face mesh FEM model.

【0017】このメッシュFEMモデルは、一部自動化
して手作業で作成された設計用6面体メッシュFEMモ
デルの表面メッシュであるが、他解析で使用されたメッ
シュモデルを流用することも可能である。例えば、既存
翼メッシュモデルから自由表面のみを抽出して面分割を
行なったり、翼、シャンク等は構成メッシュの等高稜線
を自動的に抽出し、その稜線を構成する節点群から内外
オフセット稜線を生成し、各断面の稜線をつなぐ事によ
ってオフセットメッシュを生成することでもよい。
Although this mesh FEM model is a surface mesh of a design hexahedral mesh FEM model that is partially and manually created by hand, a mesh model used in another analysis can be used. . For example, the surface division is performed by extracting only the free surface from the existing wing mesh model, and the wings, shank, etc. automatically extract the contour ridges of the constituent mesh, and extract the inner and outer offset ridges from the nodes forming the ridges. Alternatively, an offset mesh may be generated by connecting the ridge lines of each section.

【0018】以上の翼の表面メッシュにおける翼のチッ
プ部最上面の断面を抽出することによって、図3に示す
ように翼の表面メッシュと整合させてスタータ部2を自
動生成し、このスタータの表面メッシュ及び翼の表面メ
ッシュに整合させてシェル鋳型4のメッシュを生成さ
せ、次いでこれらのメッシュに整合させて冷却板6やそ
の他の治具類のメッシュを生成させる。以上のようにし
て、ガスタービン翼を精密鋳造するのに使用するシェル
鋳型、付属品の6面体メッシュFEMモデルを得ること
ができ、これら全部品を組み立てて翼を精密鋳造する場
合の凝固解析を精度良く行なうことができる。
By extracting the cross section of the uppermost surface of the wing tip portion in the wing surface mesh described above, the starter 2 is automatically generated in conformity with the wing surface mesh as shown in FIG. The mesh of the shell mold 4 is generated by matching with the mesh and the surface mesh of the blade, and then the mesh of the cooling plate 6 and other jigs is formed by matching with these meshes. As described above, a shell mold and an accessory hexahedral mesh FEM model used for precision casting of gas turbine blades can be obtained, and a solidification analysis in the case of precision casting of blades by assembling all of these parts can be obtained. It can be performed with high accuracy.

【0019】(第2実施形態)次に、図4〜図6を用い
て本発明の第2実施形態について説明する。この第2実
施形態は、タービン動翼を一方向凝固翼として、翼の高
さ方向に結晶を成長させて遠心力の方向である翼の高さ
方向の強度を高めたタービン動翼を鋳造する場合を対象
としている。一方向凝固翼を精密鋳造する場合のシェル
鋳型等の構成が図6に示してある。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the turbine blade is used as a one-way solidified blade, and a crystal is grown in the height direction of the blade to cast a turbine blade with increased strength in the height direction of the blade, which is the direction of centrifugal force. The case is targeted. FIG. 6 shows a configuration of a shell mold and the like in the case of precision casting of the one-way solidification blade.

【0020】図6に見られるように、下端にスタータ1
0、上端に押湯12を形成したシェル鋳型14の中に中
子16を収容し、翼18を精密鋳造する。シェル鋳型1
4はヒータ20内に入れて加熱し、スタータ10の下に
冷却板22を取り付けて水冷チャンバ24で冷却する。
ヒータ20と水冷チャンバ24の間は遮熱板26で仕切
られている。シェル鋳型14は、ヒータ20内から徐々
に水冷チャンバ24内に降下させ、下端からゆっくり冷
却することにより上下方向に結晶を成長させて一方向凝
固翼を鋳造する。
As shown in FIG. 6, a starter 1 is provided at the lower end.
0, the core 16 is accommodated in a shell mold 14 having a feeder 12 formed at the upper end, and the blade 18 is precision-cast. Shell mold 1
4 is heated in a heater 20, and is cooled by a water cooling chamber 24 with a cooling plate 22 attached below the starter 10.
The heater 20 and the water cooling chamber 24 are partitioned by a heat shield plate 26. The shell mold 14 is gradually lowered from the inside of the heater 20 into the water cooling chamber 24 and slowly cooled from the lower end to grow crystals in a vertical direction to cast a one-way solidified blade.

【0021】このようにして一方向凝固翼を精密鋳造す
る場合の凝固解析と凝固過程における応力解析を行な
う。そのため、翼18の設計用6面体メッシュFEMモ
デル(構造格子)における表面メッシュに整合させて、
シェル鋳型14、中子16などの6面体メッシュFEM
モデルを作成する。その作成工程が図4に示してある。
In this way, solidification analysis in the case of precision casting of the one-way solidification blade and stress analysis in the solidification process are performed. Therefore, it is matched with the surface mesh in the hexahedral mesh FEM model (structure lattice) for design of the wing 18,
Hexahedral mesh FEM such as shell mold 14 and core 16
Create a model. The production process is shown in FIG.

【0022】まず、翼18の設計用6面体メッシュFE
Mモデルにおける内表面メッシュに整合させて中子16
の6面体メッシュを生成させる。この場合、翼18の6
面体メッシュFEMモデルが構造格子であることを利用
してメッシュ生成方法をパターン化し、高さ方向にメッ
シュを生成して積み上げてゆく。次いで、翼18の表面
メッシュに整合させて同様にパターン化して押湯12と
スタータ10の6面体メッシュを生成させ、そのシェル
鋳型14、スタータ10の表面メッシュと整合させて冷
却板22の6面体メッシュ、最後にその他の治具類の6
面体メッシュを同様に生成させる。
First, a hexahedral mesh FE for designing the wing 18
Match the inner surface mesh in the M model with the core 16
Is generated. In this case, 6 of wing 18
The mesh generation method is patterned using the fact that the planar mesh FEM model is a structured grid, and meshes are generated and stacked in the height direction. Next, a hexahedral mesh of the feeder 12 and the starter 10 is generated by matching the surface mesh of the wing 18 and similarly patterned, and the hexahedron of the cooling plate 22 is aligned with the surface mesh of the shell mold 14 and the starter 10. Mesh, and finally 6 of other jigs
A face mesh is generated similarly.

【0023】こうして得られた部品を全部組み立てて図
6に示した全体の3次元6面体メッシュFEMモデルを
完成する。こうして得られた精密鋳造設備全体の3次元
6面体メッシュFEMモデルを用いて、図5に示すよう
に凝固解析、応力解析を行ない、その結果に基づいて変
形量補正等を行ないつつロウ模型用金型を製作する。以
下、鋳型製作、試験鋳造を経て一方向凝固翼の量産が行
なわれる。なお、図5の破線で囲んだ部分の詳細工程が
図4である。
All the parts thus obtained are assembled to complete the entire three-dimensional hexahedral mesh FEM model shown in FIG. Using the three-dimensional hexahedral mesh FEM model of the entire precision casting facility obtained in this way, solidification analysis and stress analysis are performed as shown in FIG. Make a mold. Hereinafter, the mass production of the one-way solidification blade is performed through mold production and test casting. FIG. 4 shows a detailed process of a portion surrounded by a broken line in FIG.

【0024】(第3実施形態)次に、図7,図8を用い
て本発明の第3実施形態について説明する。この第2実
施形態は、普通鋳造によってタービン翼を精密鋳造する
場合に、鋳型の中に溶湯を入れたときの湯流れ解析と凝
固解析を行なって鋳型を製作する工程に本発明を適用し
た例である。
Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment is an example in which the present invention is applied to a process of manufacturing a mold by performing a molten metal flow analysis and a solidification analysis when a molten metal is put in a mold when precision casting of a turbine blade is performed by ordinary casting. It is.

【0025】翼を普通鋳造によって製造する設備の例が
図8に示してあり、シェル鋳型30の鋳造空間に中子3
2を入れてある。シェル鋳型30は、湯口34、湯道3
6、堰38,40を有している。この鋳造方案について
の6面体メッシュFEMモデルを図7に破線で囲んで示
す工程で作成する。この破線内の工程は、第2実施形態
において図4で説明したところと同様でありその説明は
省略する。
FIG. 8 shows an example of equipment for manufacturing the wing by ordinary casting. The core 3 is provided in the casting space of the shell mold 30.
2 is inserted. The shell mold 30 includes a gate 34, a runner 3
6. It has weirs 38 and 40. A hexahedral mesh FEM model for this casting scheme is created by the steps shown in FIG. The steps in the broken line are the same as those described in the second embodiment with reference to FIG. 4, and a description thereof will be omitted.

【0026】得られた全体の6面体メッシュFEMモデ
ルを用いて湯流れ解析と凝固解析を行なった後、ロウ模
型用金型製作、金型製作を行ない、その後に試験鋳造を
経て量産に入る。このように、6面体メッシュFEMモ
デルを使って湯流れ解析、凝固解析を精度良く行なうこ
とができる。
After the molten metal flow analysis and solidification analysis are performed using the obtained whole hexahedral mesh FEM model, a die for a wax model and a die are manufactured, and thereafter, mass production is performed through test casting. In this manner, the flow analysis and the solidification analysis can be accurately performed using the hexahedral mesh FEM model.

【0027】以上、本発明を図示した実施形態に基づい
て具体的に説明したが、本発明がこれらの実施形態に限
定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その
具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいう
までもない。例えば、上記実施形態では、一方向凝固結
晶をもつ翼の鋳造及び普通鋳造による翼の製作の場合を
説明したが単結晶翼の精密鋳造に対しても同様に適用で
きる。また、各実施形態における鋳造方案も種々変更し
てよいし、鋳造品もタービンの翼に何ら限定されない。
As described above, the present invention has been specifically described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and the specific structure thereof is within the scope of the present invention described in the appended claims. Needless to say, various changes may be made to the configuration. For example, in the above embodiment, the case of casting a blade having a directionally solidified crystal and manufacturing a blade by ordinary casting has been described, but the present invention can be similarly applied to precision casting of a single crystal blade. Further, the casting method in each embodiment may be variously changed, and the casting is not limited to the turbine blade.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、製品設
計用の6面体メッシュFEMモデルのメッシュと整合さ
せて、同製品鋳造用のシェル鋳型の6面体メッシュFE
Mモデル、付属品の6面体メッシュFEMモデル、及び
治具類の6面体メッシュFEMモデルを順次自動作成
し、得られた前記6面体メッシュFEMモデルを組み立
てて鋳造品の3次元凝固解析用メッシュFEMモデルを
得るようにした精密鋳造品の3次元凝固解析用6面体メ
ッシュFEMモデルの作成方法を提供する。
As described above, the present invention matches the mesh of the hexahedral mesh FEM model for product design with the hexahedral mesh FE of the shell mold for casting the same.
An M model, a hexahedral mesh FEM model of accessories, and a hexahedral mesh FEM model of jigs are automatically created sequentially, and the obtained hexahedral mesh FEM model is assembled to obtain a mesh FEM for three-dimensional solidification analysis of a casting. Provided is a method of creating a hexahedral mesh FEM model for three-dimensional solidification analysis of a precision cast product from which a model is obtained.

【0029】本発明では、製品設計用につくられている
6面体メッシュFEMモデルが構造格子であることを利
用して、前記したように、製品鋳造用のシェル鋳型の6
面体メッシュFEMモデル、付属品の6面体メッシュF
EMモデル、治具類の6面体メッシュFEMモデルを、
製品表面メッシュと整合させて生成するので、精密鋳造
品の3次元凝固解析用6面体メッシュFEMモデルの作
成時間を大幅に短縮することができる。
In the present invention, as described above, by utilizing the fact that the hexahedral mesh FEM model created for product design is a structural lattice, the shell mold 6 for product casting is used.
Fahedral mesh FEM model, accessory hexahedral mesh F
EM model, hexahedral mesh FEM model of jigs,
Since it is generated in conformity with the product surface mesh, the time required to create a hexahedral mesh FEM model for three-dimensional solidification analysis of a precision casting can be significantly reduced.

【0030】本発明によって得られた6面体メッシュF
EMモデルを用いることによって精密鋳造品の精度良い
3次元凝固解析を迅速に行なうことができる。また、本
発明の作成方法によって得られた6面体メッシュFEM
モデルを使えば、凝固解析に加え、方向凝固精密鋳造に
おいて特に問題となる鋳造割れ等を評価するための応力
解析を信頼性高く行なうことができる。また、本発明で
得られた6面体メッシュFEMモデルを使えば、普通鋳
造品の凝固解析に加え湯流れ解析も高い解析信頼性をも
って行なうことができる。このようにして行なわれた各
種解析の結果は、製品の設計用モデルを使用しているた
め設計へのフィードバックが容易であると共に、新たな
改良モデルによる再解析も容易であり、製品開発期間を
短縮できる。
The hexahedral mesh F obtained according to the present invention
By using the EM model, accurate three-dimensional solidification analysis of a precision casting can be quickly performed. The hexahedral mesh FEM obtained by the method of the present invention
If a model is used, in addition to solidification analysis, stress analysis for evaluating casting cracks and the like, which are particularly problematic in directional solidification precision casting, can be performed with high reliability. Further, if the hexahedral mesh FEM model obtained in the present invention is used, in addition to the solidification analysis of a normal casting, a molten metal flow analysis can be performed with high analysis reliability. The results of the various analyzes performed in this way are easy to feed back to the design because the product design model is used, and it is easy to re-analyze with a new improved model. Can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態により作成した翼の6面
体メッシュFEMモデルの表面メッシュを示す線図。
FIG. 1 is a diagram showing a surface mesh of a hexahedral mesh FEM model of a wing created according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の表面メッシュを翼のチップから見た線
図。
FIG. 2 is a diagram showing the surface mesh of FIG. 1 as viewed from a tip of a wing.

【図3】本発明の第1実施形態により作成した、シェル
鋳型、付属品、及び治具を組み立てた状態での3次元凝
固解析用6面体メッシュFEMモデルの表面メッシュを
示す線図。
FIG. 3 is a diagram showing a surface mesh of a hexahedral mesh FEM model for three-dimensional solidification analysis in a state where a shell mold, accessories, and a jig are assembled according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施形態による6面体メッシュF
EMモデル作成の手順を示すブロック線図。
FIG. 4 shows a hexahedral mesh F according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a procedure for creating an EM model.

【図5】本発明の第2実施形態により作成された6面体
メッシュFEMモデルによる凝固解析、応力解析を経て
量産鋳造を行なうまでの手順を示すブロック線図。
FIG. 5 is a block diagram showing a procedure for performing mass production casting after solidification analysis and stress analysis using a hexahedral mesh FEM model created according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2実施形態における鋳造方案を示す
説明図。
FIG. 6 is an explanatory view showing a casting method according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施形態により作成された6面体
メッシュFEMモデルによる湯流れ解析、凝固解析を経
て量産鋳造を行なうまでの手順を示すブロック線図。
FIG. 7 is a block diagram showing a procedure from a flow analysis and a solidification analysis to a mass production casting using a hexahedral mesh FEM model created according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3実施形態における鋳造方案を示す
説明図。
FIG. 8 is an explanatory view showing a casting method according to a third embodiment of the present invention.

【図9】従来の凝固解析用4面体メッシュFEMモデル
の作成手順を示すブロック線図。
FIG. 9 is a block diagram showing a procedure for creating a conventional tetrahedral mesh FEM model for coagulation analysis.

【図10】従来の方法で得られた4面体メッシュFEM
モデルによる凝固解析を経て量産鋳造を行なうまでの手
順を示すブロック線図。
FIG. 10 shows a tetrahedral mesh FEM obtained by a conventional method.
FIG. 4 is a block diagram showing a procedure up to mass production casting after solidification analysis by a model.

【符号の説明】 2 スタータ部 4 シェル鋳型 6 冷却板 10 スタータ 12 押湯 14 シェル鋳型 16 中子 18 翼 20 ヒータ 22 冷却板 24 水冷チャンバ 26 遮熱板 30 シェル鋳型 32 中子 34 湯口 36 湯道 38 堰 40 堰 42 翼DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Starter part 4 Shell mold 6 Cooling plate 10 Starter 12 Feeder 14 Shell mold 16 Core 18 Blade 20 Heater 22 Cooling plate 24 Water cooling chamber 26 Heat shield plate 30 Shell mold 32 Core 34 Faucet 36 Runner 38 weir 40 weir 42 wing

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 製品設計用の6面体メッシュFEMモデ
ルのメッシュと整合させて、同製品鋳造用のシェル鋳型
の6面体メッシュFEMモデル、付属品の6面体メッシ
ュFEMモデル、及び治具類の6面体メッシュFEMモ
デルを順次自動作成し、得られた前記6面体メッシュF
EMモデルを組み立てて鋳造品の3次元凝固解析用メッ
シュFEMモデルを得ることを特徴とする精密鋳造品の
3次元凝固解析用6面体メッシュFEMモデルの作成方
法。
1. A hexahedral mesh FEM model of a shell mold, a hexahedral mesh FEM model of an accessory, and jigs and the like of a jig are matched with a mesh of a hexahedral mesh FEM model for product design. A hexahedral mesh FEM model is sequentially and automatically created, and the obtained hexahedral mesh F
A method of creating a hexahedral mesh FEM model for three-dimensional solidification analysis of a precision casting, wherein an EM model is assembled to obtain a mesh FEM model for three-dimensional solidification analysis of a casting.
【請求項2】 請求項1によって生成された前記6面体
メッシュFEMモデルを用いて3次元凝固解析を行なう
ことを特徴とする精密鋳造品の解析方法。
2. A method for analyzing a precision casting, wherein a three-dimensional solidification analysis is performed using the hexahedral mesh FEM model generated according to claim 1.
【請求項3】 請求項2において、応力解析を併せ行な
うことを特徴とする方向凝固精密鋳造品の解析方法。
3. The method for analyzing a directionally solidified precision casting according to claim 2, further comprising performing a stress analysis.
【請求項4】 請求項2において、湯流れ解析を併せ行
なうことを特徴とする精密普通鋳造品の解析方法。
4. The method according to claim 2, further comprising performing a flow analysis.
JP2000335996A 2000-11-02 2000-11-02 Method for generating hexahedral mesh fem model for three-dimensional solidification analysis, and method for analyzing precise molding Withdrawn JP2002140373A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007109065A (en) * 2005-10-14 2007-04-26 Fujitsu Ltd Analytical data determination apparatus, simulation system and simulation program

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