JP3674452B2 - Solidification analysis method for castings - Google Patents

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JP3674452B2 JP2000107475A JP2000107475A JP3674452B2 JP 3674452 B2 JP3674452 B2 JP 3674452B2 JP 2000107475 A JP2000107475 A JP 2000107475A JP 2000107475 A JP2000107475 A JP 2000107475A JP 3674452 B2 JP3674452 B2 JP 3674452B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子計算機を用いた鋳造品の凝固解析において、発生した引巣とその体積を求め、これを画面上に表示する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鋳造により製造した製品に発生する、引巣と呼ばれる凝固欠陥を低減するため、実際の製造に先立ち、電子計算機によりシミュレーション(凝固解析)を行って引巣の発生箇所やその大きさを予測し、その結果を基に製造条件等を決定することが広く行われている。
【0003】
こうした凝固解析は、一般に、計算対象となる鋳造品、例えば自動車用エンジンのシリンダブロックなどを多数のセルに分割した解析モデルを作成し、この解析モデルに対して熱伝導方程式などを種々の計算方法を用いて解くことにより、解析が行われている。
【0004】
この凝固解析の結果から、凝固過程を示す等凝固時間線図と、凝固過程中のある時刻における凝固領域を示す等凝固線図を求め、これらの線図に基づいて引巣の発生箇所や大きさを特定する。しかし、従来の凝固解析においては、溶湯の凝固する過程、すなわち解析モデルを用いて計算を進める過程における固相率分布の値の時間変化を、時間変化毎に記憶しておく必要があることから、これに要する計算機の記憶容量が多大なものとなるという問題がある。また、従来の方法では、凝固の進行に伴い、一つの未凝固領域が複数の領域に分裂していく場合における凝固収縮量の分配、すなわち分裂した各領域の体積の計算が考慮されていない、という問題がある。さらに、従来の方法では、得られた結果を基に引け巣の発生位置や大きさを検討するのに時間がかかるという問題もある。また、固相率分布の値の時間変化を、時間変化毎に記憶することなく、凝固解析計算の実行中に引け巣の発生箇所やその大きさを予測することも可能であるが、解析計算の実行時間が著しく増大するため実用的ではない。したがって、従来の凝固解析においては、こうした等凝固時間線図や等凝固線図から、最終的な引巣の位置や大きさを精度良く、かつ短時間で求めることは困難であった。
【0005】
こうしたことから、本願発明者は、特開平11-314152号において、解析モデルの凝固時間分布を求め、この凝固時間分布に基づいて、凝固の進行に伴う未凝固領域の分裂仮定を追跡し、分裂した各領域の凝固収縮量を求めることにより、引巣の発生位置と体積を比較的簡易かつ容易に得ることのできる凝固解析方法を提案している。しかしながら、凝固解析に基づいて引巣の発生を予測するには、解析モデル中における引巣の形状や位置を、例えば電子計算機の画面上でより正確に把握できることが望ましい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、鋳造品における引け巣の発生位置とその形状および体積を比較的簡易かつ容易に予測することができ、解析結果の検討を短時間で行うことのできる、凝固解析方法を提案するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、電子計算機による鋳造品の凝固解析方法であって、解析対象となる鋳造品を多数のセルに分割した解析モデルを用いた方法において、前記解析モデルにおける、時間経過に伴う溶湯の凝固過程を計算するステップと、前記計算により得られた、前記各セルの凝固時間を記憶して前記解析モデルにおける凝固時間分布を求めるステップと、前記凝固時間分布より、前記解析モデル内に発生した引巣の位置と体積を求めるステップと、前記凝固時間分布および前記引巣の位置と体積から前記引巣の3次元形状のデータを求めるステップと、前記引巣の3次元形状のデータより、前記解析モデル内に発生した引巣の形状を画面上に3次元表示するステップとを具え、前記引巣の3次元形状を求めるステップが、引巣の形状を求めるための探査時間を求めるステップと、凝固時間が前記探査時間以上であり、かつ引巣位置と連続しているセルを前記凝固時間分布から求めるステップと、前記求めたセルの合計の体積を求めるステップと、前記求めたセルの合計の体積が前記引巣の体積と等しいか否かを判定するステップと、これら二つの体積の値が異なると判定した場合には、前記探査時間を変更し、前記凝固時間が探査時間以上であり、かつ引巣位置と連続しているセルを前記凝固時間分布から求めるステップに戻り、凝固時間が前記変更した探索時間以上であり、かつ引巣位置と連続しているセルを前記凝固時間分布から求め、再度該ステップ以後の処理を行うステップと、前記二つの体積の値が等しいと判定した場合には、このときの探査時間で凝固したセルが引巣の3次元形状を示すセルであると判定するステップとを具えることを特徴とするものである。
【0008】
すなわち、本発明に係る方法においては、解析モデルにおける溶湯の凝固時間分布を求め、この凝固時間分布に基づいて解析モデル中に発生した引巣の位置とその体積を得て、さらにこれら引巣の位置と体積および凝固時間分布から、解析モデル中に発生した引巣の3次元形状を求め、この引巣を画面上に3次元表示する。それによって、製品における引巣の発生状況を容易に把握・予測することが可能となり、鋳造条件の検討、特に引巣対策を検討を短時間で、かつ的確に行うことができるようになる。
【0009】
本発明に係る方法の好適な実施形態においては、前記一覧表に含まれる各引巣に、それぞれ異なる画面上での表示色を対応させ、前記解析モデル内に発生した引巣を電子計算機の画面上で3次元表示を行うに際し、各引巣を前記各表示色で表示させることを特徴とする。それによって、解析モデル中に発生した引巣の位置や形状を容易に把握することが可能となり、引巣の位置や大きさ等の予測が短時間で行えるようになる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【0011】
図1は、本発明による凝固解析の手順を概略示すフローチャートである。以下、その手順を説明する。まず、ステップ11で、解析対象となるモデルについて、溶湯の凝固過程の計算を行う。この計算には、従来の方法、例えば差分法を用いて熱伝導方程式などを解くことにより行う。続くステップ12で、先の計算結果より、解析モデルの凝固時間分布、すなわち解析モデル中の各セルの凝固時間を記録する。ステップ13では、先に得られた凝固時間分布を用いて、解析モデルにおける未凝固領域の分裂過程、すなわち、時間経過に伴う、未凝固部分の分裂と凝固の過程を調べる。そしてステップ14で、引巣体積の計算を行う。
【0012】
その後、ステップ15で、それまでのステップで得られた全ての引巣の位置(座標)および体積を一覧表の形式にまとめた引巣リストを作成する。そして、ステップ16において、引巣リストに含まれる全ての引巣の位置および形状を求め、その結果を画面上に解析モデルと共に三次元表示する。なお、ステップ11〜14は、既に本願発明者により特開平11-314152号において開示されているので、詳細な説明は省略する。
【0013】
図2は、本発明による凝固解析における、解析モデル中の引巣の位置と形状を求め、画面上に表示する手順を示すフローチャートである。以下、その手順を説明する。まず、ステップ21で、予め熱伝導方程式等の計算により求めた、対象とする解析モデルに関するデータ、すなわち解析モデルの分割数や、分割により形成された計算セルの大きさ、および各セルにおける凝固時間のデータを読み込む。続くステップ22では、前述した図1のフローチャートのステップ15にて求めた引巣リストのデータを読み込む。次のステップ23では、引巣リストのデータに基づいて、後の各ステップでの計算によって、引巣形状をリスト中の各引巣に対して求めるための、引巣リスト中の各引巣に対応した引巣インデックスを設定すると共に引巣体積を定義する。
【0014】
続くステップ24では、引巣の形状を求めるべく、凝固時間の等しいセルを求めるための探査時間の区間設定を行う。ここでは、計算に用いる変数ts,teの初期値として、それぞれts=F[I[i]][J[i]][K[i]]、すなわち引巣インデックスのi番目(すなわち引巣リストのi番目に対応する)の引巣の凝固時間および、te=0とする。なお、以下の手順においては、いわゆる二分法を用いている。ステップ25では、探査時間tを変数ts,teの平均値として設定する。次のステップ26では、引巣位置と連続しており、かつ凝固時間がt以上のセルを調べ、その数Nを求める。すなわち、引巣インデックスのi番目、すなわち引巣リストのi番目のセルの周囲に存在する、等しい凝固時間を有するセルを求めることとなる。
【0015】
ステップ27では、ステップ26で求めた、等しい凝固時間を有するセル数Nと各セルの体積dvとの積を計算し、その値をV[i]、すなわち引巣リストのi番目の引巣の体積と比較する。ここで、NdvがV[i]よりも大きければ、ステップ28でtを新たなteの値とし、探索範囲を絞り込む。逆にNdvがV[i]よりも小さければ、ステップ29でtを新たなtsの値とし、探索範囲を広げる。その後ステップ30でteとtsとの差の絶対値を求め、その値が予め定めた極小値epsよりも大きければ、引巣インデックスiにおける探索が終了したと判断し、求めたN個のセルを、引巣インデックスi(すなわち引巣リストのi番目の引巣)に含まれるセルとする。一方teとtsとの差の絶対値がepsよりも大きければ、探査時間をさらに絞り込んで計算を行うためにステップ25へ戻る。
【0016】
その後ステップ32で、引巣インデックスiを一つ増やし、続くステップ33でiを引巣数CTと比較する。ここで、iがCTと等しければ、引巣リストに掲載されている全ての引巣について計算が終了したと判断し、次のステップ34で画面上に引巣形状を表示する。逆にiがCTに等しくなければ、全ての引巣について計算が終了していないと判断し、ステップ24へ戻る。
【0017】
次に、本発明による方法を用いた解析の具体例について説明する。
【0018】
図3は、解析モデルの一例を示すものである。図示の解析モデル100は二つの角柱を連結したような形状を有し、二箇所の中空部101,102を有する。図4は、この解析モデル100の凝固解析を行った結果得られた等凝固時間線図を示すものであり、ここでは解析モデルの任意の横断面について示している。本発明に係る凝固解析方法においては、この等凝固時間線図により表される、解析モデルにおける凝固時間分布を元に、引巣の発生位置およびその大きさ(体積)を求めることとしている。
【0019】
次に図5は、解析モデル100の凝固解析において生じた引巣とその形状を、電子計算機の画面に表示した場合を示すものである。図示のように、解析モデル100には符号C1〜C7で示す引巣が発生していることが判る。
【0020】
ここで、図5に示す各引巣は、前述したように通し番号(引巣インデックス)を付されて、位置および大きさの情報がリスト化(引巣リスト)されており、同時に、各引巣についてはそれぞれ異なる色および、その色に対応した番号が付されている。この色番号は前述した引巣リストにおける引巣インデックスを用いることができる。すなわち、引巣インデックスの数字に異なる色を対応させれば良い。なお、ここでは、C1〜C7の各引巣には、1〜7までのインデックスがそれぞれ付されているものとする。
【0021】
次に、図5に示すような解析結果を図形表示した画面で、作業者が特定の引巣を指定し、その形状等を知る場合を考える。作業者は、印刷された引巣リストを見て、または画面上で、解析結果を図形表示したウィンドウと並べた引巣リストを表示したウィンドウを見て、特定の引巣を指定する。引巣の指定に際しては、キーボードやマウスなどの種々の入力装置を用いて、指定する引巣のインデックスを入力する。
【0022】
図5に示す例では、作業者がインデックスの番号が6、すなわち符号C6で示す引巣を指定している。それにより、図5の円で囲んだ部分Aで示す引巣C6が、これに対応した色で表示される。また、引巣C6(インデックス番号6)が指定されていることが、同様に円で囲んだ部分Bに表示される。
【0023】
なお、この場合、指定した引巣(ここではC6)を、対応した色で表示するだけでなく、図5に示すように円で囲んで表示しても良い。また他の引巣C1〜C5およびC7についても、それぞれに割り当てられた色で表示しても良く、または同じ色(例えば白または黒)で表示しても良い。あるいは、作業者が指定した引巣のみを表示し、それ以外の他の引巣を表示しないこととしても良い。
【0024】
以上説明したように、本発明によれば、引け巣体積の計算が容易となり、計算結果を記憶する容量を低減化させることもできる。その結果、鋳造における引け巣の発生位置とその体積を比較的簡易かつ容易に予測することができ、解析結果の検討を短時間で行うことができる。また、引け巣の発生位置を、その発生を避けるべき部位と関連付けて予測を行うことも可能である。さらに、引け巣体積の計算精度の向上をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による凝固解析の手順を概略示すフローチャートである。
【図2】 本発明による凝固解析における、引け巣形状を求める手順を示すフローチャートである。
【図3】 解析モデルの一例を示す斜視図である。
【図4】 図3の解析モデルを用いた凝固解析における等凝固時間線図である。
【図5】 解析結果を三次元表示した画面を示す図である。
【符号の説明】
100 解析モデル
101,102 中空部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for determining a generated burrow and its volume and displaying it on a screen in a solidification analysis of a cast product using an electronic computer.
[0002]
[Prior art]
In order to reduce the solidification defects called burrows that occur in products produced by casting, prior to actual production, simulation (solidification analysis) is performed by an electronic computer to predict the location and size of the burrow. It is widely performed to determine manufacturing conditions based on the results.
[0003]
In such solidification analysis, an analysis model is generally created by dividing a casting to be calculated, for example, a cylinder block of an automobile engine into a number of cells, and various calculation methods such as a heat conduction equation are generated for this analysis model. The analysis is performed by solving using.
[0004]
Based on the results of this solidification analysis, an isocoagulation time diagram showing the coagulation process and an isocoagulation diagram showing the coagulation region at a certain time during the coagulation process are obtained. Identify However, in the conventional solidification analysis, it is necessary to memorize the time change of the solid fraction distribution value in the process of solidifying the melt, that is, the process of calculating using the analysis model, for each time change. However, there is a problem in that the storage capacity of the computer required for this becomes large. Further, in the conventional method, with the progress of solidification, the distribution of coagulation shrinkage when one unsolidified region is divided into a plurality of regions, that is, the calculation of the volume of each divided region is not considered, There is a problem. Furthermore, the conventional method has a problem that it takes time to examine the generation position and size of the shrinkage nest based on the obtained result. In addition, it is possible to predict the location and size of shrinkage nests during the execution of solidification analysis calculations without storing the time change of the solid fraction distribution value for each time change. This is not practical because it significantly increases the execution time. Therefore, in the conventional coagulation analysis, it has been difficult to obtain the final position and size of the tine accurately and in a short time from the isocoagulation time diagram and the isocoagulation diagram.
[0005]
Therefore, the inventor of the present application obtained a solidification time distribution of an analytical model in JP-A-11-314152, and based on this solidification time distribution, traced the division assumption of the unsolidified region accompanying the progress of solidification. We have proposed a solidification analysis method that can relatively easily and easily obtain the location and volume of the shrinkage by determining the amount of solidification shrinkage in each region. However, in order to predict the occurrence of burrow based on solidification analysis, it is desirable that the shape and position of the burrow in the analysis model can be grasped more accurately on the screen of an electronic computer, for example.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In view of such circumstances, the present invention is capable of predicting a shrinkage nest occurrence position and shape and volume in a cast product in a relatively simple and easy manner, and capable of examining analysis results in a short time. A method is proposed.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is a solidification analysis method for a cast product by an electronic computer, wherein a method using an analysis model in which a cast product to be analyzed is divided into a number of cells, A step of calculating a solidification process of the molten metal over time, a step of obtaining a solidification time distribution in the analytical model by storing the solidification time of each cell obtained by the calculation, and the solidification time distribution, Determining the position and volume of the tine generated in the analysis model; determining the three-dimensional shape data of the tine from the solidification time distribution and the position and volume of the nesting; from the data of the dimensional shape, comprising a step of displaying three-dimensional shape of引巣generated within the analysis model on a screen, the step of obtaining a three-dimensional shape of the引巣A step of determining a search time for determining the shape of the nesting, a step of determining a cell having a clotting time equal to or longer than the search time and continuing to the nesting position from the clotting time distribution; and A step of determining a total volume; a step of determining whether a total volume of the determined cells is equal to a volume of the nesting; and if it is determined that the values of the two volumes are different, the exploration The time is changed, and the process returns to the step of obtaining from the coagulation time distribution a cell that is continuous with the nest position and the clotting time is equal to or longer than the exploration time. If a cell continuous with the nest position is obtained from the coagulation time distribution and it is determined that the step after the step is performed again and the two volume values are equal, the exploration time at this time Solidified cell is characterized in that it comprises the determining that a cell showing a three-dimensional shape of引巣.
[0008]
That is, in the method according to the present invention, the solidification time distribution of the molten metal in the analysis model is obtained, the position and volume of the burrow generated in the analysis model are obtained based on the solidification time distribution, and further , From the position, volume, and solidification time distribution , the three-dimensional shape of the nest generated in the analysis model is obtained, and this nest is displayed three-dimensionally on the screen. As a result, it becomes possible to easily grasp and predict the occurrence of shrinkage in the product, and it becomes possible to accurately examine the casting conditions, particularly the countermeasure against shrinkage in a short time.
[0009]
In a preferred embodiment of the method according to the present invention, each of the nests included in the list is associated with a display color on a different screen, and the nest generated in the analysis model is displayed on the screen of the computer. When performing the three-dimensional display above, each nesting is displayed in each of the display colors. As a result, it is possible to easily grasp the position and shape of the nest generated in the analysis model, and to predict the position and size of the nest in a short time.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a flowchart schematically showing the procedure of coagulation analysis according to the present invention. The procedure will be described below. First, in step 11, the melt solidification process is calculated for the model to be analyzed. This calculation is performed by solving a heat conduction equation using a conventional method, for example, a difference method. In subsequent step 12, the solidification time distribution of the analytical model, that is, the solidification time of each cell in the analytical model is recorded from the previous calculation result. In step 13, using the previously obtained solidification time distribution, the division process of the unsolidified region in the analysis model, that is, the process of division and solidification of the unsolidified portion with time is examined. In step 14, the nest volume is calculated.
[0012]
Thereafter, in step 15, a nesting list is created in which the positions (coordinates) and volumes of all nesting sites obtained in the previous steps are summarized in a list form. In step 16, the positions and shapes of all the nests included in the nest list are obtained, and the results are displayed on the screen together with the analysis model in a three-dimensional manner. Steps 11 to 14 have already been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-314152 by the inventor of the present application, and detailed description thereof will be omitted.
[0013]
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for obtaining the position and shape of the tine in the analysis model and displaying it on the screen in the solidification analysis according to the present invention. The procedure will be described below. First, in step 21, data related to the target analysis model, which is obtained in advance by calculation of the heat conduction equation, etc., that is, the number of divisions of the analysis model, the size of the calculation cell formed by the division, and the solidification time in each cell Read the data. In subsequent step 22, the data of the nest list obtained in step 15 of the flowchart of FIG. 1 is read. In the next step 23, for each nest in the nest list, the nest shape is determined for each nest in the list based on the nest list data and calculated in each subsequent step. Set the corresponding nest index and define the nest volume.
[0014]
In the subsequent step 24, in order to obtain the shape of the nesting, an exploration time interval for obtaining cells having the same solidification time is set. Here, as initial values of variables ts and te used for calculation, ts = F [I [i]] [J [i]] [K [i]], i.e., the i th of the nest index (that is, nest list) (Corresponding to the i-th) of the nesting nest and te = 0. In the following procedure, a so-called bisection method is used. In step 25, the search time t is set as an average value of the variables ts and te. In the next step 26, cells that are continuous with the nest position and have a coagulation time t or longer are examined, and the number N is obtained. That is, the i th cell of the nesting index, that is, the cell having the same clotting time around the i th cell of the nesting list is obtained.
[0015]
In step 27, the product of the number N of cells having the same solidification time obtained in step 26 and the volume dv of each cell is calculated, and the value is calculated as V [i], that is, the i-th nest of the nest list. Compare with volume. If Ndv is larger than V [i], t is set as a new te value in step 28, and the search range is narrowed down. On the contrary, if Ndv is smaller than V [i], t is set as a new value of ts in step 29, and the search range is expanded. Thereafter, in step 30, the absolute value of the difference between te and ts is obtained. If the value is larger than the predetermined minimum value eps, it is determined that the search for the nest index i has been completed, and the obtained N cells are determined. , A cell included in the nesting index i (that is, the ith nesting in the nesting list). On the other hand, if the absolute value of the difference between te and ts is larger than eps, the process returns to step 25 in order to further reduce the search time and perform the calculation.
[0016]
Thereafter, at step 32, the nesting index i is incremented by one, and at step 33, i is compared with the nesting number CT. Here, if i is equal to CT, it is determined that the calculation has been completed for all the nests on the nest list, and the nest shape is displayed on the screen in the next step 34. Conversely, if i is not equal to CT, it is determined that the calculation has not been completed for all the nests, and the process returns to step 24.
[0017]
Next, a specific example of analysis using the method according to the present invention will be described.
[0018]
FIG. 3 shows an example of the analysis model. The illustrated analysis model 100 has a shape that connects two prisms and has two hollow portions 101 and 102. FIG. 4 shows an isocoagulation time diagram obtained as a result of the solidification analysis of the analysis model 100, and here, an arbitrary cross section of the analysis model is shown. In the coagulation analysis method according to the present invention, the position of occurrence of the nest and the size (volume) thereof are obtained based on the coagulation time distribution in the analysis model represented by the equicoagulation time diagram.
[0019]
Next, FIG. 5 shows a case in which the nest generated in the solidification analysis of the analysis model 100 and its shape are displayed on the screen of an electronic computer. As shown in the figure, it can be seen that the analysis model 100 has cavities indicated by symbols C1 to C7.
[0020]
Here, as shown in FIG. 5, each nest shown in FIG. 5 is given a serial number (nest index), and position and size information is listed (nest list). Each has a different color and a number corresponding to that color. As the color number, the nesting index in the nesting list described above can be used. That is, different colors may be associated with the nest index numbers. Here, it is assumed that indexes 1 to 7 are attached to the respective nests C1 to C7.
[0021]
Next, let us consider a case where an operator designates a specific nesting and knows its shape or the like on the screen displaying the analysis result as shown in FIG. The operator designates a specific nesting by looking at the printed nesting list or by looking at the window displaying the nesting list in which the analysis results are arranged in a graphic form on the screen. When specifying the nest, the index of the nest to be specified is input using various input devices such as a keyboard and a mouse.
[0022]
In the example shown in FIG. 5, the operator specifies the index number 6, that is, the nest indicated by the symbol C <b> 6. Thereby, the burrow C6 indicated by the portion A surrounded by a circle in FIG. 5 is displayed in a color corresponding to this. Similarly, the fact that the shrinkage C6 (index number 6) is designated is displayed in the portion B surrounded by a circle.
[0023]
In this case, the designated nest (C6 in this case) may be displayed not only in a corresponding color but also in a circle as shown in FIG. Further, the other tines C1 to C5 and C7 may be displayed in colors assigned to them, or may be displayed in the same color (for example, white or black). Alternatively, it is possible to display only the chin specified by the operator and not display the other chin.
[0024]
As described above, according to the present invention, the shrinkage volume can be easily calculated, and the capacity for storing the calculation result can be reduced. As a result, the position and volume of shrinkage cavity in casting can be predicted relatively easily and easily, and analysis results can be examined in a short time. It is also possible to make a prediction by associating the occurrence position of the shrinkage nest with the site where the occurrence should be avoided. Furthermore, the calculation accuracy of the shrinkage nest volume can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart schematically showing the procedure of coagulation analysis according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for obtaining a shrinkage nest shape in a solidification analysis according to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an analysis model.
4 is an isocoagulation time diagram in coagulation analysis using the analysis model of FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a screen on which an analysis result is three-dimensionally displayed.
[Explanation of symbols]
100 analysis model
101,102 Hollow part

Claims (3)

電子計算機による鋳造品の凝固解析方法であって、解析対象となる鋳造品を多数のセルに分割した解析モデルを用いた方法において、
前記解析モデルにおける、時間経過に伴う溶湯の凝固過程を計算するステップと、
前記計算により得られた、前記各セルの凝固時間を記憶して前記解析モデルにおける凝固時間分布を求めるステップと、
前記凝固時間分布より、前記解析モデル内に発生した引巣の位置と体積を求めるステップと、
前記凝固時間分布および前記引巣の位置と体積から当該引巣の3次元形状のデータを求めるステップと、
前記引巣の3次元形状のデータより、前記解析モデル内に発生した引巣の形状を画面上に3次元表示するステップと、
具え、
前記引巣の3次元形状を求めるステップが、
引巣の形状を求めるための探査時間を求めるステップと、
凝固時間が前記探査時間以上であり、かつ引巣位置と連続しているセルを前記凝固時間分布から求めるステップと、
前記求めたセルの合計の体積を求めるステップと、
前記求めたセルの合計の体積が前記引巣の体積と等しいか否かを判定するステップと、
これら二つの体積の値が異なると判定した場合には、前記探査時間を変更し、前記凝固時間が探査時間以上であり、かつ引巣位置と連続しているセルを前記凝固時間分布から求めるステップに戻り、凝固時間が前記変更した探索時間以上であり、かつ引巣位置と連続しているセルを前記凝固時間分布から求め、再度該ステップ以後の処理を行うステップと、
前記二つの体積の値が等しいと判定した場合には、このときの探査時間で凝固したセルが引巣の3次元形状を示すセルであると判定するステップとを具えることを特徴とする、鋳造品の凝固解析方法。
In a method of solidification analysis of a cast product by an electronic computer using an analysis model in which a cast product to be analyzed is divided into a number of cells,
Calculating the solidification process of the molten metal over time in the analytical model;
Storing the solidification time of each cell obtained by the calculation to obtain a solidification time distribution in the analysis model;
From the solidification time distribution, obtaining the position and volume of the tine generated in the analysis model,
Obtaining data of the three-dimensional shape of the tine from the solidification time distribution and the position and volume of the tine;
From the three-dimensional shape data of the nesting, a step of three-dimensionally displaying on the screen the shape of the nesting generated in the analysis model;
The equipped,
Determining the three-dimensional shape of the nest;
Determining the exploration time for determining the shape of the nest;
Obtaining a cell having a solidification time equal to or longer than the exploration time and continuing to the nesting position from the solidification time distribution;
Determining the total volume of the determined cells;
Determining whether the total volume of the determined cells is equal to the volume of the nest;
If it is determined that the values of these two volumes are different, the step of changing the exploration time and obtaining a cell that is longer than the exploration time and that is continuous with the nest position from the coagulation time distribution Returning to the step, the coagulation time is equal to or longer than the changed search time, and a cell continuous with the nest position is obtained from the coagulation time distribution, and the steps after the step are performed again;
When it is determined that the two volume values are equal, the step of determining that the cell solidified in the exploration time at this time is a cell indicating the three-dimensional shape of the nesting , Solidification analysis method for castings.
請求項1記載の方法において、
前記探査時間を求めるステップでは、当該探査時間を設定するための探索範囲の区間を予め設定すると共にこの区間内で前記探査時間を設定し、
前記求めたセルの合計の体積が前記引巣の体積と等しいか否かを判定するステップでは、これら二つの体積値の大小関係を判定し、
前記探査時間を変更するステップでは、前記求めたセルの合計の体積が前記引巣の体積よりも大きければ前記探索範囲を絞り込むことにより該探索範囲を変更し、該変更した探索範囲内で探査時間を設定し、前記求めたセルの合計の体積が前記引巣の体積よりも小さければ前記探索範囲を広げることにより該探索範囲を変更し、該変更した探索範囲内で探査時間を設定し、
前記探査時間を変更した後に、前記凝固時間分布から求めるステップに戻って再度該ステップ以後の処理を行うに際しては、前記変更した探索範囲の幅を求め、当該探索範囲の幅が予め定めた極小値よりも小さい場合には、前記求めたセルの合計の体積が前記引巣の体積と等しいと判定する、
ことを特徴とする、鋳造品の凝固解析方法。
The method of claim 1, wherein
In the step of obtaining the exploration time, a section of a search range for setting the exploration time is set in advance and the exploration time is set in the section,
In the step of determining whether or not the total volume of the obtained cells is equal to the volume of the nest, determine the magnitude relationship between these two volume values;
In the step of changing the search time, the search range is changed by narrowing down the search range if the total volume of the obtained cells is larger than the volume of the nesting, and the search time is within the changed search range. If the total volume of the obtained cells is smaller than the volume of the nesting, the search range is changed by expanding the search range, and the search time is set within the changed search range,
After changing the search time, when returning to the step of obtaining from the coagulation time distribution and performing the processing after the step again, the width of the changed search range is obtained, and the width of the search range is a predetermined minimum value. Less than the determined volume, it is determined that the total volume of the obtained cells is equal to the volume of the traction.
A solidification analysis method for a cast product.
請求項1または2記載の方法において、The method according to claim 1 or 2, wherein
前記引巣の位置と体積の一覧表を求め、Obtain a list of the positions and volumes of the nests,
当該一覧表に含まれる各引巣に、それぞれ異なる画面上での表示色を対応させ、前記解析モデル内に発生した引巣を電子計算機の画面上で3次元表示を行うに際し、各引巣を前記各表示色で表示させることを特徴とする、鋳造品の凝固解析方法。Corresponding display colors on the different screens to each of the nests included in the list, and when displaying the nests generated in the analysis model on the screen of the electronic computer, A solidification analysis method for a cast product, wherein the display color is displayed in each of the display colors.
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