JPH09323139A - 鋳造のシミュレーション方法 - Google Patents
鋳造のシミュレーション方法Info
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- JPH09323139A JPH09323139A JP8141581A JP14158196A JPH09323139A JP H09323139 A JPH09323139 A JP H09323139A JP 8141581 A JP8141581 A JP 8141581A JP 14158196 A JP14158196 A JP 14158196A JP H09323139 A JPH09323139 A JP H09323139A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋳造のシミュレーションの精度を向上させ
る。 【解決手段】 本発明に係る鋳造のシミュレーション方
法は、湯流れ解析、凝固解析に使用される境界条件を実
測データを用いて適正化することを特徴とする。このた
め、適正な境界条件に基づいて湯流れ中や充填完了後の
温度計算等を行えるようになるため、鋳造のシミュレー
ションの精度が向上する。
る。 【解決手段】 本発明に係る鋳造のシミュレーション方
法は、湯流れ解析、凝固解析に使用される境界条件を実
測データを用いて適正化することを特徴とする。このた
め、適正な境界条件に基づいて湯流れ中や充填完了後の
温度計算等を行えるようになるため、鋳造のシミュレー
ションの精度が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造のシミュレー
ション方法に関する。
ション方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に鋳造のシミュレーションでは、
特開平４−２２０１３７号公報に記載されているよう
に、先ず、鋳造品の解析しようとする部分の断面形状を
入力し、微小要素に分割してモデルを作る。次に、時間
ステップ幅、計算終了時間等の計算条件や鋳物、鋳型、
空気の物性値、即ち、密度、比熱、熱伝導率、凝固特
性、粘性係数、表面張力等を入力する。さらに、湯口ヘ
ッド相当分の加圧力や流れの物性値と堰との境界条件を
入力する。そして、入力された鋳物、鋳型、空気の物性
値及び境界条件等に基づいて、注湯開始から充填完了ま
での湯流れ中の圧力や速度及び温度の計算を計算機によ
り所定の時間ステップ幅毎に繰り返し行う。ここで、温
度計算に使用される鋳物と鋳型との間の熱伝達率は鋳型
の物性値と経過時間とから求めるようにしている。この
ようにして、湯流れ中の圧力や速度及び温度計算が終了
すると、充填完了後の温度計算を同じく計算機により所
定の時間ステップ幅毎に繰り返し行う。
特開平４−２２０１３７号公報に記載されているよう
に、先ず、鋳造品の解析しようとする部分の断面形状を
入力し、微小要素に分割してモデルを作る。次に、時間
ステップ幅、計算終了時間等の計算条件や鋳物、鋳型、
空気の物性値、即ち、密度、比熱、熱伝導率、凝固特
性、粘性係数、表面張力等を入力する。さらに、湯口ヘ
ッド相当分の加圧力や流れの物性値と堰との境界条件を
入力する。そして、入力された鋳物、鋳型、空気の物性
値及び境界条件等に基づいて、注湯開始から充填完了ま
での湯流れ中の圧力や速度及び温度の計算を計算機によ
り所定の時間ステップ幅毎に繰り返し行う。ここで、温
度計算に使用される鋳物と鋳型との間の熱伝達率は鋳型
の物性値と経過時間とから求めるようにしている。この
ようにして、湯流れ中の圧力や速度及び温度計算が終了
すると、充填完了後の温度計算を同じく計算機により所
定の時間ステップ幅毎に繰り返し行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、湯流れ
中や充填完了後の温度計算に使用される熱伝達率は鋳物
と鋳型との接触状況によって刻々と変化するため、上記
したように鋳型の物性値と経過時間とから一律的に求め
る方法では誤差が大きくなる。前記熱伝達率が実際の熱
伝達率からずれた場合には、その熱伝達率を使用して計
算された温度計算値も実際の温度からずれることにな
り、解析精度が低下する。本発明の技術的課題は、適正
な熱伝達率等の境界条件に基づいて温度計算等を実施で
きるようにして、鋳造のシミュレーションの精度を向上
させようとするものである。
中や充填完了後の温度計算に使用される熱伝達率は鋳物
と鋳型との接触状況によって刻々と変化するため、上記
したように鋳型の物性値と経過時間とから一律的に求め
る方法では誤差が大きくなる。前記熱伝達率が実際の熱
伝達率からずれた場合には、その熱伝達率を使用して計
算された温度計算値も実際の温度からずれることにな
り、解析精度が低下する。本発明の技術的課題は、適正
な熱伝達率等の境界条件に基づいて温度計算等を実施で
きるようにして、鋳造のシミュレーションの精度を向上
させようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、以下の
特徴を有する鋳造のシミュレーション方法によって解決
される。即ち、請求項１に記載の発明は、湯流れ解析、
凝固解析に使用される境界条件を実測データを用いて適
正化することを特徴とする。このため、適正な境界条件
に基づいて湯流れ中や充填完了後の温度計算等を行える
ようになるため、鋳造のシミュレーションの精度が向上
する。
特徴を有する鋳造のシミュレーション方法によって解決
される。即ち、請求項１に記載の発明は、湯流れ解析、
凝固解析に使用される境界条件を実測データを用いて適
正化することを特徴とする。このため、適正な境界条件
に基づいて湯流れ中や充填完了後の温度計算等を行える
ようになるため、鋳造のシミュレーションの精度が向上
する。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図５に基づいて本発
明の一の実施の形態に係る鋳造のシミュレーション方法
について説明する。ここで、図１、図２は本実施の形態
に係る鋳造のシミュレーション方法を表すフローチャー
ト、図３はキャビティの模式図、図４は本実施の形態に
係る鋳造のシミュレーションで使用される測温装置の模
式図である。また、図５は鋳物の温度計算結果と実際の
温度変化とを比較したグラフである。前記測温装置１
は、図４に示されるように、鋳造のシミュレーションで
解析しようとする鋳物の形状と近似した形状のキャビテ
ィ３を備える金型２を有しており、そのキャビティ３の
成形面の所定位置にNo. １〜No. １２までの12本の熱電
対（以下、No. １熱電対〜No. １２熱電対という）が取
付けられている。そして、それぞれの熱電対からの温度
信号が制御装置４に入力され、その制御装置４によって
時間毎の温度データとして記憶される。前記記憶された
温度データは所定のタイミングで鋳造シミュレーション
を行う計算機（図示されていない）に転送される。
明の一の実施の形態に係る鋳造のシミュレーション方法
について説明する。ここで、図１、図２は本実施の形態
に係る鋳造のシミュレーション方法を表すフローチャー
ト、図３はキャビティの模式図、図４は本実施の形態に
係る鋳造のシミュレーションで使用される測温装置の模
式図である。また、図５は鋳物の温度計算結果と実際の
温度変化とを比較したグラフである。前記測温装置１
は、図４に示されるように、鋳造のシミュレーションで
解析しようとする鋳物の形状と近似した形状のキャビテ
ィ３を備える金型２を有しており、そのキャビティ３の
成形面の所定位置にNo. １〜No. １２までの12本の熱電
対（以下、No. １熱電対〜No. １２熱電対という）が取
付けられている。そして、それぞれの熱電対からの温度
信号が制御装置４に入力され、その制御装置４によって
時間毎の温度データとして記憶される。前記記憶された
温度データは所定のタイミングで鋳造シミュレーション
を行う計算機（図示されていない）に転送される。
【０００６】次に、図１〜図３に基づいて、鋳造のシミ
ュレーション方法を説明する。先ず、鋳造シミュレーシ
ョンに先立ち、測定温装置１によって鋳物の実際の温度
が測定される。即ち、前記金型２のキャビティ３に鋳造
で使用される溶湯が注入される。そして、前記溶湯の注
入開始から充填完了までの湯流れ中における所定位置の
温度がNo. １熱電対〜No. １２熱電対によって測定され
る。さらに、溶湯の充填が完了してから凝固が終了する
までの温度が同じくNo. １熱電対〜No.１２熱電対によ
って測定される。各々の熱電対からの温度信号は制御装
置４に入力されて時間毎（湯流れ中はΔｔｆ毎、溶湯充
填後はΔｔｈ毎）の温度データとして記憶される。
ュレーション方法を説明する。先ず、鋳造シミュレーシ
ョンに先立ち、測定温装置１によって鋳物の実際の温度
が測定される。即ち、前記金型２のキャビティ３に鋳造
で使用される溶湯が注入される。そして、前記溶湯の注
入開始から充填完了までの湯流れ中における所定位置の
温度がNo. １熱電対〜No. １２熱電対によって測定され
る。さらに、溶湯の充填が完了してから凝固が終了する
までの温度が同じくNo. １熱電対〜No.１２熱電対によ
って測定される。各々の熱電対からの温度信号は制御装
置４に入力されて時間毎（湯流れ中はΔｔｆ毎、溶湯充
填後はΔｔｈ毎）の温度データとして記憶される。
【０００７】鋳造シミュレーションは汎用計算機（ＩＢ
Ｍ５９０）を使用して行われる。先ず、鋳造品の解決し
ようとする部分の断面形状を入力し、微小要素に分割し
てモデルを作る（図１のステップ１０１及び図３参
照）。次に、時間ｔを零にしてから（ステップ１０
２）、計算終了時間ｔｅ及び時間ステップ幅Δｔ等を入
力する。また、密度ρ、比熱Ｃｐ、熱伝導率λ、粘性係
数等の鋳物、鋳型、空気の物性値を入力する。さらに、
鋳物と鋳型との間の熱伝達率Ｈｔや流入口の流速等の境
界条件及び鋳物、鋳型、空気の温度等の初期条件を入力
する（ステップ１０３）。また、差分法における解が安
定するように熱計算のタイムステップΔｔｈを計算する
（ステップ１０４）。
Ｍ５９０）を使用して行われる。先ず、鋳造品の解決し
ようとする部分の断面形状を入力し、微小要素に分割し
てモデルを作る（図１のステップ１０１及び図３参
照）。次に、時間ｔを零にしてから（ステップ１０
２）、計算終了時間ｔｅ及び時間ステップ幅Δｔ等を入
力する。また、密度ρ、比熱Ｃｐ、熱伝導率λ、粘性係
数等の鋳物、鋳型、空気の物性値を入力する。さらに、
鋳物と鋳型との間の熱伝達率Ｈｔや流入口の流速等の境
界条件及び鋳物、鋳型、空気の温度等の初期条件を入力
する（ステップ１０３）。また、差分法における解が安
定するように熱計算のタイムステップΔｔｈを計算する
（ステップ１０４）。
【０００８】次に、クーラン数条件に基づいて湯流れの
タイムステップΔｔｆ1 の計算を行い、注湯開始時間
（ｔ＝０）にΔｔｆ1 時間を加算して注湯開始からΔｔ
ｆ1 時間経過した状態（図３（Ａ）参照）にする（ステ
ップ１０５、１０６）。ここで、クーラン数条件とは、
クーラン数（Ｃ）＝ｕ×Δｔｆ1 ÷Δｘ＜１、即ち、ク
ーラン数（Ｃ）を１以下に抑えるようにΔｔｆ1 を決定
することをいう。なお、ｕはＸ方向の速度、ΔｘはＸ方
向のメッシュサイズを表している。これは、流速ｕの流
体が時間Δｔｆ1 の間に移動する距離がΔｘ以下、即
ち、１タイムステップ間にメッシュサイズ（Δｘ）を超
えないことに対応するためである。なお、Ｙ方向、Ｚ方
向についても同様の計算を行い、実際はそれらの最小値
をΔｔｆ1 とする。そして、この状態における湯流れ中
のそれぞれの微小要素について圧力計算及び速度計算を
行う（ステップ１０７）。ここで、圧力計算及び速度計
算は最近の湯流れ解析で主流となっているＳＯＬＡ法
（Solution Algorithm 法) を使用して行う。なお、Ｓ
ＯＬＡ法とは流体の運動方程式を用いて速度の予測値を
計算し、連続の式を満足させながら圧力と速度の修正量
を反復的に求める方法である。
タイムステップΔｔｆ1 の計算を行い、注湯開始時間
（ｔ＝０）にΔｔｆ1 時間を加算して注湯開始からΔｔ
ｆ1 時間経過した状態（図３（Ａ）参照）にする（ステ
ップ１０５、１０６）。ここで、クーラン数条件とは、
クーラン数（Ｃ）＝ｕ×Δｔｆ1 ÷Δｘ＜１、即ち、ク
ーラン数（Ｃ）を１以下に抑えるようにΔｔｆ1 を決定
することをいう。なお、ｕはＸ方向の速度、ΔｘはＸ方
向のメッシュサイズを表している。これは、流速ｕの流
体が時間Δｔｆ1 の間に移動する距離がΔｘ以下、即
ち、１タイムステップ間にメッシュサイズ（Δｘ）を超
えないことに対応するためである。なお、Ｙ方向、Ｚ方
向についても同様の計算を行い、実際はそれらの最小値
をΔｔｆ1 とする。そして、この状態における湯流れ中
のそれぞれの微小要素について圧力計算及び速度計算を
行う（ステップ１０７）。ここで、圧力計算及び速度計
算は最近の湯流れ解析で主流となっているＳＯＬＡ法
（Solution Algorithm 法) を使用して行う。なお、Ｓ
ＯＬＡ法とは流体の運動方程式を用いて速度の予測値を
計算し、連続の式を満足させながら圧力と速度の修正量
を反復的に求める方法である。
【０００９】このようにしてそれぞれの微小要素におけ
る速度が計算されると、速度計算の結果をエネルギー方
程式〔式１〕に代入し、熱伝導と流体の流入及び流出に
よる熱移動を考慮してそれぞれの微小要素内の温度計算
を行う（ステップ１０８）。ここで、前記エネルギー方
程式は ρ×Cp×( ∂T ／∂t ＋u ∂T ／∂x ＋v ∂T ／∂y ＋w ∂T ／∂z) ＝λ×( ∂2T／∂x2＋∂2T／∂y2＋∂2T／∂z2) ＋Ｌ …〔式１〕 で表される。〔式１〕において、ρは溶湯の密度、Cpは
溶湯の定圧比熱、T は溶湯の温度、λは溶湯の熱伝導
率、Ｌは凝固潜熱である。また、u,v,w は速度の x,y,z
軸成分である。
る速度が計算されると、速度計算の結果をエネルギー方
程式〔式１〕に代入し、熱伝導と流体の流入及び流出に
よる熱移動を考慮してそれぞれの微小要素内の温度計算
を行う（ステップ１０８）。ここで、前記エネルギー方
程式は ρ×Cp×( ∂T ／∂t ＋u ∂T ／∂x ＋v ∂T ／∂y ＋w ∂T ／∂z) ＝λ×( ∂2T／∂x2＋∂2T／∂y2＋∂2T／∂z2) ＋Ｌ …〔式１〕 で表される。〔式１〕において、ρは溶湯の密度、Cpは
溶湯の定圧比熱、T は溶湯の温度、λは溶湯の熱伝導
率、Ｌは凝固潜熱である。また、u,v,w は速度の x,y,z
軸成分である。
【００１０】このようにしてそれぞれの微小要素内の温
度計算が終了すると、図３に示されるNo. １熱電対の温
度データとそのNo. １熱電対の位置に対応する微小要素
I の温度計算結果（以下、解析温度という）とを比較す
る。また、No. ２熱電対の温度データとそのNo. ２熱電
対の位置に対応する微小要素IIの解析温度とを比較す
る。同様に、No. ３〜No. １２熱電対の各々の温度デー
タとNo. ３〜No. １２熱電対の位置に対応する微小要素
III 〜微小要素XII の各々の解析温度とを比較する（ス
テップ１０９）。そして、No. １熱電対の温度データと
微小要素I の解析温度との差が許容範囲（1 ℃) 内にな
ければ（ステップ１１０ No）、ステップ１１３で解析
温度が実温度（温度データ）よりも高いか否かを判定す
る。
度計算が終了すると、図３に示されるNo. １熱電対の温
度データとそのNo. １熱電対の位置に対応する微小要素
I の温度計算結果（以下、解析温度という）とを比較す
る。また、No. ２熱電対の温度データとそのNo. ２熱電
対の位置に対応する微小要素IIの解析温度とを比較す
る。同様に、No. ３〜No. １２熱電対の各々の温度デー
タとNo. ３〜No. １２熱電対の位置に対応する微小要素
III 〜微小要素XII の各々の解析温度とを比較する（ス
テップ１０９）。そして、No. １熱電対の温度データと
微小要素I の解析温度との差が許容範囲（1 ℃) 内にな
ければ（ステップ１１０ No）、ステップ１１３で解析
温度が実温度（温度データ）よりも高いか否かを判定す
る。
【００１１】前記解析温度が温度データよりも高い場合
には（ステップ１１３ Yes ）、温度計算で使用された
微小要素I における熱伝達率Ｈｔを一定量だけ増加させ
る（ステップ１１４）。ここで、熱伝達率Ｈｔは鋳型と
鋳物との接触状態によって決定され、この熱伝達率Ｈｔ
が大きいほど熱の伝達が良くなる。したがって、解析温
度が温度データよりも高い場合には計算で使用された熱
伝達率Ｈｔが実際の熱伝達率より小さいと考えられるた
め、ステップ１１４で熱伝達率Ｈｔを増加させるもので
ある。逆に、前記解析温度が温度データよりも低い場合
には（ステップ１１３ No）、ステップ１１５で微小要
素I における熱伝達率Ｈｔを一定量だけ減少させる。
には（ステップ１１３ Yes ）、温度計算で使用された
微小要素I における熱伝達率Ｈｔを一定量だけ増加させ
る（ステップ１１４）。ここで、熱伝達率Ｈｔは鋳型と
鋳物との接触状態によって決定され、この熱伝達率Ｈｔ
が大きいほど熱の伝達が良くなる。したがって、解析温
度が温度データよりも高い場合には計算で使用された熱
伝達率Ｈｔが実際の熱伝達率より小さいと考えられるた
め、ステップ１１４で熱伝達率Ｈｔを増加させるもので
ある。逆に、前記解析温度が温度データよりも低い場合
には（ステップ１１３ No）、ステップ１１５で微小要
素I における熱伝達率Ｈｔを一定量だけ減少させる。
【００１２】同様に、No. ２〜No. １２熱電対の温度デ
ータとそれに対応する微小要素II〜XII の解析温度との
差が許容範囲内になければ（ステップ１１０ No）、ス
テップ１１３で解析温度が温度データよりも高いか否か
を判定し、前述のように温度データに対する解析温度の
高低から微小要素II〜XII における熱伝達率Ｈｔを一定
量だけ増減させる。次に、増減させた微小要素I 〜XII
における熱伝達率Ｈｔを使用して再びそれぞれの微小要
素内の温度計算を行い、その温度計算結果（解析温度）
とNo. １〜No. １２熱電対の温度データとを比較する
（ステップ１０８、ステップ１０９）。そして、前記解
析温度と温度データとの差が許容範囲内になければ、前
述のように温度データに対する解析温度の高低から微小
要素I 〜XII における熱伝達率Ｈｔを増減させる（ステ
ップ１１３、ステップ１１４，１１５）。
ータとそれに対応する微小要素II〜XII の解析温度との
差が許容範囲内になければ（ステップ１１０ No）、ス
テップ１１３で解析温度が温度データよりも高いか否か
を判定し、前述のように温度データに対する解析温度の
高低から微小要素II〜XII における熱伝達率Ｈｔを一定
量だけ増減させる。次に、増減させた微小要素I 〜XII
における熱伝達率Ｈｔを使用して再びそれぞれの微小要
素内の温度計算を行い、その温度計算結果（解析温度）
とNo. １〜No. １２熱電対の温度データとを比較する
（ステップ１０８、ステップ１０９）。そして、前記解
析温度と温度データとの差が許容範囲内になければ、前
述のように温度データに対する解析温度の高低から微小
要素I 〜XII における熱伝達率Ｈｔを増減させる（ステ
ップ１１３、ステップ１１４，１１５）。
【００１３】このような処理を繰り返し実行することに
より温度データと解析温度との差が許容範囲内に納まる
と（ステップ１１０ Yes ）、微小要素I 〜XII におけ
る解析温度の計算に使用されたそれぞれの熱伝達率Ｈｔ
を記憶する（ステップ１１１）。次に、圧力計算及び速
度計算の結果から充填完了か否かを判定し（ステップ１
１２）、充填が完了していなければ処理をステップ１０
５に戻す。なお、現段階では注湯開始（ｔ＝０）からΔ
ｔｆ1 時間経過しただけであるため、充填は完了してい
ない。
より温度データと解析温度との差が許容範囲内に納まる
と（ステップ１１０ Yes ）、微小要素I 〜XII におけ
る解析温度の計算に使用されたそれぞれの熱伝達率Ｈｔ
を記憶する（ステップ１１１）。次に、圧力計算及び速
度計算の結果から充填完了か否かを判定し（ステップ１
１２）、充填が完了していなければ処理をステップ１０
５に戻す。なお、現段階では注湯開始（ｔ＝０）からΔ
ｔｆ1 時間経過しただけであるため、充填は完了してい
ない。
【００１４】次に、再び湯流れのタイムステップΔｔｆ
2 の計算を行い、この時間Δｔｆ2を加算して注湯開始
からΔｔｆ1 ＋Δｔｆ2 時間経過した状態（図３（Ｂ）
参照）にする（ステップ１０５、１０６）。そして、こ
の状態における湯流れ中のそれぞれの微小要素について
圧力計算、速度計算及び温度計算を行う（ステップ１０
７、ステップ１０８）。そして、温度計算により得られ
た微小要素I 〜XII における解析温度とNo. １〜No. １
２熱電対の温度データとを比較し（ステップ１０９）、
前述のように、解析温度と温度データとの差が許容範囲
内に納まるように微小要素I 〜XII における熱伝達率Ｈ
ｔを一定量づつ修正し（ステップ１１０、ステップ１１
３〜ステップ１０９）、修正後のそれぞれの熱伝達率Ｈ
ｔを記憶する（ステップ１１１）。
2 の計算を行い、この時間Δｔｆ2を加算して注湯開始
からΔｔｆ1 ＋Δｔｆ2 時間経過した状態（図３（Ｂ）
参照）にする（ステップ１０５、１０６）。そして、こ
の状態における湯流れ中のそれぞれの微小要素について
圧力計算、速度計算及び温度計算を行う（ステップ１０
７、ステップ１０８）。そして、温度計算により得られ
た微小要素I 〜XII における解析温度とNo. １〜No. １
２熱電対の温度データとを比較し（ステップ１０９）、
前述のように、解析温度と温度データとの差が許容範囲
内に納まるように微小要素I 〜XII における熱伝達率Ｈ
ｔを一定量づつ修正し（ステップ１１０、ステップ１１
３〜ステップ１０９）、修正後のそれぞれの熱伝達率Ｈ
ｔを記憶する（ステップ１１１）。
【００１５】このような処理（ステップ１０５〜ステッ
プ１１２）を注湯開始（ｔ＝０）から充填が完了（ｔ＝
Δｔｆ1 ＋Δｔｆ2 ＋…＋Δｔｆn 図３（Ｄ）参照）
するまで繰り返し実行し、時間Δｔｆ1 … n毎の微小要
素I 〜XII における適正な熱伝達率Ｈｔを記憶する。そ
して、ステップ１１２で充填完了と判定されると、処理
は図２のステップ１１６に進む。
プ１１２）を注湯開始（ｔ＝０）から充填が完了（ｔ＝
Δｔｆ1 ＋Δｔｆ2 ＋…＋Δｔｆn 図３（Ｄ）参照）
するまで繰り返し実行し、時間Δｔｆ1 … n毎の微小要
素I 〜XII における適正な熱伝達率Ｈｔを記憶する。そ
して、ステップ１１２で充填完了と判定されると、処理
は図２のステップ１１６に進む。
【００１６】ステップ１１６では充填完了時間（ｔ＝Δ
ｔｆ1 ＋Δｔｆ2 ＋…＋Δｔｆn ）に熱のタイムステッ
プΔｔｈ時間を加算して充填完了からΔｔｈ時間経過し
た状態にする。次に、充填完了からΔｔｈ時間経過時の
温度計算を行う（ステップ１１７）。充填完了後は熱の
移流は考えなくても良いため、〔式１〕の熱移流項 (u
∂T ／∂x ＋v ∂T ／∂y ＋w ∂T ／∂z)を除いた式、
即ち、 ρ×Cp×( ∂T ／∂t ) ＝λ×( ∂2T／∂x2＋∂2T／∂y2＋∂2T／∂z2) ＋Ｌ …〔式２〕 を利用して温度計算を行う。
ｔｆ1 ＋Δｔｆ2 ＋…＋Δｔｆn ）に熱のタイムステッ
プΔｔｈ時間を加算して充填完了からΔｔｈ時間経過し
た状態にする。次に、充填完了からΔｔｈ時間経過時の
温度計算を行う（ステップ１１７）。充填完了後は熱の
移流は考えなくても良いため、〔式１〕の熱移流項 (u
∂T ／∂x ＋v ∂T ／∂y ＋w ∂T ／∂z)を除いた式、
即ち、 ρ×Cp×( ∂T ／∂t ) ＝λ×( ∂2T／∂x2＋∂2T／∂y2＋∂2T／∂z2) ＋Ｌ …〔式２〕 を利用して温度計算を行う。
【００１７】このようにしてそれぞれの微小要素内の温
度計算が終了すると、湯流れ中の場合と同様にNo. １熱
電対の温度データと微小要素I の解析温度とを比較す
る。また、No. ２熱電対の温度データと微小要素IIの解
析温度とを比較する。同様に、No. ３〜No. １２熱電対
の各々の温度データと微小要素III 〜XII の各々の解析
温度とを比較する（ステップ１１８）。そして、No. １
〜No. １２熱電対の各々の温度データと微小要素I 〜XI
I の各々の解析温度との差が許容範囲内になければ（ス
テップ１１９ No）、ステップ１２２で解析温度が温度
データよりも高いか否かを判定する。
度計算が終了すると、湯流れ中の場合と同様にNo. １熱
電対の温度データと微小要素I の解析温度とを比較す
る。また、No. ２熱電対の温度データと微小要素IIの解
析温度とを比較する。同様に、No. ３〜No. １２熱電対
の各々の温度データと微小要素III 〜XII の各々の解析
温度とを比較する（ステップ１１８）。そして、No. １
〜No. １２熱電対の各々の温度データと微小要素I 〜XI
I の各々の解析温度との差が許容範囲内になければ（ス
テップ１１９ No）、ステップ１２２で解析温度が温度
データよりも高いか否かを判定する。
【００１８】前記解析温度が温度データよりも高い場合
には（ステップ１２２ Yes ）、解析温度の計算に使用
された熱伝達率Ｈｔを一定量だけ増加させる（ステップ
１２３）。また、前記解析温度が温度データよりも低い
場合には（ステップ１２２No）、解析温度の計算に使用
された熱伝達率Ｈｔを一定量だけ減少させる（ステップ
１２４）。
には（ステップ１２２ Yes ）、解析温度の計算に使用
された熱伝達率Ｈｔを一定量だけ増加させる（ステップ
１２３）。また、前記解析温度が温度データよりも低い
場合には（ステップ１２２No）、解析温度の計算に使用
された熱伝達率Ｈｔを一定量だけ減少させる（ステップ
１２４）。
【００１９】このような処理を繰り返し実行することに
より温度データと解析温度との差が許容範囲内に納まる
と（ステップ１１９ Yes ）、微小要素I 〜XII におけ
る解析温度の計算に使用されたそれぞれの熱伝達率Ｈｔ
を記憶する（ステップ１２０）。次に、ステップ１０３
で入力された計算終了時間ｔｅから計算終了か否かを判
定し、計算終了時間でなければ処理をステップ１１６に
戻す。なお、現段階では充填完了からΔｔｈ時間経過し
ただけであるため、計算は終了しない。
より温度データと解析温度との差が許容範囲内に納まる
と（ステップ１１９ Yes ）、微小要素I 〜XII におけ
る解析温度の計算に使用されたそれぞれの熱伝達率Ｈｔ
を記憶する（ステップ１２０）。次に、ステップ１０３
で入力された計算終了時間ｔｅから計算終了か否かを判
定し、計算終了時間でなければ処理をステップ１１６に
戻す。なお、現段階では充填完了からΔｔｈ時間経過し
ただけであるため、計算は終了しない。
【００２０】次に、ステップ１１６でΔｔｈ時間を加算
して充填開始から2 ×Δｔｈ時間経過した状態にし、こ
の状態におけるそれぞれの微小要素について温度計算を
行う（ステップ１１７）。そして、温度計算により得ら
れた解析温度と温度データとを比較し（ステップ１１
８）、前述のように、解析温度と温度データとの差が許
容範囲内に納まるように微小要素I 〜XII における熱伝
達率Ｈｔをそれぞれ一定量づつ修正しながら（ステップ
１１９、ステップ１２２〜ステップ１１８）、修正後の
熱伝達率Ｈｔを記憶する（ステップ１２０）。このよう
な処理（ステップ１１６〜ステップ１２１）を充填完了
（ｔ＝Δｔｆ1 ＋Δｔｆ2 ＋…＋Δｔｆn ）から計算終
了時間（ｔｅ＝ｔ＋ｍ×Δｔｈ）まで繰り返し実行し、
時間Δｔｈ毎の微小要素I 〜XII における適正な熱伝達
率Ｈｔを記憶する。そして、ステップ１２１において計
算終了と判定された時点で鋳造シミュレーションを終了
する。
して充填開始から2 ×Δｔｈ時間経過した状態にし、こ
の状態におけるそれぞれの微小要素について温度計算を
行う（ステップ１１７）。そして、温度計算により得ら
れた解析温度と温度データとを比較し（ステップ１１
８）、前述のように、解析温度と温度データとの差が許
容範囲内に納まるように微小要素I 〜XII における熱伝
達率Ｈｔをそれぞれ一定量づつ修正しながら（ステップ
１１９、ステップ１２２〜ステップ１１８）、修正後の
熱伝達率Ｈｔを記憶する（ステップ１２０）。このよう
な処理（ステップ１１６〜ステップ１２１）を充填完了
（ｔ＝Δｔｆ1 ＋Δｔｆ2 ＋…＋Δｔｆn ）から計算終
了時間（ｔｅ＝ｔ＋ｍ×Δｔｈ）まで繰り返し実行し、
時間Δｔｈ毎の微小要素I 〜XII における適正な熱伝達
率Ｈｔを記憶する。そして、ステップ１２１において計
算終了と判定された時点で鋳造シミュレーションを終了
する。
【００２１】このようにして、鋳造シミュレーション中
に記憶された時間Δｔｆ1 … n毎及び時間Δｔｈ毎の各
微小要素I 〜XII における熱伝達率Ｈｔは、次回から行
われる鋳造シミュレーションの温度解析において使用さ
れる。図５は、上記したように時間Δｔｆ1 … n毎及び
時間Δｔｈ毎に適正な熱伝達率Ｈｔを使用した場合にお
ける温度解析値と、従来のように初期設定された熱伝
達率Ｈｔを使用した場合における温度解析値とを、微
小要素I において実測値（No. １熱電対の温度データ）
と比較したグラフである。なお、温度解析値と温度
解析値とを、微小要素II〜XII において実測値（温度
データ）と比較したグラフも図５とほぼ同じ形状とな
る。このように、本実施の形態では実測値（温度デー
タ）を用いて境界条件である熱伝達率Ｈｔを適正化して
いるため、その熱伝達率Ｈｔを使用することにより湯流
れ中や充填完了後の鋳物の温度計算を高精度で行えるよ
うになる。
に記憶された時間Δｔｆ1 … n毎及び時間Δｔｈ毎の各
微小要素I 〜XII における熱伝達率Ｈｔは、次回から行
われる鋳造シミュレーションの温度解析において使用さ
れる。図５は、上記したように時間Δｔｆ1 … n毎及び
時間Δｔｈ毎に適正な熱伝達率Ｈｔを使用した場合にお
ける温度解析値と、従来のように初期設定された熱伝
達率Ｈｔを使用した場合における温度解析値とを、微
小要素I において実測値（No. １熱電対の温度データ）
と比較したグラフである。なお、温度解析値と温度
解析値とを、微小要素II〜XII において実測値（温度
データ）と比較したグラフも図５とほぼ同じ形状とな
る。このように、本実施の形態では実測値（温度デー
タ）を用いて境界条件である熱伝達率Ｈｔを適正化して
いるため、その熱伝達率Ｈｔを使用することにより湯流
れ中や充填完了後の鋳物の温度計算を高精度で行えるよ
うになる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によると、適正な境界条件に基づ
いて湯流れ中や充填完了後の温度計算等を行えるように
なるため、鋳造のシミュレーションの精度が向上する。
いて湯流れ中や充填完了後の温度計算等を行えるように
なるため、鋳造のシミュレーションの精度が向上する。
【図１】本発明の一の実施の形態に係る鋳造のシミュレ
ーション方法を表すフローチャートである。
ーション方法を表すフローチャートである。
【図２】本発明の一の実施の形態に係る鋳造のシミュレ
ーション方法を表すフローチャートである。
ーション方法を表すフローチャートである。
【図３】キャビティ内の模式図である。
【図４】本発明の一の実施の形態に係る鋳造のシミュレ
ーションで使用される測温装置の模式図である。
ーションで使用される測温装置の模式図である。
【図５】温度解析値と実測値とを比較したグラフであ
る。
る。
２ 金型 ３ キャビティ ４ 制御装置 No. １〜No. １２ 熱電対
Claims (1)
- 【請求項１】 湯流れ解析、凝固解析に使用される境界
条件を実測データを用いて適正化することを特徴とする
鋳造のシミュレーション方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8141581A JPH09323139A (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | 鋳造のシミュレーション方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8141581A JPH09323139A (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | 鋳造のシミュレーション方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09323139A true JPH09323139A (ja) | 1997-12-16 |
Family
ID=15295330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8141581A Pending JPH09323139A (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | 鋳造のシミュレーション方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09323139A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005279776A (ja) * | 2004-03-01 | 2005-10-13 | Nissan Motor Co Ltd | 鋳造品の凝固解析方法 |
| JP2012531311A (ja) * | 2009-07-03 | 2012-12-10 | マグマ ギエッセレイテクノロジ ゲーエムベーハー | プロセスのシミュレーション方法及び装置、並びに該方法を実行するコンピュータ・プログラム・コードを含むコンピュータ読取可能媒体 |
-
1996
- 1996-06-04 JP JP8141581A patent/JPH09323139A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005279776A (ja) * | 2004-03-01 | 2005-10-13 | Nissan Motor Co Ltd | 鋳造品の凝固解析方法 |
| JP4729943B2 (ja) * | 2004-03-01 | 2011-07-20 | 日産自動車株式会社 | 鋳造品の凝固解析方法 |
| JP2012531311A (ja) * | 2009-07-03 | 2012-12-10 | マグマ ギエッセレイテクノロジ ゲーエムベーハー | プロセスのシミュレーション方法及び装置、並びに該方法を実行するコンピュータ・プログラム・コードを含むコンピュータ読取可能媒体 |
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