在所有模拟软件中,其结构大致都包括前处理(几何模型设定)、网格划分、参数设定、计算(流动场、温度场、应力场)、后处理和数据库等模块。
(1)前处理 前处理的任务主要是处理几何模型,通过自身三维建模功能,或者通过数据接口,导入压铸模各功能模块、铸件、浇注系统等,分别标识,进行装配。还可以设定排气道,设置示踪粒子、虚拟热电偶等。
(2)网格划分 对充型、凝固过程及应力应变进行数值计算,首先要对计算域进行离散化处理,即划分网格。有些软件将网格划分与前处理放在一起。由于网格划分的结果将直接影响模拟精度以及运算时间,比较重要;而且,将复杂的压铸零件、模具等剖分出合适的网格是个难点。所以将网格划分单独作为一个模块是必要的。
网格剖分时需要选择适当的网格尺寸,薄壁处网格需要加密,尺寸小;厚大部位可以适当放大网格尺寸,得到相当稀疏的网格,从而控制网格总数。另外,为了提高计算精度,六面体的网格相对比较好;相邻网格的尺寸变化不宜太大;单个网格的各个轴向尺寸比不宜过大,防止出现针状网格。在网格划分结束后,需要检查一下网格质量,保证网格剖分正确有效。(www.daowen.com)
(3)参数设定及计算 在网格处理完毕后,即可设定合金液、模具、冷却系统等的参数,包括材料、初始温度等信息;不同材料之间的热传导系数,与空气及周边环境的传热条件;压铸机的选择,一、二级压射的速度大小及转换点设定;p-Q2图校核;整个压射周期的动作设定,包括动、定模、抽芯块的开合模顺序,涂料喷涂过程,冷却系统的开闭时间等;对于压铸等连续生产过程,需要了解经过多次循环后,模具达到热平衡后金属液在模具内的充型、凝固状况,此时的模具温度分布是型腔表面温度较高,而周边温度低的状况,无法直接设定,需要软件经过多个循环过程的计算,自动形成,所以需要设定多个循环过程;最后,一般软件均需要设定存储充型、凝固过程中的节点数据,如每隔5%存储一个结果。
(4)后处理 计算机模拟的结果是一堆电脑数据,需要后处理将这些庞大的数据翻译成流动场、温度场、应力场以及缺陷数据图片。一般通过对数据的可视化处理,以计算机图形、视频的方式,直观、方便查看模拟结果,包括线图、二维图形、三维图形以及动画等形式。用到的技术有旋转、剖视、透视等,这些技术可组合运用,方便追踪、查看计算域内各处的温度、速度、压力和应力情况。
(5)数据库 数据库也是模拟软件的重要部分。数据库可包含各种金属材料的热物性特性参数;各种材料间的热传导系数;甚至压铸机的相关参数;以及一些重要的经验数据。一般,模拟软件还可以对数据库进行编辑,增加或自建数据库,方便使用者丰富数据库。
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