船用桨毂体铸造方案的计算机优化设计

发布时间：2016-07-22 10:01

  本文关键词：船用桨毂体铸造方案的计算机优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

《大连理工大学》 2014年

船用桨毂体铸造方案的计算机优化设计

李佳  

【摘要】：船用桨毂体是调距螺旋桨装置的核心部件之一,它既是推进功率的承载部件,又是调距的最终执行机构。船用桨毂体具有外形尺寸大、壁薄、结构复杂等特点,仅依靠实验手段研究其铸造工艺较为困难,利用数值模拟手段可以对桨毂体的铸造过程进行有效研究。本课题运用有限元方法对重力铸造、离心铸造和低压铸造三种工艺方案的铸造过程进行数值模拟,并结合铸造实验,得到船用桨毂体的最佳铸造方案。 基于对铸件充型和凝固过程的数学描述,应用ProCAST有限元软件完成对三种铸造工艺方案的充型和凝固过程数值模拟研究。三种铸造方案的浇注温度都为1110℃。重力铸造、离心铸造和低压铸造的铸型预热温度分别为100℃,30℃和600℃。低压铸造的压力曲线根据帕斯卡原理制定。离心铸造的离心转速为150r/min。 与数值模拟的相关参数相一致,进行了相关的铸造实验。利用测温装置测得实验中铸件的凝固曲线,应用反算法求解三种铸造方案的铸件/铸型界面换热系数。通过不断将实测凝固曲线和模拟凝固曲线进行比对,调整界面换热系数值使得模拟凝固曲线与实测凝固曲线趋于一致,得到重力铸造、离心铸造和低压铸造的界面换热系数分别为：800,1000,3500W·m-2K-1。 流场计算结果表明,重力铸造、离心铸造和低压铸造三种铸造方案的充型过程都非常平稳,均适合生产高质量的船用桨毂体铸件。温度场计算结果表明,重力铸造下的铸件没有实现顺序凝固,冒口对铸件的补缩通道被阻碍；低压铸造下的浇注系统对铸件的补缩通道也被阻塞；而离心铸造下的铸件实现了自下而上的顺序凝固,冒口中的熔体可以很好的补缩铸件。因此,选择离心铸造方案制备高致密度、高质量的桨毂体。 对离心铸造制备桨毂体的缺陷进行分析,确定了制备桨毂体的最佳工艺参数。研究了浇注温度、铸型预热温度和离心转速对铸件内的缩松缺陷的影响。得到制备桨毂体的最佳工艺参数为：过热度50℃,铸型预热温度300℃,离心转速150r/min。

【关键词】：
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U671.3;TG24
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 薛红军;谢清程;周剑平;易小冬;;某型调距桨装置桨毂强度有限元分析研究[J];船舶工程;2007年01期

2 苏彦庆;叶喜葱;郭景杰;傅恒志;;TiAl基合金金属型真空吸铸成形方法研究(英文)[J];稀有金属材料与工程;2009年09期

3 杨辰;王晓军;胡举喜;王磊;李云龙;;调距桨桨毂机构静强度的有限元仿真分析[J];船舶工程;2012年05期

4 骆栋铨;;国内调距桨概况[J];江苏船舶;1981年01期

5 杨院生，刘清民，焦育宁，葛云龙，胡壮麒;液态金属电磁离心凝固的力场分析[J];金属学报;1994年17期

6 ;Application of inverse method to estimation of boundary conditions during investment casting simulation[J];Acta Metallurgica Sinica(English Letters);2009年06期

7 贾良荣,熊守美,冯伟明,柳百成;压力铸造充型过程流动与传热数值模拟的研究[J];清华大学学报(自然科学版);2001年02期

8 万柳军;张辉;荆涛;;低压铸造汽车轮毂充型过程数值模拟研究[J];热加工工艺;2005年12期

9 陈宗民;;汽车壳体低压铸造工艺与模具设计[J];热加工工艺;2008年01期

10 张辉;万柳军;荆涛;;汽车轮毂低压铸造凝固过程模拟研究[J];特种铸造及有色合金;2006年07期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 贾丽敏;TC4合金立式离心充型凝固行为研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴岳壹;王进华;费良军;沈建明;陈敏;陈耘;周灵展;朱秀荣;;铸造成型局部加压补缩控制系统设计和应用实例[J];兵器材料科学与工程;2010年03期

2 马欣宇;范云波;陈敏;余艳;朱秀荣;侯立群;;前缸盖的间接挤压铸造技术研究[J];兵器材料科学与工程;2010年03期

3 孙长敬,褚家如;基于MEMS技术的微流体混合器及相关技术[J];微纳电子技术;2004年05期

4 覃文洁;胡春光;郭良平;左正兴;;近壁面网格尺寸对湍流计算的影响[J];北京理工大学学报;2006年05期

5 李静,姜曼松;DPIV对圆柱绕流的研究及运动参考坐标系的转换[J];船舶;2004年02期

6 陈瑶;;应用于喷水推进器的流量传感器数值仿真[J];传感器与微系统;2012年08期

7 肖亚航;雷改丽;傅敏士;;材料成形计算机模拟的研究现状及展望[J];材料导报;2005年06期

8 张舒娟;侯华;杨晶;毛红奎;;充型过程的数值模拟技术[J];材料导报;2007年03期

9 谢洪吉;李嘉荣;金海鹏;刘世忠;熊继春;;DD6单晶高温合金导向叶片定向凝固过程数值模拟[J];材料工程;2011年11期

10 历长云;崔红保;许磊;王狂飞;吴士平;傅恒志;;立式离心场下钛合金熔体充填过程数值模拟[J];材料科学与工艺;2010年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张光胜;孙宇峰;冒国兵;;制动盘铸件的凝固模拟及铸造工艺优化[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年

2 陈冬颖;潘德江;;铝合金汽车轮毂的发展及应用前景[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年

3 赵建华;田军;;基于Procast的消失模铸造数值模拟[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年

4 贾文利;曹伟;;比热非常值对高超声速平板边界层稳定性的影响[A];力学与工程应用（第十三卷）[C];2010年

5 翟彦博;刘昌明;王开;;离心铸造制备Mg_2Si颗粒增强铝基梯度自生复合材料气缸套的组织与性能研究[A];2009重庆市铸造年会论文集[C];2009年

6 卢行乐;陈平;江术忠;辜志明;;大型铝镁合金铸件缺陷成因及解决方案[A];2009重庆市铸造年会论文集[C];2009年

7 赵建华;田军;钱翰城;;A356铝合金/金属模具界面换热特征研究[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年

8 肖海波;王开;刘昌明;陆慧兵;;铝合金盘状零件离心铸造成形过程数值模拟及试验研究[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年

9 孙丽平;赵建华;;高径比对大型钢锭质量影响的计算机模拟[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年

10 赵建华;田军;钱翰城;;A356铝合金/金属模具界面换热特征研究[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 邹华志;河网、河口及海岸整体联解数值模式及其在珠江口咸潮上溯研究的应用[D];中国海洋大学;2010年

2 张彬;高压旋喷气液同轴喷嘴射流流场理论与试验研究[D];中国地质大学（北京）;2011年

3 吴伟;Mg-Al-Nd压铸镁合金的组织性能及压铸成形过程的数值模拟[D];沈阳工业大学;2010年

4 范黎明;贯通式潜孔锤钻头反循环机理研究及结构优化[D];吉林大学;2011年

5 蒋文明;铝（镁）合金真空低压消失模壳型铸造技术基础研究[D];华中科技大学;2011年

6 程秀花;温室环境因子时空分布CFD模型构建及预测分析研究[D];江苏大学;2011年

7 韦华南;水力充填负压强制脱水研究[D];中南大学;2010年

8 曹文炅;铸造充型过程SPH方法建模及数值模拟[D];华南理工大学;2011年

9 邹茂华;离心铸造SiC颗粒局部增强铝基复合材料活塞的组织性能研究[D];重庆大学;2010年

10 李志永;太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究[D];北京工业大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张锦志;耐磨铝青铜集电靴组织性能研究及金属型模具设计[D];河南理工大学;2010年

2 高振周;煤矿井下水力冲孔快速消突的射流特性与防突机理研究[D];河南理工大学;2010年

3 吴蒙;浇注工艺对薄壁铝合金真空差压充型影响的研究[D];南昌航空大学;2010年

4 张万煌;TBD234柴油机缸内燃烧模拟及排放预测[D];哈尔滨工程大学;2010年

5 吴菲;铝合金异形件压铸成形工艺的数值模拟分析[D];华南理工大学;2010年

6 刘荣会;铝合金轮毂虚拟低压铸造过程的控制研究[D];浙江大学;2011年

7 王红利;固液两相流旋流泵的数值模拟与性能预测[D];昆明理工大学;2009年

8 卢凯芳;四风道燃烧器的结构与性能研究[D];昆明理工大学;2009年

9 赵艳平;超细卧式搅拌磨的流场模拟及其粉碎机理研究[D];昆明理工大学;2009年

10 廖光辉;气相法制备纳米二氧化硅燃烧器数值模拟研究[D];昆明理工大学;2009年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 薛红军;谢清程;周剑平;易小冬;;某型调距桨装置桨毂强度有限元分析研究[J];船舶工程;2007年01期

2 徐作霖;;钛及钛合金的发展现状与动向[J];材料导报;1988年19期

3 杨冠军;赵永庆;于振涛;周廉;;钛合金研究、加工与应用的新进展[J];材料导报;2001年10期

4 陆盘金,王定华,薛志庠,吴崇周,赵亚利,吴明昌;Ti6A14V合金细化显微组织的氢处理研究[J];材料工程;1991年03期

5 徐达鸣,王军新,孙小波,郭景杰,安阁英,贾均;Ti-6Al-4V熔模精密铸造充型及凝固过程计算机模拟[J];材料科学与工艺;1999年S1期

6 ;Mold Filling Behavior of Melts with Different Viscosity under Centrifugal Force Field[J];Journal of Materials Science & Technology;2002年02期

7 高敬,姚丽;国内外钛合金研究发展动态[J];世界有色金属;2001年02期

8 曹国鑫,林建国,孙志鹏,张永刚,陈昌麒;晶粒尺度和片层厚度对全片层γ-TiAl合金性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2000年03期

9 苏彦庆,郭景杰,贾均,丁宏升,崔红保,柳松青;TiAl基合金涡轮熔模型壳离心精密铸造[J];稀有金属材料与工程;2002年04期

10 肖树龙;陈玉勇;朱洪艳;田竟;吴宝昌;;大型复杂薄壁钛合金铸件熔模精密铸造研究现状及发展[J];稀有金属材料与工程;2006年05期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 陈玉勇;肖树龙;李宝辉;司玉锋;;铸造钛合金及钛铝系金属间化合物的研究进展及发展趋势[A];2004中国铸造活动周论文集[C];2004年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 刘东戎;TiAl合金锭凝固组织形成的数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2006年

2 隋艳伟;钛合金立式离心铸造缺陷形成与演化规律[D];哈尔滨工业大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 曾兴旺;离心铸造充型过程数值模拟的研究[D];华中科技大学;2004年

2 叶喜葱;离心压力下凝固组织形成热力学与动力学分析[D];哈尔滨工业大学;2006年

3 贾丽敏;钛合金离心精密铸造凝固组织与力学性能分析[D];哈尔滨工业大学;2006年

4 马洪亮;钛合金离心铸造充型与传热过程耦合模拟软件系统的改进[D];哈尔滨工业大学;2006年

5 李丽丽;钛合金铸造热应力有限元分析及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

6 范学燚;离心充型凝固有限元模拟及铸件—铸型界面换热系数确定[D];哈尔滨工业大学;2009年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 符寒光,邢建,赵爱民;大直径铸钢套筒的离心铸造研究[J];特种铸造及有色合金;2001年02期

2 邱以清,贾光霖,张国志,高允彦,杨洪才,王溪,杨国明;电磁离心铸造管坯缩松形成机理的探讨[J];铸造;2001年06期

3 雷建民,王广业;厚壁铸钢套管的离心铸造[J];铸造设备研究;2001年02期

4 邓学林;铸管的离心铸造[J];机械工人;2001年06期

5 郭海冰,董秀琦;强制水冷离心铸造有限元模拟中边界条件的分析[J];铸造技术;2002年03期

6 陈晔,李菁;还原罐离心铸造的表面缺陷成因及对策研究[J];铸造技术;2002年06期

7 王永云;离心铸造合金钢套筒的应用技术[J];特种铸造及有色合金;2003年03期

8 陆文龙,章安静;小口径厚壁铸管的离心铸造[J];特种铸造及有色合金;2003年05期

9 宁波,范金田;大型柴油机气缸套离心铸造[J];柴油机;2003年05期

10 刘国强;离心铸造模具设计的改进[J];内燃机配件;2003年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 肖海波;王开;刘昌明;陆慧兵;;铝合金盘状零件离心铸造成形过程数值模拟及试验研究[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年

2 潘光弟;;离心铸造解决缸口套疏松缺陷的工艺措施浅析[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年

3 肖海波;王开;刘昌明;陆慧兵;;铝合金盘状零件离心铸造成形过程数值模拟及试验研究[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年

4 王冠;薛纪二;;离心铸造国内专利技术现状研究[A];2010全国机电企业工艺年会《上海电气杯》征文论文集[C];2010年

5 肖海波;王开;刘昌明;陆慧兵;;铝合金盘状零件离心铸造成形过程数值模拟及试验研究[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年

6 杨小燕;王旗光;;大型铜蜗轮的离心铸造[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年

7 郭浩研;陈宇;;活性剂在离心铸造气缸套上的应用[A];第六届21省（市、自治区）4市铸造学术会议论文集[C];2004年

8 吴士平;张军;徐琴;郭景杰;傅恒志;;离心铸造充型及凝固过程数值模拟[A];2008中国铸造活动周论文集[C];2008年

9 E、K.иbaHbko;徐庆柏;;离心铸造的理论基础[A];第十三届21省（市、区）4市铸造会议暨第七届安徽省铸造技术大会论文集[C];2012年

10 吴士平;徐琴;薛祥;施家飞;;钛合金铸件立式离心铸造凝固组织数值模拟[A];第七届全国材料科学与图像科技学术会议论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 记者 张仲明　马鹤松;[N];泰州日报;2011年

2 王善甫;[N];大众科技报;2000年

3 记者 李修林 通讯员 王喜增 王战芹;[N];河北日报;2006年

4 记者 汤晓峰;[N];南通日报;2008年

5 全国冶金轧辊信息网秘书长 刘志昆;[N];中国冶金报;2007年

6 叶佩;[N];中国冶金报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 隋艳伟;钛合金立式离心铸造缺陷形成与演化规律[D];哈尔滨工业大学;2009年

2 翟彦博;离心铸造自生颗粒增强铝基骤变梯度功能复合材料气缸套的制备技术研究[D];重庆大学;2009年

3 张天明;电磁离心铸造高速钢组织与性能研究[D];长安大学;2013年

4 邹茂华;离心铸造SiC颗粒局部增强铝基复合材料活塞的组织性能研究[D];重庆大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 曾兴旺;离心铸造充型过程数值模拟的研究[D];华中科技大学;2004年

2 王宝臣;电磁离心铸造陶瓷颗粒增强铝基复合材料的研究[D];辽宁工程技术大学;2006年

3 张伟;离心铸造双金属复合管凝固模拟前后处理研究[D];西安建筑科技大学;2007年

4 石成芳;离心铸造铝基复合材料梯度功能盘状零件成形工艺研究[D];重庆大学;2007年

5 张军;立式离心铸造充型过程数值模拟[D];华中科技大学;2011年

6 侯耀武;42CrMo立式离心铸造环坯组织预测及控制[D];太原科技大学;2013年

7 徐耀增;电磁离心铸造热流磁耦合数值模拟[D];长安大学;2013年

8 李岗;双金属复合管离心铸造凝固过程温度场数值模拟[D];西安建筑科技大学;2007年

9 郝素斌;离心铸造复合轧辊的凝固过程模拟[D];河北科技大学;2012年

10 张培培;离心铸造管自动脱模装置的研究[D];合肥工业大学;2013年

  本文关键词：船用桨毂体铸造方案的计算机优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：74929