振动铸造中型腔内金属液流动的数值模拟研究

发布时间：2016-08-04 21:04

  本文关键词：振动铸造中型腔内金属液流动的数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

《广州大学》 2013年

振动铸造中型腔内金属液流动的数值模拟研究

冯均明  

【摘要】：在铸造生产中，振动工况是一种重要的铸造工艺方法，可改善铸件内部晶粒结构，提高铸件力学性能。铸造充型数值模拟技术是近几年来数值仿真领域研究的热点和前沿。本文采用耦合动网格模型与VOF模型的动态气液两相流模拟方法，进行振动铸造充型过程的数值模拟分析，优化了振动工艺参数、优化了铸件结构，，并基于耦合动网格、VOF模型和流固耦合模型的动态气液两相流固模拟方法进行了锁模力的分析，为振动铸造生产提供了参考数据。 采用耦合动网格、气液两相流的方法，实现振动铸造充型数值模拟，模拟充型过程中金属液的流动状态，并利用水力学相似原理，设计了振动水力模拟实验方案，得到实验结果与数值计算结果一致，表明数值模拟方法可以准确处理振动铸造充型过程中的复杂界面变化。 利用典型铸件模型，以铸造充型时间、壁面压力和壁面剪切应力作为评价指标，对振动频率、振动幅值、振动方向进行工艺参数优化。依据正交实验表，设计了16组数值实验振动方案，采用权矩阵分析方法确定最优振动铸造方案，其最优振动工况参数为：频率为30Hz，幅值为0.3mm，振动方向为与水平方向成45°。以异形叶轮进行铸造充型的振动工况优化，并根据前后结果对比，得出优化后的充型结果较良好，验证最优振动铸造方案的可行性。 根据最优振动铸造方案，对汽车制动器支架和搅拌轮进行振动铸造充型数值模拟，发现在制动器安装孔附近的尖角出现充型不完全的情况，发现在搅拌轮叶片的角边位置和主轴安装孔的凸台位置出现充型不完全的情况。对原模型进行结构优化并进行振动充型模拟，最终确定了支架和搅拌轮的优化方案。 采用耦合动网格、气液两相流、单向流固耦合的方法，进行叶轮和模具的流固耦合仿真。首先对叶轮铸件进行铸造充型数值模拟，并且提取充型过程中型腔壁面压力，对模具进行瞬态动力学分析，以及保压阶段模具的静力分析，最终确定铸造充型过程中模具最小的锁模力。

【关键词】：
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG249.9
【目录】：

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本文编号：85034