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1、ProCAST软件学习 主要内容 proCAST简介 一 proCAST安装及模拟流程 二 meshCAST使用 三 preCAST使用 四 一 proCAST简介 proCAST是为评价和优化铸造产品和铸造工艺而开发的专业CAE系统 在完成铸造工艺编制之前就能够对铸件在形成过程中的流场 温度场和应力场等进行模拟仿真分析并预测铸件的质量 优化铸造设备参数和工艺方案 达到缩短生产周期降低成产成本的目的 1 概述 2 proCAST功能 proCAST采用有限元方法进行模拟计算 可以进行传热计算 充型流动过程计算 热场耦合应力场计算 微观组织模拟以及缩孔缩松预测模拟 ProCAST分析模块 进行传
2、热计算 液体动的效应 计算热应力分布 精确处理单晶铸造 熔模铸造过程热辐射的计算 铸件中任何位置的热经历与晶体的形核和长大相联系 模拟出铸件各部位的显微组织 由于采用了标准化的 通用的用户界面 任何一种铸造过程都可以用同一软件ProCAST进行分析和优化 它可以用来研究设计结果 例如浇注系统 通气孔和溢流孔的位置 冒口的位置和大小等 实践证明ProCAST可以准确地模拟型腔的浇注过程 精确地描述凝固过程 可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用 2 proCAST功能 3 proCAST适用范围 1 适用铸造方法proCAST适用于砂型铸造 消失模铸造 高压 低压铸造 重力铸造 倾
3、斜浇铸 熔模铸造 壳型铸造 挤压铸造 触变铸造 触变成型 流变铸造 重力铸造 消失模 熔模铸造 压铸 各类铸造 低压铸造 离心铸造 连续铸造 触变铸造 2 适用铸造材料proCAST可以用来模拟任何合金 从钢 铁到铝基 铜基 镁基 钴基 镍基 钛基和锌基合金 以及非传统合金和聚合体 除了基本的材料数据库外 ProCAST还拥有基本合金系统的热力学数据库 这个独特的数据库使得用户可以直接输入化学成分 从而自动产生诸如液相线温度 固相线温度 潜热 比热和固相率的变化等热力学参数 4 proCAST模拟分析能力 proCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题 为铸造工程师提供新的途径
4、来研究铸造过程 使他们有机会看到型腔内所发生的一切 从而进行新的设计 可以分析缩孔缩松 裂纹 裹气 冲砂 冷隔 浇不足 应力 变形 模具寿命 工艺开发及可重复性 ProCAST模拟分析能力 裂纹 裹气 浇不足 冲砂 变形 冷隔 模具寿命 缩孔 工艺开发 缩孔 缩孔是由于凝固收缩过程中液体不能有效地从浇注系统得到补缩而导致了很大的内部收缩缺陷 ProCAST可以确认封闭液体的位置 使用特殊的判据 例如宏观缩孔或Niyama判据来确定缩孔缩松是否会在这些敏感区域内发生 同时ProCAST可以计算与缩孔缩松有关的补缩长度 在砂型铸造中 可以优化冒口的位置 大小和绝热保温套的使用 在压铸中 ProCA
5、ST可以详细准确计算模型中的热节 冷却加热通道的位置和大小 以及溢流口的位置 裂纹 铸造在凝固过程中容易产生热裂以至在随后的冷却过程中产生裂纹 利用热应力分析 ProCAST可以模拟凝固和随后冷却过程中产生的裂纹 在真正的生产之前 这些模拟结果可以用来确定和检验为防止缺陷产生而尝试进行的各种设计 裹气 由于液体充填受阻而产生的气泡和氧化夹杂物会影响铸件的机械性能 充型过程中的紊流可能导致氧化夹杂物的产生 ProCAST能够清楚地指示紊流的存在 这些缺陷的位置可以在计算机上显示和跟踪出来 由于能够直接监视裹气的运行轨迹 从而使设计浇注系统 合理安排气孔和溢流孔变得轻而易举 冲砂 在铸造中 有时冲
6、砂是不可避免的 如果冲砂发生在铸造零件的关键部位 那将影响铸件的质量 ProCAST可以通过对速度场和压力场的分析确认冲砂的产生 通过虚拟的粒子跟踪则能很容易确认最终夹砂的区域 冷隔及浇不足 在浇注成型过程中 一些不当的工艺参数如型腔过冷 浇速过慢 金属液温度过低等都会导致一些缺陷的产生 通过传热和流动的耦合计算 设计者可以准确计算充型过程中的液体温度的变化 在充型过程中 凝固了的金属将会改变液体在充型中的流动形式 ProCAST可以预测这些铸造充型过程中发生的问题 并且可以随后快速地制定和验证相应的改进方案 压铸模寿命 热循环疲劳会降低压铸模的使用寿命 ProCAST能够预测压铸模中的应力周
7、期和最大抗压应力 结合与之相应的温度场便可准确预测模具的关键部位进而优化设计以延长压铸模的使用寿命 工艺开发和优化 在新产品市场定位之后 就应开始进行生产线的开发和优化 ProCAST可以虚拟测试各种革新设计而取之最优 因此大大减少工艺开发时间 同时把成本降到最低 可重复性 即使一个工艺过程已经平稳运行几个月 意外情况也有可能发生 由于铸造工艺参数繁多而又相互影响 因而无法在实际操作中长时间连续监控所有的参数 然而任何看起来微不足道的某个参数的变化都有可能影响到整个系统 这使得实际车间的工作左右为难 ProCAST可以让铸造工程师快速定量地检查每个参数的影响 从而确定为了得到可重复的 连续平稳
8、生产的参数范围 在铸造过程分析方面 ProCAST提供了能够考虑气体 过滤 高压 旋转等对铸件充型的影响 能够模拟出气化模铸造 低压铸造 压力铸造 离心铸造等几乎所有铸造工艺的充型过程并能对注塑 压制腊模 压制粉末等的充型过程进行模拟 在传热分析方面 ProCAST能够对热传导 对流和辐射等三种传热方式进行求解 尤其是引入最新 灰体净辐射法 模型 使ProCAST擅长于解决精铸及单晶铸造问题 在应力分析方面 通过采用弹塑性和粘塑性 及独有的处理铸件 铸型热和机械接触界面的方法 使其具有分析铸件应力 变形的能力 二 proCAST安装及模拟流程 1 proCAST2009安装教程 2 proCA
9、ST模拟基本流程 mesh d dat p dat unf 求解 meshcast procast viewcast datacast 1 创建模型 可以分别用IDEAS UG PATRAN ANSYS作为前处理软件创建模型 输出ProCAST可接受的模型或网格格式的文件 2 MeshCAST 对输入的模型或网格文件进行剖分 最终产生四面体网格 生成xx mesh文件 文件中包含节点数量 单元数量 材料数量等信息 3 PreCAST 分配材料 设定界面条件 边界条件 初始条件 模拟参数 生成xxd dat文件和xxp dat文件 4 DataCAST 检查模型及Precast中对模型的定义是否
10、有错误 输出错误信息 如无错误 将所有模型的信息转化为二进制 生成xx unf文件 5 ProCAST 对铸造过程模拟分析计算 生成xx unf文件 6 ViewCAST 显示铸造过程模拟分析结果 几何模型 生成表面网格 表面网格 实体网格 生成实体网格 单元质量检查优化 存盘退出 MeshCAST CAD 输入 流程 三 meshCAST使用基本流程 1 创建模型 可以分别用I Deas Pro E UG Patran Ansys作为前处理软件创建模型 输出ProCAST可接受的模型或网格文件 2 MeshCAST 对输入的模型或网格文件进行剖分 最终产生四面体体网格 生成xx mesh文件
11、 文件中包含节点数量 单元数量 材料数量等信息 ideas patran ans patran ideas Geometry SurfaceMesh SolidMesh 工作流程 几何 Parasolids UGorSolidedge solidworksSTEP Standards Based MadeforSolidGeometriesIGES Standards Based SurfacesSTL ascii binary NotaGoodDescriptionofGeometrybuteasytoproduceMeshcast gmrst 1 几何模型输入 网格模型 表面网格 Mesh
12、cast sm I deas unv patran out Ansys ans 实体网格 Meshcast mesh Procast d dat I deas ideas Patran patran 输入精度 关于几何的知识点 任何边都至少被两个面共有任何面都必须由封闭的一组边围成几何面必须封闭以形成几何体 模型修改 修改工具 蓝边表示自由边或只被一个面所有黄边表示被3个以上的面共有 几何模型质量检查 修改工具 显示指定面 Undo 只能一次 几何存盘 gmrst identify属性显示 修改工具 选取 不选取左键单选右键框选 修改工具 修改工具 划网格 进入体网格划分界面 Select D
13、eselectAll 显示网格 检查网格 网格信息 未划网格的面 网格质量差的面 自动网格处理 指定炉体表面 显示炉体表面 边操作 面操作 面的定义 面的编号 封闭的一组边 面描述 AddEdgesRemoveEdges SurfaceDescriptionConstructors 细密 稀疏 面描述的定义 面操作 选取边 建立平面 网格尺寸设置 表面网格 EdgeSet控制边上的网格密度所有的边都必须属于某一边集SurfaceSet控制面内的网格密度如果面集未定义 则面内网格由系统确定 浇口节点要密一些 模型检查三部曲 几何质量未划网格表面网格质量差表面 有时表面网格质量差 但体网格不一定差
14、 所以表面网格画好后可以先画一下体网格 EditMesh 编辑表面网格 发现问题网格部位确认单元号或节点号修改方法一修改方法二 1 2 3 4 体网格 TetMesh Layers 流体流动时的截面速度场 NoLayer PartialLayer FullLayer 生成体网格后自动进入这个界面 关闭窗口 会提示是否退出 单击是 退出 New对模型中的几何体进行分组 例如 多块冷铁 或新建材料Optimize节点重排序File Save 体网格 体网格质量检查 网格质量的最后检查 BadElementsNeg Jac不能有任何负雅各比单元可以有几个BadElementsSmoothMesh 体
15、网格质量 Radiiratio 3x y Idealvalue 1 normalised Aspectratio x y Idealvalue 1 x y x y Dihedralangle Idealvalue 72 体网格 不能生成的原因面与面之间有重叠网格之间有干涉 一个网格进入另一个 meshingprogress50 表面网格太扭曲 错误提示 Pleasechangeaspectratio 网格的装配 模型被分成几块 网格的装配 模型被分成几块 1 对每块分别修改和划网格 2 公共面的单元尺寸要一致3 对各个块分别进行合并 网格的装配 proE画网格 前处理过程 四 preCAST使
16、用 进入路径 找到模型工作目录 单击PreCAST PreCAST 分配材料 设定界面条件 边界条件 初始条件 模拟参数 生成xxd out和xxp out文件 读入模型文件 1 读入 mesh文件 2 自动弹出模型的相关信息窗口 材料定义 接触条件定义 边界条件定义 3 单击Apply 2 用左键单击X Y Z来选择重力大小和方向 1 单击Process Gravity 弹出重力定义窗口 重力定义 初始条件定义 运行参数定义 1 定义铸造类型 1 定义流动参数 1 定义求解基本参数 1 定义热力参数 运行参数定义 五 viewCAST使用 1 dataCAST使用检查模型及PreCAST中对模型的定义是否有错误 如有错误 输出错误信息 如无错误 将所有的模型信息转换为二进制 生成xx unf文件 3 单击 2 Procast 3 status 4 Viewcast 界面介绍 色标控制 快速切面 温度场显示 温度场动画 其他的输出参数 应力结果输出 Cutoff应用 缩孔缩松的观察 充型研究 凝固分析 输出曲线 谢谢大家
