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1、A380铝合金压铸温度场模拟如图所示汽车传动轴,用A380铝合金半固态触变压铸成型工艺可获得重量轻、强度高、综合力学性能优越的零件,能够满足未来汽车工业轻量化、节能环保的要求。查相关资料,A380铝合金半固态触变压铸成型工艺的浆料温度为570,模具预热温度为200,冷却水对流换热系数为450W/(m2), A380铝合金密度为2730/m3, 模具材料密度为7800/m3,导热系数为21W/(m),比热为110J/()。A380铝合金热性能参数温度()KXX导热系数(W/(m)温度()比热J/()1002061008372002152009623002283001046400249400113
2、053024950012508002906501379相关尺寸在建模时提及,不赘述。为简化建模,只取冷却水包络面以内的模具和铸件建模。操作步骤1.定义工作标题和文件名(1)指定工作文件名:执行Utinity Menu/File/Change Jobname命令,在【Enter new Name】文本框中输入“WBA.file”,单击OK按钮。(2)指定工作标题:执行Utinity Menu/File/Change Title命令,输入“Casting Solidification”, 单击OK按钮。2.定义单元类型和材料属性(1)定义单元类型:执行Main Menu/Preprocessor/
3、Element Type/Add、Edit、Delete命令,单击Add按钮,选择如下图选项,单击OK按钮。(2)定义材料特性:执行Main Menu/Preprocessor/Material Props/ Material Models命令,双击【Material Models Available】列表框中的“Thermal/Conductivity/Isotropic”选项,定义模具导热系数(KXX)为“21”,接着双击“Thermal/Specific heat”选项, 定义模具比热(C)为“110”,单击OK按钮。接着双击“Thermal/Density”选项, 定义模具密度(DEN
4、S)为“7800”, 单击OK按钮。从【Define Material Model Behavior】对话框下拉菜单执行“Material/New Model”命令,在【Define Material ID】文本框中输入材料编号“2”, 单击OK按钮。同样的方法定义材料 “2”的属性,通过单击Add Temperature按钮增加温度表。3.创建几何模型(1)生成轴身:执行Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/Cylinder/By Dimensions命令,按下图输入:结果如下:(2)生成万向节拨叉:执行Main Menu/Prepro
5、cessor/Modeling/Create/Volumes/Block/By Dimensions命令,按下图输入,每次单击Apply 按钮: 结果如下:(3)生成圆台浇口:旋转工作平面,执行Utinity Menu/WorkPlane/Offset WP by Increments命令,按下图输入:执行Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/Cone/By Dimensions命令,按下图输入: 结果如下:(4)体相加:执行Main Menu/Preprocessor/Modeling/Operate/Booleans/Add/Volu
6、mes命令,单击Pick All按钮。(5)生成模具型腔:返回工作平面,执行Utinity Menu/WorkPlane/Offset WP by Increments命令,按下图输入:生成模具块,执行Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/Block/By Dimensions命令,按下图输入:体相减:执行Main Menu/Preprocessor/Modeling/Operate/Booleans/Subtract/Volumes命令,选择模具块,单击Apply按钮,选择铸件,单击OK按钮。同样的方法重新生成铸件。粘结模型:执行Mai
7、n Menu/Preprocessor/Modeling/Operate/Booleans/Glue/Volumes命令,单击Pick All按钮。(6)改单位制为MKS:执行Main Menu/Preprocessor/Modeling/Operate/Scale/Volumes命令,在【RX,RY,RZ Scale factors】文本框中依次输入“0.001,0.001,0.001”,在【Existing Volumes will be】下拉列表框中选择“Moved”选项,单击OK按钮。压缩元素编号,执行Main Menu/Preprocessor/Numbering Ctrls/Com
8、press Numbers命令,在下拉列表框中选择“All”选项,单击OK按钮。保存文件,执行Utinity Menu/File/Save As命令,输入文件名“model”, 单击OK按钮。4.生成有限元模型(1)赋予体特性:执行Main Menu/Preprocessor/Meshing/Mesh Attributes/Picked Volumes命令,选择模具块,单击OK按钮,在弹出的【Volumes Attributes】对话框中的“Material Number” 下拉列表框中选择“1”选项,单击Apply 按钮。同样的方法,对铸件赋予材料号“2” 。(2)划分网格:选择所有实体,执
9、行Utinity Menu/Select/Everything命令,执行Main Menu/Preprocessor/Meshing/Size Cntrls/SmartSize/Basic命令,在【Size Level】下拉列表框中选择“2”选项,单击OK按钮。执行Main Menu/Preprocessor/Meshing/Mesh/ Volumes /Free命令,单击Pick All按钮。保存文件,执行Utinity Menu/File/Save As命令,输入文件名“mesh”, 单击OK按钮。5.施加载荷(1)选择分析类型:执行Main Menu/Solution/Analysis
10、Type/New Analysis命令,【Transient】单选按钮,单击OK按钮,在弹出的对话框保持默认。(2)定义初始条件:设定铸件初始温度,执行Utinity Menu/Select/Entities命令,在最上面的两个下拉列表框中选择“Element”、“By Attributes”选项,选择“Material Num”单选按钮,在【Min,Max,Inc】文本框中输入“2”, 单击OK按钮。执行Main Menu/ Solution/Define Loads/Apply/Initial Conditn/Define命令,单击Pick All按钮,按下图设置:同样的方法设置模具初始温
11、度。(3)定义边界条件:执行Main Menu/ Solution/Define Loads/Apply/Thermal/Convection/On Areas命令,在弹出的拾取框中选择面编号“16”,单击OK按钮。在【File coefficient】文本框中输入“450”,在【Bulk Temperature】文本框中输入“25”,单击OK按钮。对称面上ANSYS默认设置为绝热。保存文件,执行Utinity Menu/File/Save As命令,输入文件名“load”, 单击OK按钮。6.求解运算(1)设置时间及时间步进参数:执行Main Menu/ Solution/Load Step
12、 Opts/Time、Frequenc/Time and Substps命令,按下图设置:(2)输出项设置:执行Main Menu/ Solution/Load Step Opts/Output Ctrls/DB、Results File命令,按下图设置:(3)求解:执行Main Menu/Solution/Solve/Current LS命令,单击OK按钮开始求解运算,直到出现【Solution is done】对话框表示求解结束。保存文件,执行Utinity Menu/File/Save As命令,输入文件名“resum”, 单击OK按钮。7.查看结果(1)显示节点10s温度场分布:读入结
13、果,执行Main Menu/General Postproc/Read Results/By Time、Frequ命令,在【value of time or freq】文本框中输入“10”,单击OK按钮。显示节点温度场分布,执行Main Menu/General Postproc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu命令,选择“Nodal Solution/Thermal/Temperature, 单击OK按钮。(2)矢量显示节点10s温度场分布:执行Main Menu/General Postproc/Plot Results/Vector Plot/Pr
14、edefined命令,保持默认设置单击OK按钮。同样的方法可得100s、500s、1000s的节点温度场分布和矢量显示:100s500s1000s(2)显示节点温度随时间变化表:定义变量,执行Main Menu/TimeHist Postpro命令,在弹出的对话框左上角选择“+”按钮,选择“Nodal Solution/DOF Solution/Nodal Temperature”,在【Variable Name】文本框中输入“TEMP_2”,单击OK按钮,弹出选取框后选取铸件中心,单击OK按钮。选择“TEMP_2”,单击左上角第三个查看变量按钮:同样的方法,设置变量TEMP_3为浇口中心温度: