AnyCasting 模拟软件使用说明薛 祥王跃平《热加工数值模拟》实验课《热加工数值模拟》实验课1. AnyCasting模块模块2. 视图及主菜单结构•视图菜单视图菜单–投影模式 : 全景视图 及 等轴视图–视图模式 : 实体, 网格, 网格线–视角 : ± X, ± Y, ± Z 视角 及 用户自定义视角–旋转 左, 右 及 沿轴向–放大 及 缩小 及 全视窗 –上一视角, 重新安排视角–平移, 自由旋转, 快速移动•如何利用鼠标操作如何利用鼠标操作–旋转 : 左键–移动 : 中键–缩放 : 鼠标滚轮 或 Ctrl + 左键–实体属性 : 在实体上点击右键–视图菜单 : 在背景区域点击右键–切换到选择模式 : 空格横截面菜单横截面菜单–横截面 YZ 及 XZ 及 XY–敏捷翻转, 截面平面, 截面网格•其他菜单其他菜单–文件菜单–编辑菜单–网格菜单–模拟菜单–测量菜单–显示菜单–视窗菜单–帮助菜单3. anyPRE 作为AnyCasting™的前处理程序，anyPRE可以实现CAD模型的导入，有限差分网格的划分，模拟条件的设置，并调用AnySOLVER进行求解使用anyPRE，可以进行多种设置包括工艺流程和材料的选择来模拟铸造成型过程，设置边界、热传导和浇口条件，也能通过特殊功能模块来设置一些设备和模型。
另外，你还可以通过anyPRE提供的CAD功能来查看、移动/旋转实体坐标系统 4. anyPRE用户界面图形窗口菜单栏工具栏切换窗口实体窗口状态栏5. 创建及修改实体•导入导入3D CAD文件文件 : STL 文件文件•定义定义及术语及术语–实体 :在anyPRE中构成铸造系统域的最小单元–域 : 被离散为细小体积集合的区域•实体可视化实体可视化–打底模式 (实体, 线框, 实体+线框), 颜色, 透明度, 不可见–属性 : 体积, 表面积, 模数，重量•修改实体修改实体–变换: 平移及转动–删除–合并及拆分6. 创建及修改实体•装配控制装配控制基本浇道系统基本浇道系统浇铸系统浇铸系统 A A浇铸系统浇铸系统 B B部件合并部件合并部件替换部件替换产品产品 B B产品产品 A A浇口浇口 A A( (侧浇口侧浇口) )浇口浇口 B B( (底浇口底浇口) )7. 网格剖分•设置实体特征设置实体特征及属性及属性– 浇铸系统型腔内浇口浇道活塞浇包 溢流槽孔塞升液管浇口– 铸型– 附属物– 附件– 管道8. 网格剖分•设置铸型设置铸型–仅浇铸系统–浇铸系统+铸型§铸型类别与计算域–盒型–壳型–铸型实体 (导入)§浇口平面9. 网格剖分•设置计算域和对称面设置计算域和对称面–指定要计算的网格域§坐标值§比例–选择为对称面10. 网格剖分•建立统一网格建立统一网格–网格总数–各方向轴的网格数–单位单元 ( dx = dy = dz )–定义单元边长 ( dx, dy, dz )11. 网格剖分•创建可变网格创建可变网格–块:用户自定义块及自动块–自适应平滑过渡§因子 : 相邻单元之间的递增比率§最大尺寸比率 : 自动平滑过渡中最大网格尺寸跟最小网格尺寸的比值网格大小网格大小最大尺寸比率最大尺寸比率因子因子用户指定区域用户指定区域12. 网格剖分•均匀网格均匀网格VS.VS.非均匀网格非均匀网格–提高精度–缩短模拟计算时间网格总数网格总数· 非均匀网格 113 × 70 × 36 = 284,760· 均匀网格 268 × 142 × 70 = 2,663,920非均匀网格均匀网格13. 模拟条件（基本过程）•任务指定任务指定•材料设定材料设定•初、边值条件初、边值条件•热传导模型热传导模型•浇口条件浇口条件•重力设定重力设定14. 模拟条件（基本过程）•任务指定任务指定–工艺类型§第1类 : 非金属模 (砂铸，熔模铸造)§第2类 : 金属模 (金属模,重力倾转铸造 )§第3类 : 压力类 (压力铸造, 低压铸造, 真空压铸, 挤压铸造, 半固态压铸)§第4类 : 特殊类 (离心铸造, 电渣熔铸, 平模流铸)–分析类型§充型 (无热传导)§热 及 凝固 (无流动) §充型 及 充型过程的热分析§充型 和 热/凝固分析 “充型过程及凝固过程” 15. 模拟条件（基本过程）•材料设定材料设定–从基本材料库中读取–用户自定义数据库16. 模拟条件（基本过程）•初、边值条件初、边值条件–初始条件§每个实体的初始温度设定§注意型腔实体–充型分析包括 : 假设型腔为空气 (中空的)–仅热、凝固分析 : 假设型腔为熔体的浇铸温度 (已充满)–边值条件§每个平面与外界的热交换条件 (± X, ± Y, ± Z)§正常 (默认值) 17. 模拟条件（基本过程）•热传导模型热传导模型–热交换系数§自动设定 两相邻材料之间 (从 HTC 数据库中读取)§用户自定义§选择铸造工艺类型并应用–涂层§从材料数据库中设定 “涂层材料”§输入 “热导率”, “涂层厚度” 18. 模拟条件（基本过程）• 浇口条件浇口条件–充型过程中§温度条件 : 浇铸温度设定§流动条件 : 浇口速度 (或 浇口压力 或 浇口高度) –充型结束后§温度条件 : 充型结束后浇口面暴露在环境中的热交换条件–高级选项 §直接浇铸 : 用于浇包直接浇铸§估计充型时间 : 当浇口速度为常数时 • 重力加速度方向大小设定重力加速度方向大小设定 19. 模拟条件(可选模块)•收缩模型•流体模型•半固态模型•微观组织模型•氧化/夹渣模型•循环工艺模型•真空/出气口模型•重力倾转模型20. 模拟条件(设置设备)•传感器传感器–检查特定位置的结果–速度，压力，温度值传感器列表传感器信息传感器鼠标选择模式截面21. 模拟条件(设置设备)•制动器制动器–设定指定的实体为制动器–输入数据 : 作用时间, 指定容器的体积分数.–当从浇包直接浇注时，设定体积分数 22. 模拟条件 (设置设备)•升液管升液管–设置实体为升液管–输入数据 : 升液管失效时间, 固体分数, 空气温度–通常用于低压铸造 23. 模拟条件 (设置设备)•浇包浇包/ /坩锅模型坩锅模型–输入数据§指定容器的熔体百分比§熔体温度–附加压力§大气压 （默认值）–浇注方式§不断的浇注 (容器中熔体始终保持不变)§一次性浇注 (容器中的熔体将会变化)§漏包浇注 (浇口条件必须设置在浇口面上) 24. 求解条件 (求解方法)•充型过程充型过程–求解目标求解目标 : 求解器自动设定求解目标–求解类型求解类型 : 混合型–迭代目标迭代目标 : 迭代法求解的目标变量–迭代方法迭代方法 : 雅可比 (默认值) or 超松弛迭代–松弛因子松弛因子 : 雅可比 (0 ~ 1, 默认值=0.8), 超松弛迭代 (1 ~ 2, 默认值=1.8)–收敛判据收敛判据 : < 0.001, 默认值=0.001–最大迭代步最大迭代步 : > 50, 默认值=100 (推荐 80 ~ 120)–对流项对流项 : Navier-Stoke 方程对流项的处理方式 中心差分 或 全上风 (默认值) 或 混合法 (0 < 对流项系数 < 1)–时间步长比率时间步长比率 : 计算自由表面前进与时间步长的权值计算自由表面前进与时间步长的权值: 0 ~ 0.9, 默认值=0.9 (推荐值0.5 ~ 0.9)–滑动系数滑动系数–把已凝固部分作为障碍处理把已凝固部分作为障碍处理: 流动分析 (不常用，很耗时)25. 求解条件 (求解方法)•热传导及凝固分析–求解目标求解目标 : 求解器自动设定求解目标–求解类型求解类型 : 显式 或 全隐式, 混合法 (0 ~ 1, 默认值=0.5)–迭代目标迭代目标 :迭代法求解的目标变量迭代法求解的目标变量–迭代方法迭代方法 : 仅超松弛迭代–松弛因子松弛因子 : 超松弛迭代 (1 ~ 2, 默认值=1.6)–收敛判据收敛判据 : < 0.01, 默认值=0.01–最大迭代步最大迭代步 : > 50, 默认值 =100 (推荐值 80 ~ 120)–时间步长权重时间步长权重 : 求解器加速权重 (默认值=30)–最大时间步最大时间步 : 时间步长最大值26. 求解条件(结束及输出条件)•结束条件结束条件–充型率–凝固率–时间–最高温度• 输出条件– 充型率– 凝固率– 时间27. anySOLVER 作为AnyCasting™的求解器，anySOLVER能够根据设定，计算流场和温度场。
铸造成型模拟包括计算熔体充型过程的流动分析和熔体凝固过程的传热/凝固分析只有在两个分析都准确的前提下才能正确预测可能造成缺陷的区域 28. anySolver用户界面充型进度条凝固进度条模拟进度图标 (运行或暂停)选择项目文件按钮启动，暂停，重启动按钮停止 (保存和退出) 按钮退出按钮模拟总体信息模拟特别信息29. anySOLVER的实现过程流体力学全三维 Navier-Stoke方程自由表面跟踪方程 粘度模型紊流模型表面张力模型重力及离心力热/凝固 力学能量方程收缩模型微观组织结构模型溶质扩散模型各种热传导系数模型 力学性能预测壳模生成anySOLVER 材料数据库特别设备 热电偶 管道 浇包/坩锅 制动器 升液管 出气口 循环工艺应用领域非金属模 (砂铸,熔模铸造)金属模 (金属模重力, 重力倾转)压力型 (高压铸造, 低压铸造, 真空压铸, 挤压铸造,半固态铸造)其他特种 (离心铸造, 电渣熔铸, 平模流铸)30. anySOLVER基本操作•运行运行 anySOLVER–通过 anyPRE 运行 : Launching Condition > Run–通过 anySOLVER 运行: anysolver.exe•启动模拟启动模拟–点击 Open Project 按钮 : 选定 prefix.prp 文件 –自动检查硬盘空间–点击 Start 按钮 •暂停暂停 / 继续继续•保存进度结果保存进度结果–可以随时保存 “acf, acr, mid” 文件•退出程序退出程序–自动终止: 达到终止条件–强行终止 : Exit 按钮 (Restart “mid” file saved or not)•重新运行重新运行31. 作为AnyCasting™的后处理器，anyPOST通过读取anySOLVER中生成的网格数据和结果文件在屏幕上输出图形结果。
使用anyPOST，可以用二维和三维观察充型时间，凝固时间，等高线（温度，压力，速率）和速度向量，也可以用传感器的计算结果来创建曲线图这个程序具备动画功能使用户把计算结果编辑成播放文件，通过结果合并功能来观察各种二维或三维的凝固缺陷 anyPOST32. 输入 & 输出文件•输入文件输入文件–所有文件都在自动生成的文件夹 “prp file name_Res”里–指定读取文件§prefix.rlt : anyPOST基本数据–无需指定的文件 §prefix.msh : 网格信息 §prefix.acr : 进程结果 §prefix.acf : 最终结果§prefix.tvf : 充型顺序§prefix.tcs : 凝固时间§prefix.sen : 传感器结果§prefix.tlt : 重力倾转铸造中旋转信息–参数设置§prefix.csp : 整合缺陷参数§prefix.mpf : 微观组织预测§prefix.mch : 力学性能•输出文件输出文件–prefix.bmp or jpg : 图片 –prefix.avi : 影片–prefix.dat : 文本33. 结果文件类型最终结果文件最终结果文件历史数据 充型时间& 顺序凝固时间 & 顺序简单收缩分析 温度梯度界面移动速度倒数冷却速率局部凝固时间固体分数等值线残余熔体模数残余熔体体积残余熔体表面积高级铸造分析整合缺陷参数缺陷参数概率微观组织预测 溶质扩散长度热扩散长度毛细管长度组合微观结构长度比例二次枝晶臂间距形核密度晶粒尺寸力学性能 维氏硬度抗拉强度延展率进程结果文件进程结果文件–温度,压力, 速度–存储的时间34. 作为一个能概括铸造成型中熔体，模具和其他材料性能的数据库管理程序，anyDBASE主要分为常规数据库和用户数据库。
常规数据库提供了具有国际标准的常用材料性能，而用户数据库使用户能保存和管理修改或附加的数据用户能简单的选择感兴趣的材料而不需要输入几百种不同的材料性能另外，它还提供每种材料的传热系数，提高了程序的方便性 anyDBASE35. anyDBASE用户界面菜单栏 工具栏 数据库视窗(常规)材料分类状态栏数据库视窗(用户)材料分类材料列表HTC 选择栏36. 数据结构•材料数据库结构材料数据库结构–规范•世界范围标准 (支持所有标准的材料名称)•KS, JIS, ASTM, AISI, AA, SAE, DIN, BS, NF, UNI, SIS, UNS, ISO, ACI, Commercial•材料编码, 材料名称, 合金系统, 日期/备注, 详细属性–材料分类§金属 : 铸铁,铸钢, 铝合金, 镁合金, 铜合金, 锌合金§非金属 : 砂, 陶瓷§功能材料 : 绝热材料, 冷却介质, 加热, 保温层•HTC 数据库结构数据库结构–HTC 编码, 相关材料, 日期 / 备注–各材料之间的HTC自动设置算法37. anyDBASE基本操作•控制材料–设置材料 : 添加/ 删除 / 编辑 / 显示–搜索材料 : 搜索选项 –设置材料属性§单一 / 多个数据输入§添加 / 编辑 / 删除数据点•控制热传导系数–设置热传导系数§用户数据库热传导系数 选择§常规数据库热传导系数 选择–设置热传导系数属性§单一 / 多个数据输入§添加 / 编辑 / 删除数据点•创建新的用户数据库–分类–设置文件名& 密码•打开用户数据库•数据移植–拖拽操作–复制 & 粘贴 操作38. anyMESH能编辑由anyPRE生成的网格文件，可以修改网格信息而不改变几何模型。
anyMESH39. 。