[发明专利]用于计算地开发能制造和耐用铸件的系统和方法

权利要求书

1.一种计算地模拟用于基于轻质金属合金的构件的铸造过程的方法，所述方法包括：

构造计算机以包括数据输入、数据输出、处理单元、存储单元、以及用于所述数据输入、所述数据输出、所述处理单元和所述存储单元之间协作的通信路径；以及

运行具有多个计算模块的所述计算机，所述多个计算模块与所述存储单元以及所述处理单元中的至少一个能够编程地协作，使得：在接收到与所述构件有关的数据时，所述计算机将所述数据经历所述多个计算模块，使得：来自其的输出提供所述铸造过程的性能指标，所述多个计算模块包括：

铸造设计模块，其构造成提供所述构件的优化的几何结构表示；

过程优化模块，其构造成确定所述最终铸造设计的铸造过程、热处理和机加工中的至少一个；

多尺度微结构预测模块，其构造成接受从所述铸造设计模块和所述过程优化模块的数据作为到其的输入，以便生成材料特性、多个缺陷类型的缺陷数量估计、以及在多个尺寸尺度上的微结构体系结构作为输出；以及

结构性能模块，其构造成接受所述材料特性、缺陷数量估计和微结构体系结构输出，并连同加载条件、预测的残余应力和变形、以及耐用性测试模拟，以生成所述性能指标。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述多个缺陷类型包括氧化物膜、夹杂物、夹带气体、冷隔、芯部气体、夹带的预成型金属皮、宏孔隙和微孔隙。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述氧化物膜包括双膜、流痕、冷隔和褶皱中的至少一种。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述多尺度微结构预测模块提供所述微结构体系结构的第二相的体积分数和尺寸、枝状臂间隙中的至少一个的定量指标。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述微结构体系结构包括初生枝晶、共晶颗粒和共晶基体中的至少一个。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述多尺度微结构预测模块模拟沉淀物的形成，并分析初生枝晶和共晶基体中至少一个中的纳米尺度沉淀物的体积分数和尺寸分布。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述多个尺寸尺度包括在大约10毫米到大约1米之间的大尺度、在大约1微米到大约10毫米之间的中间尺度、以及在大约十分之一纳米到大约1微米之间的小尺度。

8.如权利要求7所述的方法，其中在所述小尺度处形成的性能值数据库是基于在较大尺度中推断的非统一性能，使得：能够使用在多尺度微结构特性以及局部非统一性能和凝固条件之间产生的关系，而无需运行基本整个所述构件的小尺度模拟。