[发明专利]立式离心铸造凝固过程空缺体积分配方法、装置及设备

说明书

本发明公开了一种立式离心铸造凝固过程空缺体积分配方法、装置及设备，方法包括：获取进行模拟离心铸造时的离心转速和离心转轴，计算铸件网格各节点的等效高度；根据铸件网格各节点的等效高度，获取铸件网格的等效高度区间；读取需要进行分配的空缺总体积以及差分网格的步长，获得空缺体积分配区间；根据等效高度区间以及空缺体积分配区间，获得分配系数；根据分配系数以及空缺总体积，为铸件网格分配空缺体积；根据步长向下移动形成新的空缺体积分配区间，在新的空缺体积分配区间内进行剩余空缺体积的分配，直到完成所有空缺体积的分配。本发明具有各铸件网格等效高度的计算结果连续性好，空缺体积分配算法适应性强，计算结果均匀性好等优点。

技术领域

本发明涉及数值模拟领域，尤其涉及一种立式离心铸造凝固过程空缺体积分配方法、装置及设备。

背景技术

传统的铸造工艺耗时较长，通过经验法和试错法进行工艺的开发与验证势必需要消耗大量的时间，提高研发成本。数值模拟技术可以对铸造过程中的充型、凝固过程进行模拟，实现对金属液流动过程的分析和铸造缺陷的预测，使对铸造过程的分析不再仅依赖于试验结果。通过数值模拟进行铸造工艺的优化辅助，可以缩短产品研发周期，降低研发成本，提高效率。

铸造凝固过程模拟计算是铸造数值模拟的重要组成，铸造凝固过程模拟计算的准确性直接影响了对铸造缺陷的判断。离心铸造可提高金属液填充铸型的能力，并提高铸件的力学性能，因此在进行大型薄壁铸件、结构复杂铸件的浇注时应用广泛。立式离心铸造作为离心铸造的一种，其旋转轴为竖直方向。由于铸造过程中铸型的旋转，金属液受到重力、离心力、科氏力多重力场的作用，流动状态复杂，且在凝固过程的补缩与空缺体积分配和重力铸造不同。因此，需要一种适用于立式离心铸造条件下的凝固过程数值模拟空缺体积分配方法，实现对立式离心铸造缺陷的预测。

目前基于有限差分法的离心铸造凝固过程等效高度计算，对每个网格单独计算等效高度，每个差分网格的等效高度用一个定值表示。立式离心铸造凝固过程空缺体积的分配从铸件等效高度的最大值开始，依次对空缺体积进行分配，或根据铸件网格等效高度计算各网格空缺体积分配权重系数，根据权重系数对空缺体积进行分配。其存在的缺点是：

(1)、每个差分网格单独计算等效高度的方法，使铸件等效高度计算结果的连续性较差，尤其当离心转速较大时，相邻网格的等效高度差值较大，导致计算结果误差较大；

(2)、从铸件等效高度最大值依次对空缺体积进行分配的方法受网格划分结果的影响较大，计算结果的稳定性差。根据各铸件网格权重系数对空缺体积分配的方法受权重系数的影响较大，单一的权重系数计算公式对各种离心工况的适应性较差，导致结果准确性不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种立式离心铸造凝固过程空缺体积分配、装置及设备，以解决上述问题。

本发明实施例提供了一种立式离心铸造凝固过程空缺体积分配方法，其包括：

获取进行模拟离心铸造时的离心转速和离心转轴，并根据所述离心转速和离心转轴计算铸件网格各节点的等效高度；

根据铸件网格各节点的等效高度，获取铸件网格的等效高度区间并进行存储；

读取需要进行分配的空缺总体积以及差分网格的步长；

根据所述等效高度区间以及所述步长，获得空缺体积分配区间；

根据各个铸件网格的等效高度区间以及所述空缺体积分配区间，获得各个铸件网格的分配系数；

根据各个铸件网格的分配系数以及空缺总体积，为各个铸件网格分配空缺体积，并更新铸件网格的已有空缺体积；

根据所述步长向下移动检索空间，以形成新的空缺体积分配区间，并在新的空缺体积分配区间内进行剩余空缺体积的分配，直到完成所有空缺体积的分配。

优选地，铸件网格各节点的等效高度的计算公式如下：