[发明专利]一种铸件残余应力释放数值模拟方法

摘要

本发明提供了一种铸件残余应力释放数值模拟方法，涉及机械制造领域，通过UG建立有限元仿真模型，HyperMesh划分网格，ProCAST生成模壳和铸件型腔并对铸件凝固和冷却过程中的温度场进行数值模拟，再将铸件、陶芯、模壳及其他部件以ABAQUS能接收的*.inp格式导出，在ABAQUS中建立有限元仿真装配模型，进行残余应力释放的研究，本发明真实的反映铸件在去除模壳及陶芯后的残余应力不断释放、重新分布的过程，解决了铸件应力场分布难以单纯的通过测量的方式进行研究的技术难题，实现了对复杂铸件应力场分布的精准预测。

主权项

一种铸件残余应力释放数值模拟方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：UG建立铸件浇注系统模型，铸件浇注系统包括冷铜、选晶器、引晶段、铸件和斜浇道，利用ProCAST软件对铸件的凝固及冷却过程的温度场进行数值模拟，并利用后处理软件Visual‑Viewer将铸件温度场导出，再将后处理软件Visual‑Viewer应用模式切换至Mesh情况下，分别导出铸件、模壳、冷铜和陶芯的inp模型文件；步骤2：编写ProCAST&ABAQUS温度场转换接口和ProCAST&ABAQUS单元格式转换接口：利用温度场转换接口将步骤1所得铸件温度场转换为ABAQUS兼容的温度幅值、节点集和预定义场，即将将铸件温度场文件的*.log文件中的除时间历程信息外的其他内容删除，并保存为*.txt格式的文件，然后将铸件温度场文件的*.ntl和*.txt文件导入ProCAST&ABAQUS温度场转换接口即可进行温度场格式转换，生成的文件均自动保存为*.txt格式；将步骤1所得的模壳、陶芯的inp文件转换成ABAQUS能兼容的数据格式，即在进行模壳、陶芯单元格式转换时，由于ProCAST导出的*.inp单元文件中包含了组成每个单元的四个节点的信息，因此转换前，利用EmEditor软件将节点信息全部删除，只保留各个组件的单元信息并保存为*.txt格式文件，导入接口即可转换成ABAQUS所需格式的模壳和陶芯单元文件；步骤3：将步骤1导出的铸件、模壳、冷铜和陶芯inp模型文件导入ABAQUS中进行装配，设置静力稳态分析步一，并在分析步一中设置一个幅值集，除换热条件外，分析步一中的边界条件设置均与ProCAST保持一致；步骤4：设置静力稳态分析步二，并设置一个单元集，在分析步二中利用“生死单元”技术将此单元集“杀死”去除，即赋予单元一个刚度值，低于刚度值的单元被杀死，被杀死单元的质量、阻尼和应力刚度矩阵设置为0，单元一旦被杀死，单元应力和应变被重置为0，与杀死的单元的单元载荷矢量为零输出，将分析步二的重启动分析项打开，然后将得到的CAE数据文件以*.inp格式导出；步骤5：将步骤2中已经转换格式的温度幅值、节点集、预定义场及模壳、陶芯单元文件分别复制至步骤3和步骤4所得的*.inp文件的相应位置，生成新的inp文件；步骤6：对于步骤5所生成的新的inp文件，使用开始菜单里的Abaqus Command命令行运行，得出铸件未去除模壳、陶芯时的应力分布；步骤7：利用Abaqus重启动功能创建新的仿真模型，即在ABAQUS中先复制步骤1的Model到新的Model，再在新的Model中进行Restart分析的修改与设定，建立分析步三，将步骤6得到的铸件残余应力结果作为分析步三中的初始应力值，二次仿真，即可得出铸件应力释放过程。