A380铝合金压铸温度场模拟.docx
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A380铝合金压铸温度场模拟
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/(㎏·℃)
100
206
100
837
200
215
200
962
300
228
300
1046
400
249
400
1130
530
249
500
1250
800
290
650
1379
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UtinityMenu/File/ChangeJobname命令,在【EnternewName】文本框中输入“WBA.file”,单击OK按钮。
(2)指定工作标题:
执行UtinityMenu/File/ChangeTitle命令,输入“CastingSolidification”,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MainMenu/Preprocessor/ElementType/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MainMenu/Preprocessor/MaterialProps/MaterialModels命令,双击【MaterialModelsAvailable】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/Specificheat”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(DENS)为“7800”,单击OK按钮。
从【DefineMaterialModelBehavior】对话框下拉菜单执行“Material/NewModel”命令,在【DefineMaterialID】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AddTemperature按钮增加温度表。
3.创建几何模型
(1)生成轴身:
执行
MainMenu/Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/Cylinder/ByDimensions命令,按下图输入:
结果如下:
(2)生成万向节拨叉:
执行
MainMenu/Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/Block/ByDimensions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UtinityMenu/WorkPlane/OffsetWPbyIncrements命令,按下图输入:
执行MainMenu/Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/Cone/ByDimensions命令,按下图输入:
结果如下:
(4)体相加:
执行
MainMenu/Preprocessor/Modeling/Operate/Booleans/Add/Volumes命令,单击PickAll按钮。
(5)生成模具型腔:
返回工作平面,执行UtinityMenu/WorkPlane/OffsetWPbyIncrements命令,按下图输入:
生成模具块,执行MainMenu/Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/
Block/ByDimensions命令,按下图输入:
体相减:
执行MainMenu/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MainMenu/Preprocessor/Modeling/Operate/Booleans/
Glue/Volumes命令,单击PickAll按钮。
(6)改单位制为MKS:
执行MainMenu/Preprocessor/Modeling/
Operate/Scale/Volumes命令,在【RX,RY,RZScalefactors】文本框中依次输入“0.001,0.001,0.001”,在【ExistingVolumeswillbe】下拉列表框中选择“Moved”选项,单击OK按钮。
压缩元素编号,执行
MainMenu/Preprocessor/NumberingCtrls/CompressNumbers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UtinityMenu/File/SaveAs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MainMenu/Preprocessor/Meshing/MeshAttributes/PickedVolumes命令,选择模具块,单击OK按钮,在弹出的【VolumesAttributes】对话框中的“MaterialNumber”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,执行UtinityMenu/Select/Everything命令,执行MainMenu/Preprocessor/Meshing/SizeCntrls/SmartSize/Basic命令,在【SizeLevel】下拉列表框中选择“2”选项,单击OK按钮。
执行MainMenu/Preprocessor/Meshing/Mesh/Volumes/Free命令,单击PickAll按钮。
保存文件,执行UtinityMenu/File/SaveAs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MainMenu/Solution/AnalysisType/
NewAnalysis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
UtinityMenu/Select/Entities命令,在最上面的两个下拉列表框中选择“Element”、“ByAttributes”选项,选择“MaterialNum”单选按钮,在【Min,Max,Inc】文本框中输入“2”,单击OK按钮。
执行MainMenu/Solution/DefineLoads/Apply/InitialCondit’n/Define命令,单击PickAll按钮,按下图设置:
同样的方法设置模具初始温度。
(3)定义边界条件:
执行MainMenu/Solution/DefineLoads/Apply/Thermal/Convection/OnAreas命令,在弹出的拾取框中选择面编号“1~6”,单击OK按钮。
在【Filecoefficient】文本框中输入“450”,在【BulkTemperature】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UtinityMenu/File/SaveAs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MainMenu/Solution/LoadStepOpts/Time、Frequenc/TimeandSubstps命令,按下图设置:
(2)输出项设置:
执行MainMenu/Solution/LoadStepOpts/OutputCtrls/DB、ResultsFile命令,按下图设置:
(3)求解:
执行MainMenu/Solution/Solve/CurrentLS命令,单击OK按钮开始求解运算,直到出现【Solutionisdone】对话框表示求解结束。
保存文件,执行UtinityMenu/File/SaveAs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:
读入结果,执行MainMenu/GeneralPostproc/ReadResults/ByTime、Frequ命令,在【valueoftimeorfreq】文本框中输入“10”,单击OK按钮。
显示节点温度场分布,执行MainMenu/GeneralPostproc/PlotResults/ContourPlot/NodalSolu命令,
选择“NodalSolution/Thermal/Temperature,单击OK按钮。
(2)矢量显示节点10s温度场分布:
执行MainMenu/GeneralPostproc/PlotResults/VectorPlot/Predefined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:
100s
500s
1000s
(2)显示节点温度随时间变化表:
定义变量,执行MainMenu/TimeHistPostpro命令,在弹出的对话框左上角选择“+”按钮,选择“NodalSolution/DOFSolution/NodalTemperature”,在【VariableName】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:
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- 关 键 词:
- A380 铝合金 压铸 温度场 模拟