Разработка программного обеспечения для компьютерного моделирования процессов формирования биметаллических (двухслойных) отливок
| Вид материала | Документы |
- И. Ф. Бабалова московский инженерно-физический институт (государственный университет), 39.62kb.
- Математическое моделирование процессов в тепловых микросенсорах, 21.43kb.
- "Компьютерные методы в химии. Современное состояние" летняя школа по методам компьютерного, 98.33kb.
- Программный комплекс master professional интегрированная среда визуального компьютерного, 105.94kb.
- Обеспечения информационных процессов предприятия, 16.91kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины разработка и стандартизация программных средств, 362.73kb.
- Повышение надежности программного обеспечения ядерных радиационно-опасных объектов, 223.97kb.
- Исследование процессов формирования крупногабаритных тонкостенных стальных отливок, 24.28kb.
- Методическое и программное обеспечение идентификации и моделирования Верификация, 20.52kb.
- А. С. Алешкин московский государственный университет приборостроения и информатики, 28.87kb.
Разработка программного обеспечения для компьютерного моделирования процессов формирования биметаллических (двухслойных) отливок.
Романенко Ю.Н., Шинский И.О., Пеликан О.А., Костенко Д.Г.
Разработка и внедрение на современном этапе новых высокоэффективных технологий изготовления биметаллических (двухслойных) отливок широкой номенклатуры возможно только при условии комплексного подхода к решению проблемы, предусматривающего исследование и квалифицированное научное обоснование физико-химических, гидродинамических и теплофизических особенностей их формирования. В этой связи большое значение имеет правильный выбор метода исследования, позволяющего реально оценивать и прогнозировать процессы, протекающие при литье и затвердевании металла, с целью определения оптимальных технологических параметров, обеспечивающих высокое и стабильное качество изготавливаемых изделий. Получение наиболее точных и адекватных результатов исследований при минимальной длительности и трудоемкости расчетов обеспечивается при использовании методов компьютерного моделирования.
С этой целью разработан пакет программ для компьютерного моделирования гидродинамических и теплофизических процессов, в основу которых положена явная схема метода конечных элементов для двухмерной расчетной области. Программы являются универсальными и позволяют моделировать процессы литья и затвердевания при получении биметаллических и многослойных отливок как стационарным, так и центробежным способом.
В программах использовано регулярное ортогональное разбиение расчетной области на конечные элементы. Для обеспечения максимальной скорости моделирвоания определен критерий сходимости расчета с возможностью автоматического выбора шага по времени. Количество конечных элементов вдоль каждой из осей может достигать 200 для плоской расчетной области.
При проведении расчетов учитывается зависимость теплофизических свойств материалов от температуры, возможно задание граничных условий I, II, III, IV рода, а также проведение моделирования многостадийных процессов (различные режимы предварительного нагрева металла основы, охлаждения форм, послойная заливка, доливка перегретого металла в прибыль и т.п.).
Программа для моделирования гидродинамических процессов позволяет определить рациональные способы подвода расплавов и оптимизировать конструкцию литниковой системы для обеспечения быстрого и равномерного заполнения полостей формы. Совместное моделирование гидродинамических и теплофизических процессов дает возможность исследовать и оптимизировать параметры температурного поля расплава в форме после его заливки, что позволяет влиять на последующее затвердевание слоев биметаллической отливки.
Программа для моделирования теплофизических процессов позволяет определять:
- время и последовательность затвердевания;
- кинетику продвижения двухфазных областей;
- зоны образования литейных дефектов (усадочные пористость и раковины).
Результаты компьютерного моделирования использованы при оптимизации температурно-временных параметров технологических процессов получения биметаллических и композиционных отливок.