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：