开题报告终稿_图文文库

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1、武汉轻工大学毕业开题报告课题名称基丁•冇限元法的金屈型铸造过程热学分析课题类型论文类课题來源口拟导师余南辉学生姓名耿晓鹏学号1203090218专业机械设计制造及其H动化一、课题的意义和研究的必要性铸造是生产零件毛坯的主要方法Z-,尤其对于有些脆性金属或合金材料（各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯-的加工方法。金属型铸造又称硕模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（儿百次到儿千次）。金属型铸造目前所能生产的铸件,在重量和形状方面述有一定的限制，如对黑色金属只能是形状简单的铸件

2、；铸件的重量不可太大；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。热分析在许多工程应用中扮演着重要角色。有限元法是热分析中常用，高效的数值分析方法。利用有限元法可以求解传热学屮温度场的重要参数，在材料成型屮，在铸造这一块有着重大意义。铸造行业是制造业的重要组成部分，对国民经济的发展起着重要作用。同时，铸造业又是产品质量不易保证、废品率较高的产业，因此，对铸件生产实现科学化控制,确保铸件质量，缩短试制周期，降低铸件成本，加速产品更新换代，对于促进传统工业的技术改造具有重要的现实意义。近年來，铸造工艺计算机辅助设计CAD,铸件凝固过程数值模拟CAE等多项技术已

3、大量应用于生产实际。以工业发达国家为例，口前大部分的铸造企业在牛产采用凝固模拟分析技术，精确地预测缺陷以及改进铸件的出品率。有限元法作为具有严密理论基础和广泛应用效力的数值分析工具，近年来，以由弹性平面问题扩展到空间问题，板壳问题。从固体力学扩展到流体力学、传热学等连续介质力学领域；它在工程技术中的作用，已从分析和校核扩展到优化设计。并和计算机辅助设计相结合，形成了完整的计算机辅助设计系统。它解决了传热学屮边界条件复杂或呈非线性，有均匀内热源等传统方法无法求解的问题。通过金属铸造凝固过程数值模拟可以实现下述目的：（1）预知凝固吋间以便预测牛产率；（2

4、）预知开箱时间；（3）预测缩孔和缩松；（4）预知铸型的表面温度以及内部的温度分布，以便预测金属型表面熔接情况，方便金属型设计；（5）控制凝固条件；（6）为预测铸应力，微观及宏观偏析，铸件性能等提供必要的依据和分析计算的基础数据。二、国内外发展现状总体上，我国铸造领域的学术研究并不落后，很多研究成果居国际先进水平，但转化为现实生产力的少。国内铸造生产技术水平高的仅限于少数骨干企业，行业整体技术水平落后，铸件质量低，材料、能源消耗高，经济效益差，劳动条件恶劣，污染严重。发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系

5、列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。牛产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。金属铸造数值模拟开始于60年代，丹麦F0RSUND把有限差分法第一次用于铸件凝固过程的传热计算，Z后美国HENZEL和KEUERIAX应用瞬态传热通用程序对汽轮机内缸体铸件进行数值计算，得出了温度场，计算结果与实测结果相当接近。这些尝试的成功，使研究者认识到用计算数值模拟技术研究铸件的凝固过程具有巨大的潜力和广阔的前景。经过了30多年的研究，无论在数学模型，还是在数值方法上都已趋于成熟。随着三维几何造型技术CAD以及有限元方法的发展，凝固模拟技术在以下

6、三个方面取得了重要的进步，即：（1）能处理三维复杂形状；（2）软硬件费用工厂能够承受；（3）用户界面友好。进入20世纪80年代，凝固过程模拟已形成世界范围内的热潮。口前，国内外已将凝固模拟技术从实验室科学研究发展到工厂实用阶段，可以做到以铸造凝固理论为指导，以计算机数值模拟为手段，研究、控制凝固及预测铸件缩孔、缩松及裂纹等缺陷，预测铸件的微观组织并推测铸件的机械性能，从而达到优化工艺方案，控制及确保铸件质量，缩短试制周期，降低生产成木，最终实现取得良好的经济效益。模拟技术已经大量应用于铸件的日常生产之屮，在分析铸造缺陷、预测铸件质量、优化铸造工艺方面

7、发挥着重要的作用。三、本课题研究的主要内容和进度安排木课题研究的主要内容：了解铸造这种传统的金属热加工工艺，分析在铸造过程中金屈材料凝固过程的传热变化，通过ANSYS建立其计算分析模型，并对其进行憐态传热分析，观察该过程中的温度变化并与实际情况进行比较和分析。进行这次毕业实习和毕业设计的目的是为了了解铸造的基木概念及各种类型，重点了解铸造的工艺过程和有限元方法的基木思想及原理，学会在ANSYS软件中建立模型，并能对相应的工程实际问题进行合理的数值模拟及分析。有限元分析金属型铸造过程的热学分析的主要步骤为：建立模型，推倒有限元方程式，求解有限元方程组，

8、数值结杲表述。我的工作主要是通过ASYS对金属凝固过程进行模拟分析，建立模型,定义材料的热性能参数，建立几