发动机缸体残余应力的数值模拟

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1、合肥工业大学硕士学位论文发动机缸体残余应力的数值模拟姓名：时建松申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：苏勇;李辉20100301发动机缸体残余应力的数值模拟摘要本课题以某铸造厂的小型缸体铸件为具体的研究对象，利用专业铸造模拟软件ProCAST，对其在3种不同浇注温度、3种不同落砂温度条件下进行铸造过程温度场、应力场的计算机数值模拟，得到其残余应力、应变分布和冷却过程的应力、应变变化情况。分析了浇注温度、落砂温度对温度场分布、冷却速度、应力和应变的影响。根据ProCAST的特点、模拟的内容以及计算机的硬件条件，把整个数值模拟分为充型模拟

2、、落砂前的应力计算和落砂后的应力计算三个部分。在模拟计算中，采用了对称面、温度场．应力场单向耦合法和考虑铸件／铸型间的相互作用的方法。通过分析可以得到：浇注温度对温度场分布规律和冷却速度有影响，随着浇注温度的升高，铸件在铸型内冷却速度降低，但落砂后的冷却速度升高：铸件应力、应变随时间变化的变化规律；落砂前，随着浇注温度的提高，有效应力先几乎不变，然后当超过1410oC后有效应力开始降低；落砂后，浇注温度越高，残余应力越小；落砂温度越高，落砂时的有效应力越小，但最终的残余应力越大；相同浇注温度条件下，落砂温度越高，落砂时的位移值越小，但铸件最终

3、的残余应变越大；相同的落砂温度条件下，浇注温度越高，其准备落砂时的位移值就越大，但浇注温度对最终的残余应变的影响没有任何规律。本文在ProCAST平台下实现了不同工艺参数下的缸体铸件的数值模拟，为工艺设计人员提供了新的改进和优化工艺的手段，而不是采用传统的“试错法”，从而降低了生产成本。因此，本研究成果具有重要的理论意义及较高的工程实用价值。关键词：发动机缸体；数值模拟；浇注温度；落砂温度；应力；应变ResidualstressnumericalsimulationofenginecylinderblockAbstractThespecifi

4、cresearchobjectwascylinderblockcastingofafoundryinthisarticle，thenumericalsimulationoftemperaturefieldandstressfieldduringthesolidificationofcylinderblockcastingwascarriedoutbytheprofessionalcastingsimulationsoftware--ProCAST，withthreedifferentpouringtemperaturesandthreedif

5、ferentshakeouttemperatures，respectively．Theresidualstressdistribution，straindistributionandchangeinformationofstressandstrainduringthecoolingprocesswereobtained．Theinfluenceofpouringtemperatureandshakeouttemperatureonthetemperaturefielddistribution，coolingvelocity，stressand

6、strainwasanalyzed．Thewholeofnumericalsimulationwasdividedintomoldfillingsimulation，stresssimulationbeforeshakeoutandstresssimulationaftershakeoutthreeparts，accordingtothefeatureofProCAST,contentofnumericalsimulationandhardwareconditionofcomputer．Thisresearchusedthesymmetryp

7、lane，theunidirectionalcouplingmethodofthetemperaturefileandthestressfileandconsiderstheinteractionrelationshipbetweencastingandmoldinsimulationcalculation．Throughanalysistheresultofnumericalsimulation，wecoulddrawntheinfluenceofpouringtemperatureonthetemperaturefielddistribu

8、tionandcoolingvelocity，thecoolingvelocityofcastinginthemoldwasdecreasedalongwithth