ProCAST与ABAQUS软件的铸件温度场转换接口研究.pdf

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1、垂篙帅嚣Aug．2016V01．65No．8ProCAST与ABAQUS软件的铸件温度场转换接口研究卜昆，胡杰，邱飞，赵丹青(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，陕西西安710072)摘要：为了准确模拟单晶涡轮叶片铸造残余应力，在MATLAB操作环境中，开发了一套将ProCAST温度场转换成ABAQUS温度幅值的转换接El，并对该接El进行了验证。结果表明，该转换接El能较完整地将ProCAST定向温度场转换成ABAQUS的温度载荷，从而为利用ABAQUS准确模拟单晶涡轮叶片定向凝固残余应力提供了

2、新方法。关键词：MATLAB；ProCAST；ABAQUS；铸造残余应力；温度场转换中图分类号：TP39；TG249．5文献标识码：A文章编号：1001—4977(2016)08—0754—04ResearchofCastingTemperatureFieldConversionInterfaceBetweenSoftwareofProCASTandABAQUSBUKun，HUJie，QiUFei，ZHAODan—qing(KeyLaboratoryofContemporaryDesignandIntegrate

3、dManufacturingTechnology，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，Shannxi，China)Abstract：Inordertoaccuratelysimulatethecastingresidualstressofsinglecrystalturbineblades．intheoperationenvironmentofMATLAB．aconversioninterfaceisdevelopedtoconvertthetemper

4、ature6eldofProCASTintoABAOUStemperatureamplitude。andtheinterfacehasbeenvalidated．TheresultsshowthattheconversioninterfacecanberelativelycompletetoconvertProCASTdirectionaltemperaturefieldintoABAQUStemperature10ad,SOastoprovideanewmethodfortheaccuratesimulatio

5、nofresidualstressofsinglecrystalturbinebladedirectionallysolidifiedbyusingofABAQUSsoftware．KeywOldS：MATLAB；ProCAST；ABAQUS：castingresidualstress；temperaturefieldconversion单晶涡轮叶片由于其所处工作环境十分恶劣，承受着高温和复杂循环热应力【1】，故是现代航空发动机关键与核心部位，一直以来都是研究者们研究的热点。从众多叶片实际检测中分析发现，叶片表面

6、的再结晶已成为制约我国新一代航空发动机发展的壁垒，而残余应力过大是再结晶形成的根本原因。因此研究叶片的残余应力有着重要的意义[2】。在之前众多实验中对比发现，常见铸造有限元分析软件ProCAST能够比较准确地模拟铸造过程温度场，其带有的力学模型比较广泛，但却没有涵盖单晶本构模型。而国内生产单晶涡轮叶片的主要材料是国产第二代镍基单晶高温合金DD6，它是十分典型的正交各向异性材料，那么利用ProCAST能,不能准确地计算出叶片铸造应力场就存在疑问。而ABAQUS有很强大非线性问题处理能力，其材料库范围十分广泛，涵盖正

7、交各向异性材料本构模型【3]。从本质上看，铸造凝固过程属于高度非线性问题，因此可以考虑利用ABAQUS软件来对涡轮叶片应力场进行分析。但单晶涡轮叶片的铸造过程属于精密熔模铸造，而ABAQUS却不是专业铸造有限元分析软件，因此很难准确地模拟整个定向凝固过程。为准确研究单晶涡轮叶片残余应力，拟结合ProCAST能较准确地模拟铸件定向凝固温度场以及ABAQUS软件涵盖单晶本构模型的优点，对单晶涡轮叶片在冷却过程中的残余应力场进行更准确地数值模拟。但ProCAST定向温度场不能直接导．A．ABAQUS，因此需要将温度场转

8、换成ABAQus能接受的温度载荷【4】。本文利用MATLAB编写一个温度场转换接口，能较准确地将ProCAST软件计算的定向温度场转换成ABAQUS软件能接受的温度载荷，以方便后续模拟叶片定向凝固残余应力。1两种软件温度场格式介绍1．1ProCAST温度场介绍铸件浇注过程温度场通过ProCAST后处理软件Viewer．CAST查看，它能导出中性文件木．ntl格式以及基金项