[發明專利]一種鑄件宏觀偏析數值模擬的方法

無效

• 申請號: 201110194080.5
• 申請日: 2011-07-12
• 公開（公告）號: CN102289542A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 劉東戎
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及一種鑄件中宏觀偏析模擬的方法。

背景技術

鑄件的宏觀偏析主要是指鑄件內部的化學成分不均勻，并由此導致的鑄件內部在組織結構和性能方面的不均勻性。這種不均勻性降低了鑄件的沖擊韌性和塑性，增加了熱裂傾向，有時還導致鑄件難于加工或鑄件廢品率高。對于在空氣中或在腐蝕介質中工作的鑄件，宏觀偏析部位更容易遭受腐蝕破壞。因此利用計算機模擬的方法準確預測鑄件中宏觀偏析形成，為科學確定鑄造工藝并尋找減小宏觀偏析程度的工藝措施提供參數選擇和理論指導。

合金的凝固是一個包含著宏觀范疇(10^-2-1m)熱、溶質、動量傳輸與微觀范疇(10^-4-10^-2m)晶粒形核長大的復雜物理過程。對宏觀尺度上宏觀偏析形成行為的準確描述需要微觀組織的信息(二次枝晶臂間距SDAS)。目前廣泛使用的經典混合理論的缺點是因忽略凝固組織變化而過高估計枝晶間液體流動速度；固-液兩相流模型考慮了凝固組織變化對宏觀偏析的影響，但存在的問題是沒有考慮組織形成過程中的隨機現象(隨機形核、隨機結晶取向)，多個變量之間需要進行高強度的迭代耦合求解，因此計算時間長，不適合預測大尺寸或形狀復雜的鑄件中宏觀偏析形成。這就要求所開發的宏觀偏析數值模擬方法不但要考慮微觀組織形成對宏觀偏析的影響，還要具有較高的計算效率，這在實際應用方面均具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種鑄件宏觀偏析數值模擬的方法，以解決目前宏觀偏析計算時間長、精度低且不適合預測大尺寸或形狀復雜的鑄件中宏觀偏析形成的問題。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：所述方法包括如下步驟：

步驟一、將枝晶生長計算域進行微觀尺度網格剖分，剖分為n×m個網格；計算域為長方形，計算域面積(X米×Y米)和網格剖分個數的選擇需滿足網格的面積Δy·Δx≤25×10^-12(米)²；

步驟二、確定最大形核密度NU_max和最大形核過冷度ΔT_max；

步驟二(一)、一個凝固時間t下，基于高斯連續形核分布原理，采用雙曲余弦函數計算微觀尺度計算域內形核質點個數MU(t)：

ΔT(t)=Tl-T·×t]]>

MU(t)=NUmax2[tanh(ΔT(t)-ΔTmax1.25)+tanh(ΔTmax1.25)]·X·Y]]>

其中ΔT(t)為過冷度，T_l為液相線溫度，為冷卻速率；