[發明專利]一種鑄錠中宏觀偏析縮孔疏松的預測模擬方法

有效

• 申請號: 201610099397.3
• 申請日: 2016-02-23
• 公開（公告）號: CN105787166B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 李軍;任鳳麗;葛鴻浩;韓秀君;夏明許;胡僑丹;張衛;李建國
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

1.一種鑄錠中宏觀偏析縮孔疏松的預測模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)獲取金屬材料的熱物性參數；

(2)計算求解所述金屬材料凝固時所需的質量、動量、能量、溶質傳輸；

(3)設置計算邊界條件，初始化計算條件，開始循環，耦合求解所述金屬材料的液相、等軸晶中固相、柱狀晶相的質量、動量、能量、溶質傳輸，同時求解空氣相的動量方程、能量方程；

(4)跟蹤所述空氣相和所述液相的界面，根據凝固收縮量，求解出所述空氣相的分布域；

(5)更新所述熱物性參數，同時跟蹤縮松判據，判斷收斂條件；如果不滿足進入下一個循環，如果滿足進入下一個時間步計算；直至得到模擬結果；

(6)采用鋼錠模實際生產鋼錠，記錄實際生產結果；

(7)將所述模擬結果與所述實際生產結果進行對照，驗證所述模擬結果的可靠性，然后用于后續鑄錠的預測。

2.根據權利要求1所述的一種鑄錠中宏觀偏析縮孔疏松的預測模擬方法，其特征在于，根據以下質量守恒方程求解所述液相、所述等軸晶中固相、所述柱狀晶相的質量：

其中：M_ls為液相向等軸晶相的質量傳輸率，M_lc為液相向柱狀軸晶相的質量傳輸率；上述質量守恒方程中下角標l代表液相，s代表等軸晶中固相，c代表柱狀晶相；f_l為液相體積分數，f_s為等軸晶固相體積分數，f_c為柱狀晶體積分數；ρ_l為液相密度，ρ_c為柱狀晶密度，ρ_s為等軸晶密度；為液相運動速度，為等軸晶運動速度。

3.根據權利要求1所述的一種鑄錠中宏觀偏析縮孔疏松的預測模擬方法，其特征在于，根據以下動量守恒方程求解所述液相、所述等軸晶中固相、所述柱狀晶相的動量：

其中：P為壓強；f_a為空氣相體積分數；為液相應力-應變張量；為柱狀晶應力為應變張量，為等軸晶應力-應變張量；為液相運動速度，為柱狀晶運動速度，為等軸晶運動速度，為空氣相運動速度；ρ_a為空氣相密度；

其中d_env為等軸晶的直徑；Φ_e為等軸晶球形度，根據合金體系確定；f_env為等軸晶體積分數；f_si為等軸晶包絡線內部固相率；λ₂為二次枝晶間距；

其中t為l，s，c三相的下角標；A_ta＝6f_tf_a/d_ta；為l，s，c三相的速度；d_ta為t相與空氣相的最小特征直徑；μ_ta為t相與空氣相的最小粘度；μ_l為液相的黏度系數；λ₁為一次枝晶間距。

4.根據權利要求1所述的一種鑄錠中宏觀偏析縮孔疏松的預測模擬方法，其特征在于，根據以下能量守恒方程求解所述液相、所述等軸晶中固相、所述柱狀晶相的能量：

其中：k_l,k_s,k_c,k_a分別是液相、等軸晶中固相、柱狀晶相、空氣相的熱導率；T_l,T_s,T_c,T_a分別是液相、等軸晶中固相、柱狀晶相、空氣相的溫度；