[發明專利]用于對鑄造金屬物體中的孔隙分布進行預測的方法

在審

• 申請號: 202111175549.0
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN114329804A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 維塔利·古列維奇;維爾弗里德·舍費爾
• 申請（專利權）人: 馬格馬鑄造工藝有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F30/28;G06T17/20;G06F111/10;G06F119/14;G06F119/08;G06F113/08
• 代理公司: 成都超凡明遠知識產權代理有限公司 51258
• 代理人: 王暉

1.一種計算機實現的方法，所述計算機實現的方法用于通過確定由于凝固引起的孔隙的數量和位置的變化來改進在模具的型腔中鑄造金屬物體(1)的過程，所述方法包括：

提供定義至少待鑄造的金屬物體(1)的幾何形狀的3D計算機模型(2)；

基于所述3D計算機模型(2)使求解域(4)離散化(101)，以形成具有多個3D單元(7)的3D網格(6)；

指定(102)邊界條件，所述邊界條件包括至少在鑄造中所涉及的材料的材料特性；

基于過程特定邊界條件，對在鑄造期間所述金屬物體的凝固過程的至少一個時間步長進行模擬(103)，針對所述凝固過程的所述至少一個時間步長的所述模擬包括：

對瞬態方程進行求解(104)，所述瞬態方程表示針對所述求解域(4)的所述凝固過程的瞬態物理特性；

對用于所述求解域(4)的部分液體分布F_l進行計算(105)，其中，部分液體f_l被定義為所述3D單元(7)中的液體金屬的部分；

基于所述部分液體分布F_l確定(106)所述求解域(4)內的至少一個進料單元(8)，其中，進料單元(8)被定義為具有高于零的部分液體值f_l0和不等于零的部分液體梯度值的一組互連的3D單元(7)，并且其中，相鄰的進料單元(8)由界面區域(9)分開，其中，所述界面區域(9)被定義為具有等于零的部分液體梯度的一組互連的3D單元(7)；以及

對所述至少一個進料單元(8)中的每個進料單元中的孔隙的數量和位置的變化進行計算(107)。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，對所述至少一個進料單元(8)中的每個進料單元中的孔隙的數量和位置的變化進行計算(107)包括使用連續方程和達西定律通過下述來進行：對進料單元(8)和與所述進料單元(8)相鄰的進料單元(8)之間的金屬流入和金屬流出的總體積進行計算(107A)以及對所述進料單元(8)中的金屬收縮進行計算(107B)。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，對所述至少一個進料單元(8)的每個進料單元中的孔隙的數量和位置的變化進行計算(107)包括通過如下的方式對耦合的方程組M進行迭代求解：

確定(1071)針對每個進料單元(8)的總單位體積V_i和初始孔隙體積V_i^p,0；以及

根據如下的方程類型A對每個進料單元(8)中的孔隙體積的瞬態變化進行計算(1072)：

其中，

-表示所述進料單元(8)中的孔隙體積變化的速率，

-表示所述進料單元(8)中由于冷卻和相變而引起的體積收縮的速率，以及

-∑_jα_ijP_ij表示在所述進料單元(8)與所有相鄰的進料單元(8)之間的金屬流入和金屬流出的總體積；

其中，每個進料單元(8)中的孔隙體積V_i^p被計算為初始孔隙體積V_i^p,0與孔隙體積的瞬時變化之和；以及其中，

如果計算出的任何進料單元(8)中的孔隙體積小于零V_i^p0，則通過為這些進料單元(8)指定(1073)零孔隙V_i^p,0＝0，并且用如下的方程類型B替換方程類型A來再次對所述方程組M進行求解：

其中，

-表示所述進料單元(8)中的體積收縮的速率，

-∑_jα_ijP_i表示從所有相鄰的進料單元(8)到所述進料單元(8)的金屬流入的總體積，以及

-∑_jα_ijP_j表示從所述進料單元(8)到所有相鄰的進料單元(8)的金屬流出的總體積。