基于CAE分析的铸钢件冒口优化技术的研究

论文摘要

随着计算机技术和铸造CAE技术的快速发展,铸造模拟软件在实际生产中发挥的作用越来越大。面对日益激烈的市场竞争,铸造企业不仅需要提供更高质量的产品,还需要保证较低的生产成本和较短的新产品研发周期。利用铸造模拟软件可以实现铸造的充型凝固过程模拟、缺陷的预测以及工艺的优化设计,最终得到最佳的工艺方案以满足铸造企业在实际生产中的需求。因此,本课题致力于研究开发出基于CAE分析的铸造工艺冒口优化系统,在设计人员的参与和引导下,由计算机自动完成铸件金属液的充型、凝固和冒口优化计算,交互式的实现铸钢件冒口优化设计。本文首先利用铸造CAE技术获取孤立液相区和缩孔缩松的信息,实现铸件补缩区域的划分,并预测缩孔缩松发生的部位、形状和大小。其次,深入研究铸钢件冒口工艺,结合实际工艺设计经验,分析不同类型的冒口设计方法,建立了常用冒口的数学模型。再次,研究遗传算法的优化机制,根据遗传算法的特点和流程,将冒口数学模型与遗传算法相结合,利用C++编程技术开发了冒口优化程序。最后,通过两组实验从理论上验证了铸钢件优化算法的可靠性及准确性,并以蒸汽室铸件工艺优化为例实现了铸钢件冒口优化系统在实际工程中的应用。初步的结果表明,该系统能够完成一定复杂程度的铸钢件冒口优化计算。从优化结果和实际浇注结果对比可以发现,优化的结果效果良好,程序稳定。为进一步开发更为完善和复杂的铸造工艺设计系统奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 课题主要研究内容
• 2 铸钢件冒口数学模型及优化算法的建立
• 2.1 铸钢件冒口数学模型的建立
• 2.2 优化算法的建立
• 2.3 小结
• 3 铸钢件冒口优化系统的实现
• 3.1 铸钢件冒口优化系统流程
• 3.2 CAE 分析的实现
• 3.3 铸钢件冒口优化算法的实现
• 3.4 应用界面的实现
• 3.5 小结
• 4 铸钢件冒口优化系统的应用
• 4.1 铸钢件冒口优化实验验证
• 4.2 铸钢件冒口工艺优化的应用
• 4.3 小结
• 5 全文总结
• 5.1 课程总结
• 5.2 展望与后续工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士期间完成的论文