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华铸cae培训手册doc
华铸CAE/InteCast集成系统8.0
实例教程
华中科技大学华铸软件
前言
华铸CAE-铸造工艺分析软件集成系统是目前国内最著名的凝固模拟分析系统,是分析和优化铸件铸造工艺的重要工具。
但是由于铸造工程技术人员的计算机应用水平相对比较低,而华铸CAE又是一个高技术含量的软件产品,其对用户的要求应该说是比较高的。
只有通晓铸造工艺技术,并熟练应用本软件,才能尽可能的发挥数值模拟软件的巨大作用。
本教程作为培训使用的实例教程与系统的使用手册相配合,为初学者提供全面的帮助。
教程以图文并茂的方式,由浅入深,由简入繁,以实例的方式介绍了华铸CAE8.0版本的使用。
先从最简单、最形象的,也是铸造数值模拟的基础:
纯凝固模拟入手,然后是充型模拟、耦合模拟以及耦凝模拟。
本文所选精选的实例有如下两个特点,一是它们都为真实的铸件及工艺,直接采用现成的STL文件,节省了三维造型的时间;二是网格数一般比较少,以保证模拟计算能够在几分钟到几个小时内能够算完,使用户/读者的精力集中到华铸CAE的学习上。
通过本教程,可以使用户对于华铸CAE有较深入的理解。
在练习的过程中,使得用户逐渐的体会数值模拟的巨大魅力,为深入应用打下良好基础。
与本书配套的光盘1份,内有相关数据及实例。
华中科技大学华铸软件
2004年7月
第一章纯凝固传热计算
1.1新建一个工程----------------------------------------------4
1.2STL预览---------------------------------------------------5
1.3前置处理--------------------------------------------------6
1.4计算分析--------------------------------------------------11
1.5后置处理--------------------------------------------------16
1.6报告生成--------------------------------------------------21
第二章纯充型流动计算
2.1打开一个工程----------------------------------------------23
2.2前置处理--------------------------------------------------24
2.3计算分析--------------------------------------------------27
2.4后置处理--------------------------------------------------31
2.5报告生成--------------------------------------------------34
第三章流动与传热耦合计算
3.1打开一个工程----------------------------------------------35
3.2计算分析--------------------------------------------------35
3.3后置处理--------------------------------------------------39
3.4报告生成--------------------------------------------------41
第四章基于耦合的凝固计算
4.1打开一个工程----------------------------------------------43
4.2计算分析--------------------------------------------------43
4.3后置处理--------------------------------------------------47
4.4报告生成--------------------------------------------------52
第一章纯凝固传热计算
本章以托架铸件为例,对铸钢件进行了纯凝固模拟分析,分析所需STL文件位于:
附带光盘\华铸CAE8.0培训手册\铸钢。
本章目标:
◆熟悉华铸CAE铸钢重力完全版的模拟分析流程
◆规划一个铸钢件纯凝固计算
◆BMP存盘
◆缩孔形成动画的制作播放
◆铸件色温动画的制作播放
华铸CAE铸造工艺分析系统软件铸钢重力完全版的主界面,如下图1-1所示。
图1-1
1.1新建一个工程
1.启动华铸CAE8.0主控平台,如图1-1所示。
2.单击工具栏上【新建工程】,弹出新工程对话框。
3.在新工程对话框内依次输入:
单位、操作人、铸件名、工艺号和材质;单击硬盘选择后面的下拉列表
:
选择:
“D”,如图1-2所示。
注意:
华铸CAE8.0把一个铸件的一个工艺的模拟分析任务定义为一个工程,不同的铸件当然对应不同的工程,就是同一铸件不同工艺也要定义为不同的工程。
新建一个工程或者打开一个已有工程后,随后的STL预览、前置处理、计算分析以及后置处理、报告生成都应在工程下进行。
图1-2
4.单击铸件名后面的【描述…】,输入当前铸件描述,如图1-3所示。
图1-3
5.单击【确认】。
6.单击【确认】,完成新建工程。
✧注意:
用户输入的当前铸件描述和当前工艺描述,应尽可能的准确翔实,以便将来自己或者他人查询。
1.2STL预览
1.单击工具栏【STL预览】,启动程序:
“无标题-ClipStl”。
2.单击【文件】-【STL装配】,打开STL装配对话框。
3.在选择STL文件框内找到路径:
附带光盘\华铸CAE8.0培训手册\铸钢,单击铸钢文件夹,在中间列表框内可以看到五个stl文件,如图1-4所示。
图1-4
4.双击除了mold.stl外的所有stl文件,然后单击【确定】,如图1-5所示。
图1-5
5.确认无误,单击【文件】-【退出】,返回华铸CAE8.0主控平台。
✧注意:
在装配时,一般不选择铸型参与装配,是为了更好的查看当前铸件及其工艺。
1.3前置处理
1.单击【前置处理】,进入华铸CAE前处理系统R8.0[完全版]。
2.单击工具栏【新建】,弹出剖分任务对话框。
3.单击下一步按钮
,弹出STL赋材质属性对话框,双击路径:
“附带光盘\华铸CAE8.0培训手册”下的铸钢文件夹,所有STL文件会出现在文件选择框内,选中cast.stl,然后左键双击选择材质类别里面的铸件,对core.stl和mold.stl做相似处理;选中gating.stl,再选中对话框右面的直浇道/升液管,单击
,riser.stl做类似处理。
完成赋值后如图1-6所示。
图1-6
4.单击下一步按钮
,进入优先级别选择对话框,在材质列表框内依次单击:
铸件-芯子-铸型,如图1-7所示。
图1-7
5.单击下一步按钮
,进入网格参数对话框,输入均匀网格大小(mm):
“5”,单击后面的【网格数】按钮,以查看当前网格数,如图1-8所示。
图1-8
6.单击【确定】。
7.单击下一步
,进入其他参数设置对话框,输入剖分结果文件名:
“凝固”
,如图1-9所示。
图1-9
8.单击【接受】按钮。
9.弹出自动导航对话框,询问是否现在进行剖分,如图1-10所示。
图1-10
10.单击【是】,开始剖分,请耐心等待。
11.剖分结束,弹出消息框,对您表示祝贺,单击【确定】。
12.弹出自动导航对话框,询问是否现在显示剖分结果,如图1-11所示。
图1-11
13.单击【是】,弹出显示参数对话框。
14.单击【确认】,显示剖分结果,如图1-12所示。
图1-12
15.同时弹出自动导航对话框,询问是否需要旋转剖分结果,如图1-13所示。
图1-13
✧注意:
重力铸造的直浇道应竖直向上,如果剖分结果显示与之不符,就要对之进行相应的旋转。
在本例中,图1-12剖分结果显示却是水平向右,故需要对之进行旋转。
16.单击【是】,进入剖分结果旋转对话框,依次选择:
“X轴”、“逆时针”、“90度”,如图1-14所示。
图1-14
17.单击【确定】,完成旋转。
18.弹出自动导航对话框,询问是否需要检查剖分结果,单击【是】,启动剖分检查程序,如图1-15所示。
图1-15
19.单击【缺陷判断】-【搜索线接触网格】,对铸件进行线接触网格搜索,弹出消息框,如图1-16所示。
图1-16
20.单击【确定】,退出剖分检查程序,回到华铸CAE前置处理主界面。
21.单击【确定】。
22.再次单击工具栏上【显示控制】按钮,弹出显示参数对话框,选择:
“装配【无铸型】”,如图1-17所示。
图1-17
23.单击【确认】,显示图形,如图1-18所示。
图1-18
24.确认无误,单击【剖分拍照】,打开华铸相机。
25.单击华铸相机
,按住不放,拖到显示的图形(图2-18)上,释放,弹出华铸相机/文件保存对话框。
26.单击【保存】,保存网格剖分图像。
✧注意:
如果在三维造型的时候走捷径,采用重叠/覆盖的方式,比如说:
在铸件的基础上画冒口,或者在铸件的基础上画冷铁,而不是单独造型,那么在前处理优先级别选择的时候就要特别注意,剖分完成后要用显示控制仔细检查,以确认系统中各种材质是否一一对应。
27.单击【任务规划】-【退出】,回到华铸CAE8.0主控平台。
1.4计算分析
1.单击【计算分析】,进入华铸CAE系统-计算分析R8.0[铸钢/重力/完全版]。
2.单击【纯凝固】,进入计算任务设置对话框。
3.单击选择SGN后面的下拉列表,选择:
“凝固”;单击文件夹选择后面的下拉列表,选择“凝固1”;单击金属大类选择后面的下拉列表,选择:
“铸钢”,如图1-19所示。
图1-19
4.单击【合金属性浏览/设置】,弹出合金属性设置对话框,依次输入:
碳、硅、锰、硫和磷的含量,单击【应用】,如图1-20所示。
图1-20
5.单击【物性参数】按钮,换到合金的热物性设置界面,单击【液相线.C’】,弹出消息框,如图1-21所示。
图1-21
6.单击【是】,采用推荐液相线。
7.单击【固相线.C’】,弹出消息框,询问是否采用推荐固相线,如图所示。
图1-22
8.单击【是】,采用推荐固相线。
✧注意:
自动填写液固相线时,华铸CAE根据当前合金的主要元素含量,根据相图自动填写固、液相线温度(仅限于符合相图的合金),当然用户也可手工填入。
对于高合金(特种合金)只能用户手工填入。
9.输入相变收缩:
0.04,液态收缩率/度:
0.0001,单击【应用】,如图1-23所示。
图1-23
10.单击【确定】。
11.单击下一步按钮
,进入物性参数设置对话框,输入铸件的初始温度:
“1550”,单击【应用】,如图1-24所示。
✧注意:
修改合金成分、热物性以及后面的界面系数以后,必须应用,更改才能生效。
图1-24
12.单击选择欲设置的材料后面的下拉列表,选择:
“铸型”,然后单击具体材料选择下面的下拉列表,选择:
“铸型[湿砂],单击【应用】。
13.依此类推,设置芯子为:
“芯子(树脂砂,钢)”。
14.单击下一步按钮
,进入界面参数设置对话框。
15.单击下一步按钮
,进入其他参数设置对话框。
16.单击【重力补缩计算】,进入重力补缩设置对话框。
17.选择重力补缩功能,输入大致浇注时间:
“2”(s),如图1-25所示。
18.单击【确认】,回到其他参数设置对话框。
19.单击【计算结束控制】,进入模拟计算结束控制对话框,选择:
“按铸件冷却温度结束(1400)”,单击【应用】,如图1-26所示。
20.单击【确认】,回到其他参数设置对话框。
图1-25
图1-26
✧注意:
第一次计算,往往采用按铸件的冷却温度结束,因为你并不知道该铸件的具体凝固时间。
21.单击【自动存盘控制】,进入数据自动保存参数设置对话框,选择:
“按时间”,输入存盘间隔:
“5”,单击【应用】,如图1-27所示。
✧注意:
如果选择按时间存盘,当然是存盘间隔越小越好,但是由于硬盘空间和最大存盘次数的限制,存盘间隔也不能无限制的小,只有定为一个合理的值,才能在现有硬件条件下得出满意的结果。
图1-27
22.单击【确定】,回到其他参数设置对话框,如图1-28所示。
图1-28
23.单击下一步按钮
,进入计算任务总结对话框,如图1-29所示。
图1-29
24.单击【当前计算参数入计算参数库…】,弹出对话框,输入:
“凝固”,单击【确认】。
25.确认无误,单击【接受任务】。
26.弹出自动导航消息框,询问是否现在进行计算,单击【是】,开始计算,请耐心等待,计算界面如图1-30所示。
图1-30
36计算结束,弹出消息框,单击【确定】。
37.单击菜单【新建】-【退出】,回到华铸CAE8.0主控平台。
注意:
本例在P4-2.8G(512M内存)下面只需计算2分钟。
1.5后置处理
一、查看重力缩孔缩松与BMP存盘
1.单击【后置处理】,进入InteCAST-华铸CAE可视化后处理系统,我们可以看到工具栏下面的工程框条,如图1-31所示。
✧注意:
工程框条是华铸CAE后处理模块应对华铸CAE8.0工程管理的思想开发的,同时,华铸CAE后处理模块向上兼容,原来的图形处理方式仍然有效。
图1-31
2.单击工程后面的下拉列表
,选择:
“托架_PRO_0.TSK”。
3.单击模拟后面的下拉列表
,选择:
“凝固1”。
4.连续单击工程框条上面最后一个按钮,直至其变为【缩孔缩松】。
5.单击数据后面的下拉列表
,选择显示最后一个dfc文件,如图1-32所示。
图1-32
6.单击【数值画面】-【BMP存盘】,弹出BMP存盘对话框。
7.单击【确认】,完成保存。
二、缩孔形成过程动画的制作与播放。
1.单击菜单栏【数值画面】-【BMP批处理】,弹出BMP批处理对话框。
2.单击全选按钮
,将全部dfc文件置为选中文件,如图1-33所示。
图1-33
3.单击【确认】,弹出消息框,询问是否删除残存BMP,单击【否】,请等待。
4.批处理完成,弹出消息框,单击【确定】。
5.单击【动画集成】-【BMP合成AVI】,弹出选取BMP合成AVI对话框。
6.单击全选按钮
,改目标AVI为:
“缩孔形成.avi”,如图1-34所示。
图1-34
✧注意:
华铸CAE后处理现提供两种动画合成机制,【合成(A)】和【合成(M)】,前者采用windows通用格式,后者则采用更高的压缩比。
7.单击【合成(A)】,制作动画。
8.弹出善后处理对话框,询问是否删除已用过的BMP文件,单击【是】。
9.单击右上角的【播放】按钮,启动华铸自备动画播放程序。
10.单击屏幕左上角的【播放】按钮,播放观看动画。
11.单击左上角的【退出】,退出动画播放程序。
12.单击对话框右上角的【退出】,回到华铸CAE后处理主界面。
三、惟妙惟肖的铸件色温动画制作与播放
1.单击【数值画面】-【铸件色温】,弹出铸件色温对话框。
2.单击【浏览】,弹出打开文件对话框,在目录:
“D:
\托架\PRO_0\凝固1”下面选择最后一tem个文件,单击【打开】。
3.设置铸件色温对话框,如图1-35所示。
图1-35
4.单击【确认】,显示图形,如图1-36所示。
图1-36
5.单击【数值画面】-【BMP批处理】,弹出BMP批处理对话框。
6.单击全选按钮
,选中所有,设定上限和下限,如图1-37所示。
图1-37
7.单击【确认】,开始批处理,请耐心等待。
8.弹出消息框,报告批处理已结束,单击【确定】。
9.单击【动画集成】-【BMP合成AVI】,弹出选取BMP合成AVI对话框。
10.单击全选按钮
,改目标AVI为:
“铸件色温.avi”,如图1-38所示。
图1-38
11.单击【合成(A)】,制作动画。
✧注意:
程序会自动在avi文件名后面加上一个“w”。
12.弹出善后处理消息框,询问是否删除已用过的BMP文件,单击【是】。
13.单击对话框右上角的【播放】,启动华铸自备动画播放程序。
14.单击左上角的【播放】,播放观看动画。
15.单击左上角的【退出】,返回选取BMP合成AVI对话框。
16.单击对话框右上角的【退出】,返回华铸CAE后处理主界面。
1.6报告生成
1.回到华铸CAE8.0主控平台。
2.单击【报告生成】,启动报告自动生成程序。
3.单击【结论】,输入模拟分析结论,单击【存盘】。
4.单击【图像】,选择前处理图像以及缩孔缩松分布图像,如图1-39。
图1-39
5.单击【附录】,选择:
“计算参数”。
6.单击【确定】,生成自动报告(WORD文档)。
✧相应的演示动画见:
附带光盘\华铸CAE8.0培训手册\铸钢。
第二章纯充型流动计算
本章仍以托架铸件为例,对铸钢的充型过程进行了纯流动模拟分析,计算所需的STL位于:
附带光盘\华铸CAE8.0培训手册\铸钢。
本章目标:
◆借鉴以前的剖分任务
◆规划一个铸钢件纯流动计算任务
◆姿态区间在制作体积填充动画时的运用
2.1打开一个工程
1.启动华铸CAE8.0主控平台。
2.单击工具栏上的【工程库】按钮,弹出工程任务维护对话框。
3.在工程列表内选择:
“托架_PRO_0.TSK”,如图2-1所示。
✧注意:
打开一个已有工程有两种办法,一种是通过工程库,一种则是通过双击华铸CAE8.0主控平台下面的新近工程列表,无论通过那种方式打开一个已有工程,都是一样的。
图2-1
4.单击【打开当前工程】按钮,打开已有工程,如图2-2所示。
✧注意:
打开一个工程的前提是必须这个工程已经存在。
图2-2
2.2前置处理
1.单击【前置处理】,进入剖分任务对话框。
2.单击以前剖分任务右边的下拉列表,选择:
“凝固”,如图2-3所示。
图2-3
3.单击下一步按钮
,进入STL赋材质属性对话框。
4.单击下一步按钮
,进入优先级别选择对话框。
5.单击下一步按钮
,进入网格参数对话框,改均匀网格大小(mm)为:
“6”,然后单击【网格数】,以查看当前网格数,如图2-4所示。
✧注意:
一般说来,由于流动场计算相当费时,故而用于充型或者耦合计算的SGN文件网格数都不宜过大,且必须进行线接触、点接触网格检查。
图2-4
6.单击下一步按钮
,进入其他参数设置对话框,改剖分结果文件名【SGN】:
“充型”,如图2-5所示。
图2-5
7.单击【接受】,完成网格参数设置。
8.弹出自动导航对话框,询问是否现在进行剖分,如图2-6所示。
图2-6
9.单击【是】,开始剖分,请耐心等待。
10.剖分结束,弹出消息框,对您表示祝贺,单击【确定】,完成剖分。
11.弹出自动导航对话框,询问是否现在显示剖分结果,如图2-7所示。
图2-7
12.单击【是】,选择显示剖分结果,将弹出显示参数对话框。
13.单击【确认】,显示图形,如图2-8所示。
图2-8
14.同时弹出自动导航对话框,询问是否需要旋转剖分结果。
15.单击【是】,弹出剖分结果旋转对话框,设置旋转参数,如图2-9所示。
图2-9
16.单击【确定】,完成旋转。
17.弹出自动导航对话框,询问是否需要检查剖分结果,单击【是】,启动剖分检查程序。
18.单击菜单栏【缺陷判断】-【搜索线接触网格】,弹出消息框,报告搜索到的线接触网格数目,如图2-10所示。
✧注意:
用于充型或者耦合计算的剖分结果必须进行线接触、点接触网格检测,以避免大量点、线接触网格的出现,从而使得充型过程得以顺利进行。
图2-10
19.单击【确定】,退出消息框,显示线接触(点接触)网格。
20.关闭剖分检查程序,返回华铸CAE前处理主界面。
21.单击【确定】,完成检查。
22.单击【剖分拍照】,打开华铸相机(若图形区没有显示,先单击【显示结果】)。
23.单击华铸相机
,按住不放,拖到显示的剖分结果图形上,释放,弹出华铸相机/文件保存对话框。
24.单击【保存】,保存网格剖分图像。
25.单击【任务规划】-【退出】,回到华铸CAE8.0主控平台。
2.3计算分析
1.在工具栏上单击【计算分析】,进入华铸CAE系统-计算分析模块。
2.单击工具栏【纯流动】按钮,打开计算任务设置对话框。
3.单击选择SGN后面的下拉列表,选择:
“充型”;单击文件夹选择后面的下拉列表,选择:
“充型1”;单击另取计算参数后面的下拉列表,选择:
“凝固”;如图2-11所示。
✧注意:
一个计算任务包括计算参数和控制参数,其中计算参数包括合金成分、合金属性、铸型系统各部分的热物性以及界面换热系数等等;控制参数则包括存盘控制、计算结束控制和显示控制等等。
图2-11
✧注意:
单击【描述】可以查询当前SGN信息,包括网格类型、网格数、网格边长以及浇注重量等;单击【另取】,则可以导入其他工程的SGN文件
4.单击下一步按钮
,进入流场参数设置对话框。
5.单击下一步按钮
,进入其他参数设置对话框。
6.单击【计算结束控制】,进入模拟计算结束控制对话框,选择:
“按铸件充型体积比结束(96%)”,单击【应用】,如图2-12所示。
图2-12
7.单击【确定】,回到其他参数设置对话框。
8.单击【自动存盘控制】,弹出数据自动保存参数设置对话框,选择:
“按次数”、输入总存盘次数:
“100”,如图2-13所示。
图2-13
✧注意:
第一次计算,很难把握存盘参数,选择按时间的话,如果时间间隔太大,很多数据不能够得到保存,将导致模拟失真,如果时间间隔太小,那么保存行为就非常频繁,硬盘容量可能承受不起。
故而初次模拟可通过总存盘次数来控制,这样一来,就能二者兼顾。
9.单击【确定】,回到其他参数设置对话框。
10.单击【显示方式控制】,弹出显示控制对话框,选择:
“计算模拟数据[存盘时更新]”,如图2-14所示。
图2-14
11.单击【详细显示参数设置】,弹出显示参数对话框,如图2-15所示。
图2-15
12.单击【确认】,返回显示控制对话框。
13.单击【确认】,返回其他参数设置对话框,如图2-16所示。
图2-16
14.单击下一步按钮
,弹出计算任务总结对话框,如图2-17所示。
图2-17
15.确认无误,单击【接受任务】,弹出自动导航消息框,询问是否现在开始计算,单击【是】,开始计算。
✧注意:
本计算在P4-2.8G(512M内存)下面需要大概35分钟,请耐心等待。
16.计算结束,弹出消息框,如图2-18所示。
图2-18
17.单击【确定】。
18.单击【新建】-【退出】,回
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