基于proe與ANSYS集成實(shí)現(xiàn)的壓鑄模具溫度場仿真

2013-07-18 by:廣州ProE/Creo培訓(xùn)中心來源:仿真在線

壓鑄模具是現(xiàn)代制造業(yè)的重要工藝裝備。在生產(chǎn)中,其溫度場及熱應(yīng)力場為非穩(wěn)定狀態(tài),即隨時(shí)間變化,各性能參數(shù)均發(fā)生改變。生產(chǎn)實(shí)踐證明,壓鑄模具設(shè)計(jì)、制造完成之后,即使發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。也難以進(jìn)行較大的修改。所以在模具設(shè)計(jì)之前就

采用數(shù)值模擬技術(shù)。預(yù)測(cè)各部位的溫度場和熱應(yīng)力場分布及其變化規(guī)律。對(duì)于優(yōu)化壓鑄模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提高鑄件質(zhì)量,延長模具使用壽命,降低成本,加快產(chǎn)品的升級(jí)換代,均具有重要意義。計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用,為控制壓鑄模具溫度場及熱應(yīng)力場提供了有效的途徑。

壓鑄模具有限元分析所涉及的實(shí)際鑄件。其形狀都非常復(fù)雜,以致數(shù)值模擬的前處理階段,即實(shí)體造型和網(wǎng)格剖分往往花費(fèi)大量時(shí)間.影響了計(jì)算的精度和效率。因此,迅速而準(zhǔn)確地進(jìn)行實(shí)體造型及單元剖分。并使單元剖分與模具和鑄件結(jié)構(gòu)形狀和數(shù)學(xué)模型相協(xié)調(diào)。對(duì)提高模擬分析結(jié)果的真實(shí)性和實(shí)用性有著重要的意義。

ANSYS軟件是美國ANSYS公司開發(fā)的大型通用有限元分析程序,其分析功能強(qiáng)大。并能有效的求解溫度場、散熱場以及多場耦合問題;但其實(shí)體建模功能有限,只能處理一些相對(duì)簡單的模型,難以勝任形狀復(fù)雜的鑄件造型。proe是美國PTC公司開發(fā)的專業(yè)CAD軟件,是一個(gè)基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)。其主要功能在于能進(jìn)行便捷的參數(shù)化設(shè)計(jì)。通過proe可以快速方便的建立形狀復(fù)雜的模型。雖然它帶有CAE模塊,但相比專業(yè)的CAE軟件還略有不足。因此可行的解決方案是結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì),在proe中建模,獲得盡量逼近真實(shí)鑄件形狀的模型。然后導(dǎo)入ANSYS中進(jìn)行模擬分析。這樣,就可利用壓鑄模具的溫度場仿真來解決實(shí)際的工程問題。

1 ANSYS與proe的集成

為將ANSYS直接集成在proe中,使proe生成的模型能完整的導(dǎo)入到ANSYS中。需將ANSYS與proe的接口進(jìn)行如下的設(shè)置:

(1)在同臺(tái)計(jì)算機(jī)的同一操作系統(tǒng)下安裝有proe和ANSYS兩種軟件:

(2)保證上述兩種軟件的版本兼容,proe的版本不得高于同期的ANSYS的版本:

(3)ANSYS 10.0必須和proe wildfire2.0相連:

(4)操作路徑為:開始→程序→ANSYS→ANS ADSNUtility→Configuration options→Configuration Connection for proe。單擊OK→選擇ANSYS Product→Work space;選擇Graphics device name(NT:Win32)給Language used with;選擇proengineer installation path,選擇megabytes(128)OK;proengineer:usascii,單擊OK完成連接。

(5)運(yùn)行proengineer并配置config.pro;

(6)打開proe,菜單欄就會(huì)出現(xiàn):“ANSYS 10.0”選項(xiàng),ANSYSConconfmg和“ANSYS Ceom”表明ANSYS已經(jīng)集成在proe之中。

(7)創(chuàng)建一個(gè)新零件后,通過執(zhí)行proe中part菜單下的“ANSYSCeom”,就開始傳輸;或者是在ANSYS執(zhí)行File\Import\proe導(dǎo)人文件。

將ANSYS直接集成在proe之中,整個(gè)轉(zhuǎn)換過程可以在不脫離proe和ANSYS這兩個(gè)軟件的情況下進(jìn)行,從而實(shí)現(xiàn)了proe和ANSYS無縫連接。這種連接方式導(dǎo)人的模型不會(huì)發(fā)生變形和線面的丟失,分析計(jì)算的精度高。

2 基于集成平臺(tái)下的壓鑄模具溫度場的有限元分析

一用于鑄造工字形梁的壓鑄模具。其實(shí)體造型如圖1所示,模具總跨度為0.5m。已知鋼水充型前。型腔初始溫度為25℃,其周圍空氣溫度為25℃。模具材料與鋼的性能參數(shù),空氣對(duì)流系數(shù)為65W/(m2·℃)。用ANSYS模擬模具與鑄件的溫度場分布。

2.1 進(jìn)行有限元分析的前處理

(1)用proe的造型功能模塊完成鑄造工字形梁的模具的三維造型。為了便于集成環(huán)境下的ANSYS進(jìn)行單位的處理,在proe中制作的鑄造工字形梁的模具模型統(tǒng)一使用國際單位制。

(2)模型的導(dǎo)入,在proe中直接啟動(dòng)ANSYS。proe完成建模以后,直接單擊主菜單的“ANSYS 10.0”、“ANSYSCeom”。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開ANSYS,使用“plot”菜單中的“Volumes”選項(xiàng),就可以將實(shí)體模型顯示出來。

(3)網(wǎng)格劃分(建立有限元模型)。網(wǎng)格劃分是建模中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),網(wǎng)格劃分的好壞將直接影響到計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和計(jì)算進(jìn)度,甚至?xí)驗(yàn)榫W(wǎng)格劃分的不合理而導(dǎo)致計(jì)算不收斂。圖3為劃分網(wǎng)格后的模型。

(4)設(shè)置材料屬性。在材料屬性對(duì)話框中,按照設(shè)置模具材料和鋼的性能參數(shù)。

2.2 有限元分析的求解處理

(1)添加約束載荷。施加對(duì)流邊界條件為65W/(m2·℃),周圍空氣溫度為25℃到加在模具內(nèi)表面受對(duì)流沖擊的邊界上.將初始溫度為25℃施加給鑄造工字形梁的模具。

(2)求解。先作穩(wěn)態(tài)分析,確定初始條件,然后進(jìn)行瞬態(tài)分析。將時(shí)間步長設(shè)置完畢以后就可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。

2.3 有限元的后處理與結(jié)果顯示

后處理是指檢查并分析求解結(jié)果的相關(guān)操作。這也是分析中最重要的環(huán)節(jié)之一,因?yàn)槿魏畏治龅淖罱K目的都是為了研究鑄造工字形梁模具的溫度分布及其受熱變形情況。ANSYS提供了多種顯示結(jié)果的方式,如圖形顯示、等值線圖、軌跡線圖、列表顯示等。其中圖形顯示是一種非常直觀有效的結(jié)果顯示方式,并且可以根據(jù)不同的分析目的顯示不同的分析結(jié)果。

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