基于细微观尺度的铸件热应力场双向耦合模拟

铸件热应力场数值模拟是铸造CAE技术中的重要组成部分，其难度在于如何提高模拟的准确度和可信度。对于铸件凝固过程的准固态区，目前因其力学模型还不完全清楚，模拟难度更大。本项目拟基于流变学理论，建立起铸造流变学模型，得到准固态区精确通用的本构方程；并从细微观尺度（从毫米到微米），采用热－力双向耦合方法，对铸件的整个凝固过程进行热应力场数值模拟。放弃铸件自始至终属小变形的假设，对变形量引起网格畸变区域，进行网格重新划分；研究热裂判据，构造裂纹形成模式，寻找内应力释放的处理方法；将铸件和铸型（芯）作为整个系统参与计算，减少约束条件的假设和简化；利用动态应力测试和残余应力测试实验结果，进一步完善数学模型。本项目采用的细微观尺度的双向热－力耦合模拟，将大幅提高铸件热应力场模拟结果的准确度和可信度，以及铸件热应力场模拟技术的实用性，具有重要的理论意义和实用价值。