铝合金重力铸造过程中铸件-模具界面换热系数反求及其在仿真中的应用的任务书.docx

铝合金重力铸造过程中铸件-模具界面换热系数反求及其在仿真中的应用的任务书
任务书
题目：铝合金重力铸造过程中铸件-模具界面换热系数反求及其在仿真中的应用
背景和意义：
随着现代工业的发展，铸造工艺的应用越来越广泛，铝合金重力铸造是其中的一种常见工艺。在铝合金重力铸造中，铸件温度分布情况对成型工艺和产品质量有着很大的影响。而铸件-模具界面换热系数是影响铸件温度分布的一个重要因素，因此准确地反求模具换热系数具有非常重要的意义。
本课题的研究目的是：通过铝合金重力铸造过程的模拟，利用逆向分析的方法，反求出模具换热系数，并将其应用于仿真模拟中，从而更准确地预测铸件的温度场分布，为优化生产工艺和提高产品质量提供理论依据。
研究内容：
1.铝合金重力铸造过程分析：
通过对铝合金重力铸造过程中液态合金涌动及固态化现象的分析，建立符合实际情况的铝合金重力铸造过程数学模型，得到铝合金重力铸造过程参数
2.数学模型的逆向分析
利用ANSYS等CAE软件，建立铝合金重力铸造过程有限元模型，并将其与实际铸件进行对比和验证，绘制出铝合金重力铸造过程中铸件的温度场分布。根据得到的铸件温度场分布数据，使用反演方法求解模具-铸件界面换热系数。进一步验证所求出的模具换热系数和实际差异并进行误差分析.
3.在仿真中应用模具-铸件界面换热系数
将求解出的铸件-模具界面换热系数，应用于铝合金重力铸造过程中的模拟预测中，得到更加准确的铸件温度场分布。同时，进一步探究模具换热系数对铝合金重力铸造过程中其他参数的影响，为优化生产工艺和提高产品质量提供理论依据。
研究方案：
1.调查分析现有相关文献，对铝合金重力铸造的过程和模拟分析方法进行深入研究
2.建立包括固态化过程、壳层生长、液态金属流动、接触角及其他影响因素在内的铝合金重力铸造有限元模型，并进行仿真计算；
3.根据仿真分析得到的铸件温度场分布数据，采取逆向分析方法反求出节水-铸件界面换热系数，进行误差分析
4.以得出的界面换热系数为参数进行计算模拟，得出铸件表面温度分布，并对模拟结果进行分析和求精
5.利用所得诸参数，提出完善优化建议，以期为铝合金重力铸造过程的实际操作指导提供有益信息。
预期成果：
1.建立较为精准和全面的铝合金重力铸造有限元模型，可准确预测铸件温度分布情况
2.通过逆向分析方法，反求出较准确的模具换热系数
3.在仿真分析过程中应用模具换热系数，得出更加准确的铸件温度场分布结果
4.探究模具换热系数对铝合金重力铸造过程中其他参数的影响，为优化生产工艺和提高产品质量提供理论依据
5.为铝合金重力铸造生产工艺的优化提供有效参考资料，获得相关成果经验，提高铝合金重力铸造工艺的技术水平
参考文献：
1.王继清,廖姝媛,蒲志凯.铝合金重力铸造技术的应用现状[J].冶金工业,2016,9(至69):148-151.
2.李永欢,张吉德,樊丽华.铝合金重力铸造模拟时截面网格耦合计算的研究[J].中国铸造,2006,12(02):133-138.
3.雷金锋.基于有限元法的铝合金重力铸造数值仿真分析[D].天津：天津大学,2015.
4.TotaM.Comparisonofdifferenttechniquesformouldsurfaceheattransfercoefficientdeterminationindiecasting[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2007,191(1-3):17-21.
5.ChiZhang,XiaodongHe.Anumericalinvestigationofmoldcoolingratesindiecasting[J].AppliedThermalEngineering,2014,62(2):786-793.