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原文传递机车摇枕铸件工艺的数值模拟

论文题名：	机车摇枕铸件工艺的数值模拟
关键词：	机车摇枕铸件;铸造工艺;有限元分析;数值模拟;PROCAST软件;铸造缺陷判定
摘要：	摇枕作为火车中的重要零部件，重载和高速对摇枕的质量提出了较高的要求。从报道和生产情况看来，摇枕所存在的问题是存在缩孔、裂纹等铸造缺陷。缺陷位置分散且不好掌握，针对以上问题，决定对摇枕的工艺设计过程采用数值模拟技术。本文己摇枕为研究对象，采用PROCAST软件进行工艺的模拟分析，并确定铸造工艺。本文在简要阐述铸造数值模拟技术基本原理基础上，介绍了PROCAST软件所采用的有限元方法建立的温度场、流场以及应力场的数学、物理模型和进行有限元离散求解，以及铸造缺陷的判定。　　对PROCAST的使用者来说，复杂零件的网格划分是比较困难的事情，本文研究了CAD软件和前处理软件与PROCAST之间的接口问题。对比发现，用pro/e生成的面网格与PROCAST有较好的兼容性，对于复杂零件能较好的解决铸型与铸件、冷铁与铸件的网格一致性的问题。　　热物性参数对模拟的准确性起到相当重要的作用，本文通过PROCAST软件自带的计算系统，通过必要的修正计算出B级钢的热物性参数，并通过查找数据得到B级钢的高温性能，同时与实验得出的C级钢数据比较，验证数据的可靠性。　　本文利用PROCAST的基本模块，对摇枕流动场和温度场进行了模拟，讨论了速度、温度对摇枕缺陷的影响，阐明冷铁及冒口的布置对缺陷的影响最大，通过多次模拟确定比较合理的冷铁及冒口的分布。用Anycasting软件对结果进行了对比，发现两种软件得到的结果有较好的一致性。　　裂纹作为摇枕缺陷之一，对摇枕的质量有重要影响，本文阐述了热裂产生的原因，并利用PROCAST的应力模块对摇枕进行了热裂倾向、热应力大小及分布进行了模拟，通过设置合理的冷铁，有效的降低了热应力。　　通过数值模拟，确定了比较合理的铸造工艺，对这种复杂的零件的生产提供了指导意义，同时也缩短了工艺准备的周期，降低了试制成本，是得到合格铸件的有力保证。
作者：	许鹏飞
专业：	材料加工工程
导师：	赵建华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文