导　　师： 陈立亮;吴志超

学科专业： H0503

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华中科技大学

摘　　要： 干砂负压消失模铸造技术(简称LFC)是新一代的精确铸造成型技术,被誉为“代表21世纪的铸造新技术”。泡沫模样是消失模铸造成败关键,而泡沫珠粒的充填是获得优质泡沫模样的关键工序之一。泡沫珠粒在模具中充填不均或不密实会使模样出现残缺不全或融合不充分等缺陷,影响产品的表面质量。利用计算机对泡沫珠粒射料充填过程的流动场进行数值模拟,定量地模拟射料过程的影响因素,有利于优化射料工艺、提高效率和减少废品,具有重要的理论及应用价值。本文基于分子动力学模拟,建立模拟离散颗粒流动的离散单元模型(DEM)。采用硬球模型处理高浓度颗粒相中离散颗粒间的碰撞过程,并提出搜索颗粒碰撞事件的优化技术,以减少计算机计算颗粒间碰撞事件的工作量,为数值模拟奠定了坚实的理论基础。开发了基于DEM硬球模型的消失模射料充填过程数值模拟通用程序,预报模具型腔内泡沫珠粒的运动规律及特性。采用可视化实验研究三维模具型腔内泡沫珠粒充填规律,将可视化实验的结果与DEM模拟结果对比,验证模型物理概念的合理性和计算方法的正确性,考察泡沫珠粒的受力情况,进而讨论充填运动机理。模拟结果中的泡沫珠粒的流动趋势与实验结果基本上是一致的,证明使用该数学模型对射料充填过程进行数值模拟是一种行之有效的方法。利用现有商业化软件Arena-flow模拟的结果与自行开发的仿真系统模拟的结果进行对比验证,发现在两把料枪射料充填情况下,两种模拟结果非常接近,更进一步证实本研究具有较好的可信度。泡沫模样的质量除与发泡模具、发泡成型工艺有关外,射料工艺也是影响模样质量的关键因素。射料是成型的基础,不同结构的模具必须选用合适的射料工艺。射料工艺不合理会导致模具型腔内珠粒不紧实,使泡沫模样上产生

关 键 词： 消失模铸造 模样 气固两相流 射料过程 数值模拟

领　　域： [机械工程] [金属学及工艺]