proe與ANSYS集成實現(xiàn)的壓鑄模具溫度場仿真

2013-07-19 by:ProE/Croe學(xué)習(xí)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),即隨時間變化,各性能參數(shù)均發(fā)生改變。生產(chǎn)實踐證明,壓鑄模具設(shè)計、制造完成之后,即使發(fā)現(xiàn)錯誤。也難以進(jìn)行較大的修改。所以在模具設(shè)計之前就采用數(shù)值模擬技術(shù)。預(yù)測各部位的溫度場和熱應(yīng)力場分布及其變化規(guī)律。對于優(yōu)化壓鑄模具結(jié)構(gòu)設(shè)計,提高鑄件質(zhì)量,延長模具使用壽命,降低成本,加快產(chǎn)品的升級換代,均具有重要意義。計算機(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,即實體造型和網(wǎng)格剖分往往花費(fèi)大量時間.影響了計算的精度和效率。因此,迅速而準(zhǔn)確地進(jìn)行實體造型及單元剖分。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)。對提高模擬分析結(jié)果的真實性和實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;但其實體建模功能有限,只能處理一些相對簡單的模型,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,是一個基于特征的實體造型系統(tǒng)。其主要功能在于能進(jìn)行便捷的參數(shù)化設(shè)計。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,在proe中建模,獲得盡量逼近真實鑄件形狀的模型。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)在同臺計算機(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,菜單欄就會出現(xiàn):“ANSYS 10.0”選項,ANSYSConconfmg和“ANSYS Ceom”表明ANSYS已經(jīng)集成在proe之中。

(7)創(chuàng)建一個新零件后,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,整個轉(zhuǎn)換過程可以在不脫離proe和ANSYS這兩個軟件的情況下進(jìn)行,從而實現(xiàn)了proe和ANSYS無縫連接。這種連接方式導(dǎo)人的模型不會發(fā)生變形和線面的丟失,分析計算的精度高。

2 基于集成平臺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)如表1、2所示,空氣對流系數(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ANSYS。proe完成建模以后,直接單擊主菜單的“ANSYS 10.0”、“ANSYSCeom”。系統(tǒng)會自動打開ANSYS,使用“plot”菜單中的“Volumes”選項,就可以將實體模型顯示出來。

(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環(huán)節(jié),網(wǎng)格劃分的好壞將直接影響到計算結(jié)果的準(zhǔn)確性和計算進(jìn)度,甚至?xí)驗榫W(wǎng)格劃分的不合理而導(dǎo)致計算不收斂。圖3為劃分網(wǎng)格后的模型。

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

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