基于SPH法的压铸充型过程模拟及冷隔模型构建

作     者：贾金波 

作者单位：太原理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：牛晓峰;崔云波

授予年度：2023年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：SPH方法 压铸 界面前沿 冷隔预测 模型构建 

摘      要：高压铸造在金属成型领域的应用范围越来越广,通常用于制造精度高、力学性能强的零件,但是在实际生产过程中,处理不当会使铸件产生各种缺陷。通过数值模拟的方式,可以有效的避免缺陷的形成。本文采用无网格的光滑粒子流体动力学法(SPH法)来进行压铸过程的模拟及冷隔数学模型的构建。SPH法采用离散粒子的形式,适用于自由表面问题的处理,同时由于SPH粒子有各自的编号且易于追踪,因此适用于压铸过程的数值模拟中。本文主要研究内容如下:构建了基于SPH方法的压铸过程数学模型。在SPH理论的基础上,引入表面张力模型、壁面润湿模型以及热传导模型,采用SPH方法对Schmid算例进行了模拟,验证了虚粒子边界在压铸模拟中的可行性。并通过SPH程序模拟了轮毂件的充型过程,展现出压铸过程中高速流体的飞溅细节,表明模型构建及程序编写的正确性,为实际压铸生产过程提供了一定的参考。构建了基于SPH方法的冷隔缺陷预测模型。本文从微观和宏观两个层面分别分析了冷隔形成的原因,并总结出影响冷隔缺陷形成的两个因素,同时建立了界面前沿提取公式,并将影响冷隔形成的两个因素嵌套于SPH理论模型中,最终完成模型的构建。采用倒“T形件验证了界面前沿提取公式的实用性以及冷隔预测模型的可行性,并通过对轮毂件的压铸模拟,且将冷隔预测结果与实验结果进行对比,进一步证实了冷隔预测模型的准确性。