【摘要】：我國鎂資源豐富,原鎂產(chǎn)量占世界80%以上。鎂合金具有密度低(工業(yè)純鎂密度為1.74g/cm~3,約為鋁合金的2/3,鋼鐵的1/4)、比強(qiáng)度和比剛度高等一系列優(yōu)點,被譽為“21世紀(jì)綠色環(huán)保工程材料”之一,是實際應(yīng)用中最輕質(zhì)的金屬工程結(jié)構(gòu)材料。目前鎂合金研發(fā)通常采取“試錯法”來優(yōu)化成分和工藝,導(dǎo)致研發(fā)周期長、生產(chǎn)成本高,不利于高性能鎂合金及其結(jié)構(gòu)件的快速開發(fā)與應(yīng)用。因此,采用新型高效的研發(fā)模式是推動我國鎂產(chǎn)業(yè)升級的迫切需求。本文以AZ91D鎂合金鑄造過程組織/缺陷模擬和性能預(yù)測為研究對象,依托有限元軟件對T型件重力澆鑄產(chǎn)生的缺陷、微觀組織和性能進(jìn)行分析,其中鑄造組織采用ProCAST軟件的元胞自動機(jī)模型進(jìn)行模擬,組織性能預(yù)測應(yīng)用MATLAB軟件的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行分析�；赟iPESC對不同CAE模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞并實現(xiàn)鑄造工藝的自動優(yōu)化:首先將ProCAST軟件與SiPESC.OPT聯(lián)合,實現(xiàn)工藝-缺陷/組織的快速優(yōu)化模擬預(yù)測;隨后將MATLAB軟件與SiPESC.OPT聯(lián)合,實現(xiàn)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的組織/缺陷-性能模擬預(yù)測;然后在兩個求解模塊之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)上,將CAD模型數(shù)據(jù)輸入到工藝-組織/缺陷-性能模擬的全流程仿真計算平臺上運行,實現(xiàn)了工藝-組織/缺陷-性能的快速優(yōu)化,最后根據(jù)已有的計算結(jié)果對該平臺的計算結(jié)果進(jìn)行對比驗證。本研究的目的是建立鎂合金工藝-組織/缺陷-性能的全流程集成計算平臺,縮短研發(fā)試制周期,降低研制成本和提高鑄件質(zhì)量,為實現(xiàn)高性能鎂合金鑄件的制備提供條件。為了實現(xiàn)不同分析軟件之間的數(shù)據(jù)交換,并在后期方便用戶操作,本文基于開源軟件Si PESC開發(fā)了CAE分析集成平臺,專門構(gòu)建用于鑄造工藝-組織-性能研究的計算模塊,并完成了相應(yīng)的界面設(shè)計。最后通過該模塊對鎂合金輪轂低壓壓鑄工藝進(jìn)行優(yōu)化,將澆注溫度(680℃~720℃)及充型壓力(4.3KPa~8.0KPa)作為設(shè)計變量,鎂合金輪轂的缺陷以及二次枝晶間距為目標(biāo)變量,獲得在澆注溫度689℃,充型壓力6.5KPa的工藝條件下,優(yōu)化前后缺陷值及二次枝晶間距分別由4.1%、88.5μm降低至2.1%和81.2μm,從而實現(xiàn)了AZ91D鎂合金輪轂低壓壓鑄工藝的多目標(biāo)自動優(yōu)化。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG249.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2623006