本文關(guān)鍵詞：金屬型鑄造凝固過程中界面熱交換系數(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著鑄造工藝中計算機技術(shù)成功應(yīng)用,越來越多的計算機用戶希望能夠用一個準確的邊界參數(shù)可以一用仿真來指導(dǎo)實踐生產(chǎn),鑄造凝固過程的數(shù)值模擬是鑄CAE的核心內(nèi)容,也是預(yù)測鑄件缺陷及其組織、力學(xué)性能的基礎(chǔ)。界面參數(shù)的精確性直接影響鑄造仿真的可靠性,不準確的界面換熱系數(shù)模擬出來的結(jié)果可能與實際情況大相徑庭,進而影響了鑄造CAE指導(dǎo)生產(chǎn),更不可能預(yù)測鑄造組織和力學(xué)性能。本文選用鋁合金A356作為鑄件材料,在多種條件下進行了凝固測溫實驗。在反問題數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,利用有限元分析軟件Procast,將實驗過程中采集的溫度場數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù),對金屬型鑄造凝固過程的溫度場進行模擬分析,各種條件下重力鑄造實驗中鑄件-模具界面換熱系數(shù)進行了求解。得到了以下主要結(jié)論:(1)鑄件凝固過程中的界面換熱系數(shù)變化大致可分為快速上升、快速下降、低值維持三個階段。澆鑄完成后,界面換熱系數(shù)快速上升至峰值。隨著鑄件凝固層的增厚,收縮加劇,與冷端接觸形式逐漸由完全接觸轉(zhuǎn)變?yōu)榫植拷佑|,界面空氣間隙產(chǎn)生,導(dǎo)致?lián)Q熱系數(shù)快速下降。凝固末期,鑄件與模具的接觸情況保持穩(wěn)定,換熱系數(shù)趨于穩(wěn)定。(2)通過對比鑄型表面無涂料和鑄型表面有涂料兩次實驗的界面換熱系數(shù)反求結(jié)果可以得出,冷端涂料的使用導(dǎo)致了界面換熱系數(shù)峰值及穩(wěn)定值的降低,并延長澆注完成后界面換熱系數(shù)到達峰值的時間。(3)本文定性分析了求解熱傳導(dǎo)反問題的一些困難:求解計算量極大、非線性、不適定性。設(shè)計了合理的測溫方案(測溫系統(tǒng))。就影響界面熱交換系數(shù)的兩大因素涂料和澆注溫度,設(shè)計了4組測溫實驗。本文基于反求分析法建立了求解鑄造過程中鋁合金與金屬模具的界面熱交換系數(shù)的數(shù)學(xué)模型,并通過測溫實驗測量了準確的溫度場,通過測量的溫度場反求獲得了界面熱交換系數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：界面換熱系數(shù) 反熱傳導(dǎo)法 重力鑄造 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG249.3
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-19
• 1.1 課題的背景及意義8-10
• 1.1.1 課題的背景8-9
• 1.1.2 課題的意義9-10
• 1.2 鑄造CAE的研究概況10-13
• 1.2.1 鑄造CAE的內(nèi)容10-11
• 1.2.2 鑄造CAE的國內(nèi)外現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 目前鑄造CAE存在的問題13
• 1.3 界面換熱系數(shù)的研究概況13-18
• 1.3.1 界面換熱系數(shù)13-14
• 1.3.2 影響界面換熱系數(shù)的因素14-15
• 1.3.3 界面換熱系數(shù)的研究15-16
• 1.3.4 界面熱交換系數(shù)的正求16-17
• 1.3.5 界面熱交換系數(shù)的反求概況17-18
• 1.4 本文研究的目的18
• 1.5 本章小結(jié)18-19
• 2 傳熱學(xué)的理論基礎(chǔ)19-23
• 2.1 熱傳導(dǎo)換熱19-20
• 2.2 熱對流換熱20-21
• 2.3 熱輻射換熱21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 3 非穩(wěn)態(tài)法（反求法）求解界面換熱系數(shù)23-28
• 3.1 熱傳導(dǎo)反問題23-24
• 3.2 凝固過程中三維溫度場數(shù)學(xué)模型及定解問題24-27
• 3.3 凝固過程結(jié)晶潛熱的處理27
• 3.4 本章小結(jié)27-28
• 4 反求法求解鑄造凝固過程中的溫度測量28-38
• 4.1 實驗方案及實驗設(shè)計28-29
• 4.2 實驗裝置29-35
• 4.2.1 熔煉裝置29-30
• 4.2.2 模具加熱控溫裝置30-31
• 4.2.3 溫度記錄裝置31-33
• 4.2.4 測溫?zé)犭娕?/span>33-35
• 4.3 測溫結(jié)果和測溫誤差分析35-37
• 4.3.1 測溫結(jié)果35-37
• 4.3.2 誤差分析37
• 4.4 本章小結(jié)37-38
• 5 基于procast反求法的熱交換系數(shù)求解38-49
• 5.1 反求法求解熱交換系數(shù)的流程38-40
• 5.2 反熱傳導(dǎo)法求解熱交換系數(shù)的數(shù)學(xué)模型建立40-42
• 5.3 熱交換系數(shù)反求分析模型的驗證42-43
• 5.4 熱交換系數(shù)求解43-46
• 5.4.1 澆注溫度為 680℃的界面換熱系數(shù)反求43-44
• 5.4.2 澆注溫度為 700℃的界面換熱系數(shù)反求44-45
• 5.4.3 澆注溫度為 720℃的界面換熱系數(shù)反求45-46
• 5.5 涂料和澆注溫度對界面換熱系數(shù)的影響46-48
• 5.5.1 涂料對界面換熱系數(shù)的影響46-47
• 5.5.2 澆注溫度對界面換熱系數(shù)的影響47-48
• 5.6 本章小結(jié)48-49
• 6 結(jié)論及展望49-51
• 6.1 結(jié)論49-50
• 6.2 后續(xù)工作和展望50-51
• 致謝51-52
• 參考文獻52-56
• 附錄A 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄56

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