Программный комплекс Pro. Сast для моделирования процессов

Программный комплекс Pro. Сast для моделирования процессов литья Преподаватель: Вдовин Роман Александрович e-mail: Vdovin. ssau@gmail. com телефон: 89276011067 Моделирование процессов литья в Pro. Cast 1

Что такое Pro. Сast? Pro. CAST представляет собой профессиональную систему компьютерного 3 D-моделирования литейных процессов методом конечных элементов. Оригинальным разработчиком этого программного продукта является UES Inc. (США), ряд модулей разработан швейцарской фирмой Calcom SA. В 2003 году обе фирмы вошли в состав группы компаний ESI Group (Engineering Systems International), а программный комплекс Pro. CAST стал частью семейства PAM-систем для инженерного анализа. Система работает под ОС UNIX, MS Windows и позволяет моделировать практически все варианты литейных технологий. Моделирование литья – это: - Производственный эксперимент на экране компьютера; - Анализ всех возможных дефектов на стадии проектирования технологии; - Оптимизация используемых технологий; - Быстрое освоение новых изделий Моделирование процессов литья в Pro. Cast 2

Что такое Pro. Сast? v Использован метод конечных элементов (FEM): описание геометрии с высокой точностью; работа с 2 D и 3 D элементами. v Модульность программы. v Расчет литейного процесса всех возможных сплавов. v Простой импорт геометрии из всех CAD систем PARASOLID, STEP, IGES и STL. v Дружелюбный пользовательский интерфейс. v Совместимость ОС и оборудованием: Windows NT, Windows 2000, ХР; UNIX, Linux. Успех этого пакета предопределили высокая достоверность результатов расчета и широкий диапазон моделируемых условий. Сегодня продукцию ESI Group используют такие компании, как BMW, Skoda Auto, Hyundai, Daimler Chrysler, Volkswagen и т. д. По всему миру число оплаченных индустриальных лицензий Pro. CAST приближается к двумстам. В России и других странах бывшего СССР пакет пока не получил широкого распространения. Причин здесь, по-видимому, несколько. Во-первых, недоверие к возможностям виртуального моделирования, ориентация преимущественно на опыт металлургов со стажем. Во-вторых, сказывается дефицит специалистов, совмещающих опыт в области литейного производства с достаточной компьютерной грамотностью. Моделирование процессов литья в Pro. Cast 3

Задачи, решаемые в Pro. Сast Литье в песчано-глинистые формы алюминиевого сплава Литье в кокиль с Литье под давлением переворотом формы Литье по выплавляемым моделям Литье по газифицируемым моделям Литье с направленной кристаллизацией Непрерывное литье алюминиевого сплава Литье под низким давлением Моделирование процессов литья в Pro. Cast 4

Задачи, решаемые в Pro. Сast Моделирование процессов литья в Pro. Cast 5

Метод конечных элементов (МКЭ) — численный метод решения дифференциальных уравнений с частными производными, а также интегральных уравнений, возникающих при решении задач прикладной физики. Метод широко используется для решения задач механики деформируемого твердого тела, теплообмена, гидродинамики и электродинамики. Моделирование процессов литья в Pro. Cast 6

Метод конечных разностей (МКР) Метод конечных разностей — численный метод решения дифференциальных уравнений, основанный на замене производных разностными схемами. Является сеточным методом. Моделирование процессов литья в Pro. Cast 7

Отличия МКЭ от МКР Моделирование процессов литья в Pro. Cast 8

Отличия МКЭ от МКР Моделирование процессов литья в Pro. Cast 9

Сравнения МКЭ и МКР Моделирование процессов литья в Pro. Cast 10

Моделирование процессов литья в Pro. Cast 11

Модули программы Pro. Сast Mesh. CAST — полностью автоматический генератор 2 D и 3 D (тетраэдральной) конечно-элементной сетки для системы Pro. CAST. Pre. CAST — препроцессор для Pro. CAST, позволяющий считывать конечно-элементную модель, назначать свойства материалов для различных компонентов модели, задавать контактные, граничные и начальные условия. Data. CAST компилирует настройки и создает файлы, необходимые для расчета. Pro. CAST осуществляет анализ. Visual. CAST представляет собой постпроцессор, позволяющий визуализировать результаты расчета в виде отчета Pro. CAST. Status помогает отслеживать выполнение расчета. Моделирование процессов литья в Pro. Cast 12

Решатели, применяемые в Pro. Сast Вычислительные ресурсы Pro. CAST определяются решателями, реализующими самые передовые расчетные модели и подходы: • Pro. CAST Thermal Solver — расчетный модуль моделирования теплового процесса, учитывающий процессы затвердевания и формирования усадочных дефектов. • Radiation Module — модуль расчета теплоизлучения в процессе кристаллизации отливки. • Pro. CAST Flow Solver — модуль, рассчитывающий течение потока расплава и анализирующий заполнение формы. • Lost Foam option — опция к Flow Solver, предназначенная для расчета процесса литья по выжигаемым моделям. • Tixocasting option — опция к Flow Solver для расчета литья тиксоматериалов. • Centrifugal option — опция для расчета центробежного литья. • Core Blowing option — опция, обеспечивающая расчет изготовления песчаных стержней. • Pro. CAST Stress Solver — модуль расчета напряжений и деформаций (термические напряжения) по упруго-пластичным и упруго-вязкопластичным моделям. • Grain Structure Module (CAFE) — модуль стохастического прогнозирования качества процесса кристаллизации отливки, а также моделирования эволюции зерен и их роста в структуре расплава при затвердевании. Моделирование процессов литья в Pro. Cast 13

Решатели, применяемые в Pro. Сast • Microstructure Module — расчет фазовых состояний микроструктуры для сплавов. • Inverse Module — модуль обратного моделирования для уточнения граничных условий процесса по полученным экспериментальным замерам. • Porosity Module — расчет макро- и микропористости в получаемой отливке. Все модули моделируют реальную физику соответствующих процессов (теплопроводность, потоки, напряжения и т. д. ) и, следовательно, применимы к любому типу технологических процессов литья, где должны учитываться эти физические явления. Модульного деления по виду применяемых материалов нет. Благодаря этому, например, один и тот же модуль течения Fluids Module может успешно применяться для чугуна, стали, алюминия и т. д. — причем система по умолчанию учитывает специфику расчета выбранного материала. Pro. CAST представляет законченное решение, охватывающее широкий спектр литья металлов и сплавов. Большая часть сталей, чугунов, сплавов Al, Co, Cu, Mg, Ni, Ti и Zn представлена в соответствующих базах данных системы, открытых для пополнения и обновления. Интуитивно понятный интерфейс позволяет автоматически рассчитать свойства сплава, просто задавая его состав. Моделирование процессов литья в Pro. Cast 14

Версии продукта Pro. Сast Pro. Cast 2010 Pro. Cast 2014 Mesh. CAST Pro. CAST Pre. CAST Visual. CAST Data. CAST Status Pro. Cast 2011 Visual-Mesh / Mesh. CAST Pro. CAST Pre. CAST Visual-Viewer Data. CAST Status Pro. Cast 2013 Visual-Mesh Visual-Viewer Visual-Cast Status Visual-Mesh / Mesh. CAST Pro. CAST Visual-Cast / Pre. CAST Visual-Viewer Data. CAST Status Моделирование процессов литья в Pro. Cast 15

Модуль Mesh. CAST Моделирование процессов литья в Pro. Cast 16

Модуль Mesh. CAST Моделирование процессов литья в Pro. Cast 17

Модуль Pre. CAST Моделирование процессов литья в Pro. Cast 18

Определение начальных условий Моделирование процессов литья в Pro. Cast 19

База данных материалов в Pro. Сast Моделирование процессов литья в Pro. Cast 20

Модули Data. CAST и Pro. CAST Моделирование процессов литья в Pro. Cast 21

Модуль View. CAST Моделирование процессов литья в Pro. Cast 22

Представление результатов расчета Моделирование процессов литья в Pro. Cast 23

Представление результатов расчета Моделирование процессов литья в Pro. Cast 24

Представление результатов расчета Моделирование процессов литья в Pro. Cast 25

Представление результатов расчета Моделирование процессов литья в Pro. Cast 26

Новый Visual Environment Моделирование процессов литья в Pro. Cast 27

Новый Visual Environment Моделирование процессов литья в Pro. Cast 28

Visual -Cast Моделирование процессов литья в Pro. Cast 29

Заполнение Какие результаты можно просмотреть для моделирования заливки: • Уменьшение температуры сплава во время заливки формы. • Распределение температуры в конце заполнения формы. • Процесс заполнения. • Скорости и вектора скоростей заливаемого металла. • Время заполнения • Динамическое и металлостатическое давление сплава. • Воздушные карманы в форме. • Расположение фильтра. • Это поможет для модернизации литниковой системы. • Можно предсказать размытие формы. • Вы можете легко предотвратить образование поверхностных дефектов в отливке и избежать захват воздуха в отливке. Моделирование процессов литья в Pro. Cast 30

Кристаллизация Какие результаты можно просмотреть для моделирования кристаллизации отливки: • Усадку и пористость. • Тепловые узлы в отливке. • Эффективность прибылей, холодильников, экзотермических наполнителей и теплоизоляторов. • Распределение температуры в отливке и форме. • Скорость и время кристаллизации • Процесс образования твердой фракции в отливке. • Тепловой поток и термический градиент отливки. • Микроструктура (SDAS). Моделирование кристаллизации позволяет вам получить качественные отливки. Можно уменьшить количество заливаемого металла за счет уменьшения прибылей и повышения их эффективности. Моделирование процессов литья в Pro. Cast 31

Циклирование Какие результаты можно просмотреть при моделировании нескольких циклов: • Тепловые поля. • Эффективность системы охлаждения и нагрева. • Количество циклов, необходимое для выхода на рабочий режим формы. Вы можете спроектировать функциональную систему охлаждения и нагрева до создание пресс-формы или кокиля. Усовершенствование конструкции формы. Моделирование процессов литья в Pro. Cast 32

Напряжения Какие результаты можно просмотреть при моделировании напряжений. • Распределение напряжений. • Деформации (упругие и пластические). • Смещения. • Рост воздушного зазора между отливкой и формой. • Упругое воздействие. • Усталосность формы. • Горячие трещины. • Холодные трещины. Моделирование процессов литья в Pro. Cast 33

Температура Моделирование процессов литья в Pro. Cast 34

Температура Моделирование процессов литья в Pro. Cast 35

Температура Моделирование процессов литья в Pro. Cast 36

Температура Моделирование процессов литья в Pro. Cast 37

Количество твердой фракции Моделирование процессов литья в Pro. Cast 38

Усадочная пористость Моделирование процессов литья в Pro. Cast 39

Время кристаллизации Моделирование процессов литья в Pro. Cast 40

Давление Моделирование процессов литья в Pro. Cast 41

Количество жидкой фракции (FVOL) Моделирование процессов литья в Pro. Cast 42

Пустоты Моделирование процессов литья в Pro. Cast 43

Диаграммы X - Y Моделирование процессов литья в Pro. Cast 44

График изменения температуры Моделирование процессов литья в Pro. Cast 45