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基于有限单元法的铸件热应力场数值模拟

铸造行业在现代工业生产中起着重要的作用，其产品广泛应用于

汽车、航空、船舶等领域。但是，在铸造过程中，易发生温度梯度、

温度应力等问题，这些问题对铸件的质量和性能有着严重的影响。因

此，开展铸件热应力场数值模拟研究显得尤为重要。本文将介绍基于

有限单元法的铸件热应力场数值模拟方法。

第一步，建立三维有限元模型。由于铸造过程是非线性和非稳态

的，因此选用ANSYS等有限元分析软件建立三维有限元模型。建立模

型时需要考虑到几何形状、材料的热物理性质以及制造工艺等因素。

第二步，设定边界条件。在设定完模型后，需要设定边界条件。

边界条件主要包括模型的初始温度、模型的载荷、铸模表面的冷却方

式等。在此基础上，可以使用ANSYSAPDL中的命令流对模型进行计算。

第三步，进行热应力场数值模拟。通过ANSYSAPDL中的命令流

计算热应力场。在计算过程中需要考虑到材料的热膨胀系数和材料的

弹性模量等参数。通过热应力场数值模拟，可以评估和优化铸件制造

过程和材料的选择。

第四步，进行结果分析。热应力场数值模拟后，需要对结果进行

分析。通过结果的分析，可以评估模型的可行性，了解模型的优缺点，

并提出改进建议。在分析结果时需要重点关注铸件的应力分布，应力

的大小以及热应力对材料性能的影响等因素。

通过以上步骤，可以建立基于有限单元法的铸件热应力场数值模

拟。该方法可以对铸件热应力场进行较为准确的数值模拟，帮助铸造

业优化制造工艺，提高铸件质量，推动铸造业的发展。