Magma铸造CAE模拟分析

1、Magma操作STL导入点击preprocessor进入“MAGMApie界面,依次导入相应的构件,保存.Vxm： 2冷1X： Vi<-.0»2:Mat* 14：17 1：0切：3:HJ »XJK/4nv»vfzfn>jrm4<KH4-19-ntT/vnCHM-19-lU7.»w )c<dm/GmaMesh划分网格如上图所示,Magma共提供以上四种划分网格方法：自动划分、标准划分、高级、高级2. 其中,自动划分是指用户自己制定划分的总的网格数,Magma自动进行适当的调整划分实 体,标准划分是指铸型等不需要很高精度的局部进行的一

2、种比拟粗略的划分,如果需要对某 一局部进行更细的划分,那么用户可以在“高级中进行制定网格人小,甚至可以在“高级 2中对更进一步的某些局部进行更细的网格划分.自动划分是用户可以制定计算局部的大约网格数、是否生成壳、是否核心划分、是否针对解 法5进行划分.Solvei-5是一种针对复杂结构铸件的网格划分方法.1.2.4网格划分1 根据网格总划分1翻开选择功能表enmeshment,那么mesh generation的视窗就出现;2选择automatic,输入网格总数量；3选择generate划分.根据网格总数划分2根据单元网格三维尺寸划分标准咼级更咼级按网格三维尺寸划分1操作步骤:1选择功能表en

3、meshment,那么mesh generation的视窗即出现;2选择standard模式定义标准的网格化参数如图1. 2. 4-2；3 假设standard模式不符划分需求,选择advanced和advanced2模式,來局部 区域细分；依据个人需求,改变预设的参数,参数说明后面3中表达.4选择calculate,测试产生网格数：5假设接受测试结果,选择generate正式产生网格.网格数量2划分准那么1、 Wall thichness网格划分最小结构厚度.2 Accuracy精度3、 Element size网格大小4> Option.其中Wall thichness和Elemen

4、t size 一般设成一样大小.3参数说明1 wall thickness 壁厚一粗分网格;几何中只要有壁厚小于设定值的地方就不会有网格产生,单位是mm o(2) Accuracy、Element size 细化网格；Accuracy 一限制格子大小要再分割几等分.例如值3将更进一步分成三等份. 但是也不是硬性分割,还是有一个限定值就是element size,如果细分的网格大 小小于element size就不会再细分下去.element size定义网格的三维值, 它的优先度高于accuracy,单位是mm.(3)在参数accuracy和element size使用后仍不满意效果时选择op

5、tion选项. Smoothing 一是两相邻格子长度的比值,假设比值大于设定值,较大的格子就会 再被细分,内定值是2.Ratio 类似smoothing然而smoothing是两个相邻格子长度的比值,而ratio 是单一格子长宽比,以防止不平衡的外观比率.注意：网格产生后请注意右下角Mesh info所显示的讯息,尤其是警告讯息,假设是严重 的警告,必须解决(模型、网格参数),重新划分网格才能继续仿真的工作.3. 查看网格质量1) 选择主划面 post processoron geometry ；女口下:AlApojt on ccoetry1-1H1 Met 1 Slke貯MVliWciid

6、RflfntiiMo弼VMw$UgirR 创止纟 X4UvAateidliuiPlOCRHCiisV«t« SlKkiijPtUitCorrtrol PanelI wld©| s| olol <j|o|回©M網回a|<?| p图1.2. W后处理工作界面2)点击materials后,按住Ctrl点选材料,点击Apply；那么显示几何体;3选择results mesh quality,显示网格质量的标准.MAGMA使用不同颜色表示一些有问题的网格,主要有三类：A： 黄色 Comiectuig over edge only表示cast材料与其他材

7、料只有边接触,这样会有问题,由于热及材料流动只可以 从接触面进出.B：淡蓝色 Blocked cells表示cast材料与inlet材料没有连接起來,这可能是由于inlet没建好.C:深蓝色 Thm wall cells表示几何材料的壁厚为一层cells网格,正常几何边与边接触面积至少要3个 cell厚,否那么金属液流速过快导致充激与摩擦,得到不正确的流动仿真结果.参数设定选择铸造方法process modeK permanent mold厂 calculate batch production 厂 calculate HONDA criterion 厂 calculate stressQ s

8、and mold: calculate filling厂 calculate solidificationcalculate HONDA criterion厂 calculate stress prepare fast postprocessinghelpcancel设定材料等参数1.2.5参数设置一般流程：模型、过程计算选择一材料设置一传热系数定义一特殊工艺设 置一充型定义一凝固定义一应力定义一准备仿真内容.具体操作如下：模型与场的选择金属模permanent和砂模sand mold 金属模只有批次执行循环和应力计算,砂模有充型计算、凝固计算、应力计算.图1. 2. 5-1模型选择2. 材料

9、设置1选择材料类型；2点击 select data；3选择具体材料.+材料丛集material class是可展开和收合的expand、hide:-材料群组(material group)是不可展开和收合的.假设要定义材料：+是对整个材料组定 义相同材料；-对个别材料定义.图1. 2. 5-2材料设置4) 举例：对Cast Alloy定义材料,先点选+ Cast Alloy在点select data ,出现database对话框.如:USER. ProjectMAGMA、 GLOBAL、点击进入数据库图1. 2. 5-3材料选择Cast Alloy材料定义完ok后,以下材料参数自动显示在视窗内

10、:Liquidus temperature 液态温发Solidus tempeature 固态温度Initial temperature 初始温度根据需要,点下面parameter按钮,改变初始温度.3. 传热系数定义1选择材料组接触对;2点击 select data；3选择具体传热系数.图125-4传热系数定义方法：鼠标左键点选材料群组接触对,按住sh辻t键可多项选择材料对,然后指定HTC.可以按鼠标中键跳出HTC视窗或点选select data,内定的database是MAGMAc4. 特殊工艺设置1弄清各项含义；2选择需要定义的选项；3选择该项的parameters ；4在paramet

11、ers中出现的界面中进行设置;5点击YES.以下是各项含义:SemisolidPressurizeTilt触变铸造Thixocasting翻转铸造铝合金低压铸造？ ？noyesparameters.parameters.Rollover ProcessCCosworth Procesyes 肆 no yes noyes noSand PermeabilityVentingLadle2 yes 厂 no Zl yes n no yes r no ye$ 厂 no 二yes 厂 noyes noparameters.parameters.parameters.Die Coating yes 厂 n

12、o 厂 noparameters.具体什么铸造方法压力铸造倾斜铸造砂型渗透率排气孔浇包设置拔塞涂料Die Dipping浸渍、激冷RotacastRadiation辐射效应Shake Outparameters.no开箱？parameters.Quenchingyes IZJ yes H no yes 厂 no yes noparameters.parameters.淬火具体什么工艺ok prev | cancel | | reset | help图125-5铸造方法、工艺cosworth process设置界面如下:旋转设置 IACKASOFTduration of rolling:30.0

13、000ccsworth parametersroll axis:Xroll angle:180.0000$pump mode:default5=-&vLIOEIJM 3 JI ' I * I i I ' I -io.e»o -5.wot t.o<o» 5.0»o lreucouser specified pump：reference height：souring rate cakutatlon丿nn time：max. free surface velocity:calculation depends on:free surface

14、height：pump Yohagccalculatc pouring rate:magtn<UNSET>10.00000.1000I cnVs-10 «»0 -5 M0 Ott* 5«*w1«timers)泵的设置浇注速率计算free srfa&e vdocifyBpmuunodI 1 I I 1 I 1 I-10. a»O Y MO ft Otoe 5 4fr>0 14 xwlitre 51图 1. 2. 5-6 cosworth process 设置界面5. 充型定义图1.2.5-7充型设置1 use solve

15、r 求解器选择:solver 1 一釆用的热能方程式不允许热通过自由外表,所以不适合有喷射 效应的流动,比拟适合简单的底注方式.注意：如果用solver 1那么有一些功能不能用,例如dump 倾斜；multiple inlet 并联浇口 ; venting 排气;tilt 倾斜等功能.solver 2 连续方程式；动能方程式及热能方程式,釆Euler equation以 非黏性流体來计算,并允许热流经自由外表,也允许高雷诺数的流动.solver 3 类似 solver 2 但动能方程式采用 Navier-Stokes equation 以 黏性流体來计算.solver 4 一类似solver

16、3,主要的差异在于计算的时间和步骤不同.注意：建议对系统的仿真釆用Solver 3或Solver 4；准确性高.2)充型依据：时间、速率、压力.2.：(1)充型速率为依据A： 一个浇口a在 filling depends 点选 pouring rate 选项；b. 跳出 pouring rate definition 的视窗出来,见图 1. 2. 5-9；c. 根据坐标点(x y)來定义,输入数据时中间空一格,然后选insert或是按enter键來确认,左边的pouring rate曲线那么显示出來.如图1. 2. 5-9图125-8浇注速率为充型依据pouring rate definiti

17、ons>< BAGBASOFT1.000 2.000 3.000 4.00010.000 13.000 15.000 20.000nev/value pair:Jielpj图1. 2. 5-9浇注速率设置B：多个浇口图1. 2. 5-10两个浇I I浇注a. 选择其中一个inlet；b. 然后按 parameters 键,那么 pouring rate definitions 视窗显示出來；c. 输入体积流动率曲线资料如同单个浇口速率设置所述,然后按ok键；d. 对每个inlet设定重复上面的步骤直到完成,自动回到充型设置视窗.注意：1 .multiple inlets 只能使用在

18、 solver 2,3,4；2. 每个inlet的流入方向必须是相同的(例：重力铸造是-Z方向)；3. 所有inlet的充型条件必须都定义pouring rate方式.(2)压力为依据pressure这个选项是入口 (inlet)的压力,表示值为表压力二绝对压力一大气压 力.同样以一群坐标点來定义压力曲线.数据输入同速率数据输入：图1.2. 5-11浇注压力设置注意：这里不能定义负值,否那么不能进行充型计算.3Filling direction 充型方向整个场的方向X, y, z都不能去改变,并代表着某些意义：0代表该方向上没有流动1沿着轴的正方向-1沿着轴的负方向充填方向为几何中inlet的

19、浇注方向,且只能是三轴中某一个方向,在重力铸造 内Z轴为-1.4Storing data 数据存储1选择 automatic；2选择 automatic、time、percent；3输入数据.输入时数据之间要空格.储存的方式：automatic每10 %就储存一次.time指定任何时间仿真过程來储存资料percent指定任意來储存资料6. 凝固定义1设定 temperatuie from filling 凝固开始温度设定yes表示凝固的开始温度是根据前一充填仿真过程计算而得的温度资料,如果是n.那么是使用资料库中固定的温度.一般定义成YESO2选择 use solversolver 1 一这个

20、处理程式可以得到较粗略但较省时的仿真结果,当程式发生不 稳定,会自动调整计算间距以加快计算速度.solver 2 这个处理程式计算间距比solver 1小.solver 3 这个处理程式计算间距比solver 2更小,但在计算精度和花费时间可取得平衡.solver 4 这个处理程式计算精确度最好.3设置停止计算依据stop simulation图1. 2. 5-12凝固设置停止模拟具体什么准那么？automatic当铸件温度己低于凝固温度,MAGMA就自动停止计算,自动默认.time指定时间作为停止准那么.temperature指定温度值作为停止准那么.stop value接续前面停止准那么,

21、输入数值.4激活补缩计算calculate feeding5定义补缩效率feeding effectivity指这个收缩比率凝固后体积与液体体积比,如果材料数据库无此信息,那么内定值是30%.例：AC8A铝合金是50% o6temperature critenon 1 标准温度 1根据Niyama收缩准那么所设定的温度,内定值是固相线温度加上凝固区间Tiizdu 厂 T zoliduj 的 10% o7 temperature ciitenon 2 标准温度 2这个温度,是计算冷却速率和冷却梯度的准那么.内定值是液态温度加2°CT斶g+2°C o 8) Storing da

22、ta 操作步骤同充型存储操作.图1. 2. 5-13凝固存储方式7. 应变过程设置1选择以下选项;2翻开 parameters ；3在翻开界面中定义;4选择YES.1选择需要计算应力的材料类型；2. 用户自定义应力边界条件；3. 过程中应力计算的选择和应力判据选择；4热裂判断；5. 机械性能计算？图1. 2. 5-14应力设置Calculate maching是计算机械性能还是机加工？计算过程中不能进行.后处理 中没有力学性能判据.8. 循环设置应用于金属模具中.如下:图1.2. 5-15循环设置操作步骤：1定义循环数目(number of cycle)cycle number循环的序号.do

23、 fillingyes表示执行充填仿真；n.不执行充填仿真.fill resuItsyes表示储存充填仿真结果；n.不储存结果.solid resultsyes表示储存凝固仿真结果；no不储存结果.consider casting yes铸件顶出后,铸件和模具的仿真都继续；no铸件顶出后,只有模具的仿真继续.如果只想储存后面的循环,也就是稳定状态的结果,设 定no比拟节省计算时间.wait time指闲置时间如生产中断.2定义开模die opening两种设定方式：a：凝固温度铸件b:时间相对于循环开始时间3定义关模die closing同上有两种设定方式：a：凝固温度铸件b:时间相对于循环开

24、始时间4定义停顿时间lead time从模具翻开到下个循环模具关闭的等待时间.9. 准备仿真内容图1. 2. 5-16准备仿真内容注意：进入后处理时没有进行模型转换那么在这里必须转换,否那么不能进行计算.仿真模拟1.2.6仿真计算图1.2.6-1仿真计算参数含义：1. star：仿真计算开始；2. stop：仿真计算停止；注意：当按下stop时须等到视窗出现仿真结束才可以继续下一步骤；3. dump：仿真的状态结果及所有的讯息都会存到一个档案里,但仿真照常继 续,假设后面终止仿真状况发生停止和错误,那么只要再按restart仿真乂会接续计；4. dismiss :关闭仿真计算视窗；5. rea

25、d :读取仿真纪录档,再启动仿真后可看上次的结果；6. 视窗左边是仿真进度%显示,如果在仿真中你想看某个材料的仿真进度,从MAGMA主界面的info 信息选择percent filled会启动操作界面；7. 不同颜色的温度线含义：红色线(T»)显示熔融状态的最高温度绿色线(Tavs)显示熔融状态的平均温度蓝色线(Tain)显示熔融状态的最低温度淡蓝色线(TJ显示熔融金属固态线;黄色线(T® 显示示熔融金属液态线.8.计算中,可能会显示讯息视窗：Warning和Error区别如下:Warning：告诉操作者可能有问题会发生,但是仿真照常进行,许多的警告讯息是 输入的参数可能不

26、对,可能导致计算时间变长或错误结果.建议使用者检查参数 儿何体、网格或传热条件,假设一切无误再继续仿真.Error：告诉操作者遇到仿真计算程序中无法自行克服的问题发生.错误讯息会 告诉使用者如何处理.查看结果充型耦合温度场耦合温度场的计算采用的是工字型件.t = 0.401st=0.501sProject: guoqi Ver3ior:vO1Directoiv： E:FrogramUUIagmaguociiX4) 1t=1.202sTemperatureEmpty1250 125012501249124912fl9124912491249124812481248124812481247HI T

27、e<w 0021-0.50侣 P10.0 於t=0.700st=0.800sProject: guoqi Ver3ion:vO1Directory： ErogramMagmakmociiXX) 1TemperatureEmpty125012501249124912481248124812471247124712461246124512451245Zrai Teii)|).OO4 t-0.800s P-10.01t=1.001sProject: guoqiVer3ion:vO1Directory： ErogramMagmakmociiXX) 1TemperatureEmpty1250 12

28、50 1249 1249 12fl8 1248 1247 1247 1246 1246 1245 5 1244 1244 1243FilLTem|).OO5 "1.0015 P-20.01 Project: guoqi Version:vO1Dircctow： E:FrogramMagmaVuociiX4) 1TemperatureEmpty1250 1249 12491248 1248 1247 12们 1246 1246 1245 1245 1244 1243 I2fl3 1242ZHI Ten)|)006 t-1.2O2s P240 於t=1.401st=1.501sProje

29、ct: guoqiVersion: K)1Directory E:ProqramWagmaguoqiV01TemeyatureFmpty1250124912491248124712471246124G124512441244124312421242 1241|FILT0inp-OO8t=1.5O1sP=3O.O1M/&Mt=l. 802sProject auoqi Version: vOIDirectory u'Proaram'MagmauoqiMJlTemperaturet=2.001s! I Project: guoqi Version:vO1Directory:

30、E)rogram,Magma.guoqiM)1TemperatureEmpty1250 1249 1249 1248 1247 1247 1246 1245 124512441243 1243 1242 1241 1240|FilLTeinp 010 l=Z001S P=4O.O3%t=2.201s1 t Proiect: guoqi Vcrsion:vO1Directory: £:ProflramWagmaguoqiM)1TemejjatureEmpty125(112491249124812471247124612451245124412431243124212411241ZX|F

31、ilLTenip.O11 t=2.2O1s P=44.0t=2.501s| Protect: guoqi Version: vO1Directory: £:ProgramWagmaM|uoqiM)1TemeratureEmpty1250 1249 1249 1248 1247 1247 1246 1245 1244 1244 1243 1242 1242 1241 1240ZX|FilLTemp-.012t=2.501s P=50.0t=3.00st=3.500! I Protect: guoqi Vcrsion:vO1Directory: Cz'ProgramWagmauo

32、qiVOIt=4.501sTemEmpty1250 1250 124 J 1249 1249 1248 2A3 12" 1247 1247 1246 1246 1245 1245 1245ZX|FilLTeinp-.0Ut=3.500s P=70.0lt=4.001St=5.00s2、充型速度场共十七图,粘三图t=0.501st=1.802st=4.001ssCMosgs.? sss.o£zo°lg去=(l_*uj-ni_e9gz rsc 6zlr oos L、s gg pr 9s 奩 6Z6 0.0®-L£aQnD*aE0BWulcosoAi

33、LJAJOtio七 QLDAC.2巴.bog:p.siCMdgon! I Project: guoqi Vcrsion:vO1Directory: £:ProflramWagmauoqiV01Air EntrapmentZX|f«I AIi Full apt n< lt.OOC) 1= 1 802$ P=t=4.001s4、判据1冲蚀模具夹渣？ ？ ？MAGMASOFTPioject View Siip|)oitHelpEl協*|孕|W|同刪I 工|丽酬刖g| OQI <|.12) Filltimef Project: guoqi Version:vO1Dire

34、ctory： E:¥rogramWagmaguociiX4) 1FillTimeZFillTiiiie t=5.000s PROD. 00%MJ&IA3) 空气接触(AllContact)Directory: E:)ProgramUUagma VjuoqiM) 1Air contactEmpty5.0004.6434.2863.9293.5713.2142.8572.5002.1431.7861.4291.0710.7140.3570.000ZEmpty0.52120.48400.44G70.40950.37230.33510.29780.26060.22340.18610.

35、14890.11170.07450.03720.0000F.AiiCocitad slid 017 t=5.000s P= 100.00%m4G»m4) 流动距离(Flowlen)! |Propct: guoqi TorsiorrvOIDirectory: E:VrogramMagma'guoqiM)1Flow lenEmpty227.9211.7195.4179.2162.9116.713U.4114.297.981.7G5.449.232.916.70.4F-HoAiLeishaoiy t=5.om p=ioo.oow5) Material Age6) Wall Cont

36、act送 o.g=d sop* 二 IXFE雲HW«UU<l_ELcyx-eorwBUJQB3Ea0o&ujAJ0P9込§芒.2I巴 OA .bonD EdIt(lua)UJdecw<)虻狒AldulUJbzo.o L s OS.OE zooIzde 三UJ.SVJHl翼？ 0/H&onQaEcx'Bvr uw&2&LU:AJ0C3J1Q -boncx号20d1 1 Project: guoqiVersion: vO1Directory: LProgramMaqmauoqiM) 1Air EntrapmentEmptymo

37、92857871fid5750423528219764mjGma|Fai AiiFirti<u>mei*005t=1.001sP20.01< I Protect: guoqiVersion:vOIUircctory: E:Program,Magma,>guoqiM) 1Air Entra卩menlEmpty1U0.092.905.778.671.464 357.150.0A2.935728.621.4|niLAll!：imapm0llC OO6t=1.2O2$ P=24.O3Project: guoqi Version:vO1Air_En trapm

38、cntEmpty100.09285707157504235282114.9.32Directory: ErogramMagmaVsuociiXA) 1FlIJMf Eitr<w)ineiit 0071-1.401s P-28.02%Proicd: guoqiVersion: 4)1Directory: E:ProgramWagmaVjuoqiV01Air Entra卩irwrHEmptyIU0.092.985.778.671.464.357.150.0 亿935.728.621.4F«I_A» Elrtl apm0lK_OO81=1.501

39、1; P=3C.O1%'l| Project: guoqi Ver3ion:vO1Directory: E:FrogramMagmaauoqiM) 1FilLAiiEiiti <u)nieiit 010 "2.00 Is P=40.03%amIGomaAir Entrapment一EmptyI0U.U92.985.778.671/64.357.150.042.935.728.621.4FilLAiiEiiti JMI9 t=102s P=36.03%amIGomamwqiAir Entrapment 一 Directory: E:FrogramMag

40、maauoqiM) 1EmptyIOU.U92.985.778.671/64.357.150.042.935.728.621.4Project: guoqi Version:vO1Directory： E：rrogramUagmaauociiX4) 1Air_EnfrapmentEmptyI0U.U928578716457504235282.32Zt-2.201s P=44.02%Project: auoqiVersion: vOIAir_E ntrapmentEmpty100.092.985.778.671.464.357.150.042.935.72

41、8.621.4FilLAiiEiiti13 t=3.000s P=6000Dircctow： ErogramMagmaVauoqiXX) 1Air EntrapmentEmpty100.092.985.778.671.464.357.150.042.935.728.621.4Jlff/iT? ii|FILAiiEiHi -MHiieiitJ U 23300s P=70.01%Dircctow： ErogramMagmaVauoqiXX) 1Project: guoqiVersion: vO1Directory: E:ProgramMagma4uoq1M)

42、 1Air EntrapmentEmpty100.092.985.778.671.464.357.150.0 彳2935.728.G21.414 37.20.0|Fill AilEliUa|>liieii<-016t=4.501sP=0.01mjGmaProiccl: guoqiVersion: 4)1Directory: EronramWagmaVjuoqiVOIAir Entrapment _ l%l|FII AiiEii1ia|>iiieii(017 <=5.000s P=1OO.OOStDirectory: EronramWagmaVjuoqiVOIAir En

43、trapment _ l%lEmpty99.6792.5685.4478.3271.2064.0856.9649.8442.7235.6028.4921.37M257.130.01|FII AiiEii1ia|>iiieii(017 <=5.000s P=100.00StProject gixxji Version: vO1Direclory: E:'ProoraniMagn)a>ouoqAv01Fili AirEntrapme<it 0l7 t=5.000s P=100.00SAir_EntrapmentZEmpty99.S7 9乙5685.4478.3271

44、.20G4.005G.9G49.8442.7235.6028./1921.3714.25730.016"H>山用甘(Air pressure)sroctory:n?-s3Qram2aqmavluoqlvo1AirPresstnegbarlA=pless=eJJ05-AJ0-1s p-20.2次xPEQCt guoq i V2M6H: s 亠Directory e-sggramwagmauoq-MH47037036936358024680357913AhPrcssurc5bedProject: guoqiversion W1Directovy: EProgram'Magma&