铸造模拟 — CAE术语解释

模拟熔融金属流入型腔的"充填"阶段、冷却凝固的"凝固"阶段，以及之后的"冷却"阶段。目的是预测称为"缩孔"的空洞缺陷、了解残余应力分布、优化浇口和冒口设计等。

金属在凝固时会收缩，但当凝固顺序在局部不均匀时，最后凝固的区域可能会形成没有液态金属填充的气孔。这就是缩孔。对于汽车发动机缸体等复杂形状的铸件，这是个大问题。通过铸造模拟预测缩孔位置，并优化浇口位置和冒口设计。

专业铸造模拟工具包括MAGMAsoft、ProCAST、EKK等。凝固分析是热传导、Navier-Stokes流体分析和固液界面（VOF法等）的耦合问题。要预测缩孔，需要精确的凝固模型，并精确输入熔融金属的热容量、密度、粘度等的温度依存关系。

铸造模拟软件中通常内置了残余应力计算功能。它从凝固收缩过程中的温度梯度计算残余应力，许多企业还会将结果导出到Ansys Mechanical等进行强度评估，形成多物理场耦合分析流程。