[发明专利]针对铸造过程的四维界面换热系数模型建立方法

说明书

本发明提出了一种针对铸造过程的四维界面换热系数模型建立方法，包括：步骤S1，对模具铸型与铸件界面及不同深度位置单元进行实验测温；步骤S2，建立反算数值模型；步骤S3，将步骤S1的实验测温结果代入步骤S2建立的所述反算数值模型，建立反算换热系数模型参数；步骤S4，建立换热系数模型，所述换热系数模型根据铸件凝固百分数和铸型表面温度变化。

技术领域

本发明涉及建模技术领域，特别涉及一种针对铸造过程的四维界面换热系数模型建立方法。

背景技术

铸造凝固过程温度场模拟需设置界面换热系数，常用软件的界面换热系数多设置为常数或随时间变化的一维换热系数曲线。无论是常数还是一维换热系数曲线均由人为确定，无实验依据，使得铸造过程温度场模拟计算缺乏准确性。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种针对铸造过程的四维界面换热系数模型建立方法。

为了实现上述目的，本发明面的实施例提供一种针对铸造过程的四维界面换热系数模型建立方法，包括如下步骤：

步骤S1，对模具铸型与铸件界面及不同深度位置单元进行实验测温；

步骤S2，建立反算数值模型；

步骤S3，将步骤S1的实验测温结果代入步骤S2建立的所述反算数值模型，建立反算换热系数模型参数；

步骤S4，建立换热系数模型，所述换热系数模型根据铸件凝固百分数和铸型表面温度变化。

进一步，在所述步骤S1中，以阶梯铸件作为实验铸件，在不同厚度位置设置多个热电偶记录整个铸造循环阶段温度场随时间变化，进行多轮铸造循环过程，产生多组完整热循环数据集。

进一步，在所述建立反算数值模型，包括如下步骤：

采用非线性估算法，非线性估算法以f(h)最小化为判据，

其中，分别为在位置j和时间段i实际测量的温度和计算求解的温度，h为界面换热系数，通过数学推导，最终通过以下两式求解界面换热系数，

h_l+1＝h_l+Δh_l+1

其中，φ_j,i为敏感系数；

采用上式通过迭代，每一步迭代过程军队铸件铸型内部温度场进行计算，直到迭代满足条件Δh_l+1/h_l+1ε,即对时间段l+1求解完毕，转入下一时间段。

进一步，采用下述方式计算

采用以下温度场模型求解计算由于试验件为阶梯状，在每个阶梯面，假定铸件与铸型为一维传热，因此任一时刻i各阶梯面和铸型的温度场应满足以下公式：

其中，ρ，c,λ分别为密度，比热容和热导率；为内热源，只在计算铸件金属温度场时用到。

进一步，在所述步骤S3中，将步骤S1测量的温度数据代入所述反算数值模型，对换热系数进行求解。