PROCAST铸造学习
Procast铸造模拟的基本流程为：造型——划分表面网格——MeshCAST划分
体网格——PreCAST设置边界条件和运行参数——DataCAST——ProCAST解算——PostCAST，ViewCAST处理、分析模拟结果。下面进行较为详细的说明。
一．Ideas 造型与划分表面网格
1．造型(simulation + master modeler): 建模顺序为铸件，浇注系统，砂箱。
*注意直浇口面，明冒口面，和砂箱上表面必须在一个平面上。对于一般的
砂芯，可看作砂箱的一部分。
2．Partition（先选铸件，再选砂箱。）
3．划分模型的表面网格（simulation+ meshing）
4．输出面网格模型: file, export, ideas simulation universal file, 键入文件名（文
件为*.unv），OK。
二．Meshcast（划分体网格）
1．在Dos窗口键入meshcast
2．File/open，文件类型选I-deas surface mesh(*.unv)
3．Check mesh, Check intersection，检查表面网格质量，提示信息显示在左下
角的Message Window 中，如表面网格通过，则进入下一步，否则修改
4．Tetmesher, full layer（对砂型采用no layer）, gen tet mesh
5．Display Ops 下(点击bad element, Negative Jac)检查是否有坏单元和负雅各
比单元。如果有坏单元，则Smoothing 优化单元(smooth 优化建议不要超
过两次)，save。有些坏单元无法消除，需对表面网格进行修改。
6．Exit（生成*.mesh 文件）
三．Precast (设定材料的热物性参数，边界条件，运行参数等)
1．在文件所在的目录下键入precast *（*为文件名前缀）
2．Geometry, units(mm), meshcast *.mesh，Apply。（读入体网格文件）
3．检查几何体网格，check geom如有错，退出，修改网格。
4．Material：首先根据具体情况定义材料, database 材料热物性数据库管理，
根据所用材料选取库中已有的材料或add 添加新材料。assign 把定义的材
料分配到不同的件上，注意选的材料前面的T 或F 符号，如果只进行温度
场模拟，则可选带T 的材料，要有流场的模拟，必须选带F 的材料。
5．Interface（不同件（如砂型和铸件）之间的界面）：database(界面传热数据6．Boundary，设定边界条件：对砂型铸造，需要定义temperature（浇注温度）, heat, velocity 几个边界条件，temperature 和velocity 定义在浇口, heat 定义
冒口对环境的传热以及砂箱表面对环境的传热。此外对剖分的模型还要有symmetry(对称)定义，选择对称面时，一定要把铸件和砂型的对称面都选
上。database 边界条件数据库管理，针对实际情况添加add。velocity 的定
义注意u,v,w 方向的设定，即根据坐标系铁水浇注的方向。Temperature 的
定义添加film coff 和ambi temp 两个参数。assign surface，分别add （Temperature, Velocity, Heat，symmetry）,然后assign，
select(Temperature
和velocity 选浇口面，注意直浇道内必须有节点（建议浇道内的节点密一些）；两个Heat 分别选冒口上面和砂型表面（只显示砂型，用select all 可
以全选中）。每选定一个后都要store。最后查看对应的选项的显示。7．Process 下定义Gravity，(根据坐标系设置重力加速度为9.81m/s2，方向根据坐标系设置+或-。
8．Initial condition，初始条件设置：constant, 分别设置砂型和铸件的初始温度；
Free surface, 设定铸件对应的empty 为yes（这是模拟流场的需要，如果只模拟温度场，铸件empty 项应为No）。
9．Run parameters, 设置运行参数：units 设置结果输出的缺省单位; general (INLEV 为0, NSTEP 设置模拟的总步数，运算到此步后终止, TFINAL 设置
模拟工艺的总时间。)；thermal(TFREQ, QFREQ 设置结果输出频率，即几
步一存，决定了输出温度场结果文件的大小，可设为5 或10)；flow（VFREQ 同上，决定了输出流场结果文件的大小，可设为5 或10。FREESURFACE
为1 时为压力快速浇注，2 时为重力慢速浇注，砂型铸造一般设为2。LVSURF 为转换模拟模式前（考虑了浮力和收缩的影响）填充的分数，可
设为1）
10． Exit, 检查左右数字是否相等，如果前几项不等，则go back, 检查前面的设
置。最后continue。生成 *d.dat（含边界条件等）和 *p.dat 文件（含运行
参数）。
四．运行Datacast *
五．运行Procast *
六．重开一dos 窗口，运行Prostat *，随时检查模拟中的情况。
七．运行Viewcast *（模拟结果的图像显示）
八．灵活运用Viewcast 分析模拟结果
1．首先通过转动，显示模型到合适位置。
A 可以先点击Materials, 取消砂型，以便于观察铸件的位置。
B 然后根据坐标采用快捷键X，Y，Z（或＋Ctrl,+Shift）把铸件转动到合适
的位置。
C 另外可通过快捷键F2，F3 放大或缩小模型以适合观察。
D 采用VIEW ， HIDDEN 命令有助于观察。
2．查看温度场结果。
A Contour, thermal，temperature(温度场)。
B 设置动画显示的频率，Steps, start=0，end=最后一步,freq=1(实际根据前
面Precast 中运行参数的设置的步数输出)。
C 控制连续或单步输出，在PARAMETERS 下，循环单击 CONTINUOUS
和SINGLE-STEP。
D 最后VIEW, PICTURE。
注意，此时的温度场云图只是在铸件的表面。在后面将学会如何观察铸件内
部的温度场。
3．改变颜色条，改变显示单位，观察自由表面。
A Viewcast 可根据结果缺省给出颜色条。用户为了观察特定区域特定温度场结果，可以自己半自动和全手动设置颜色条。如下，PARAMETERS，
SEMI-AUTO(BASE=设置的最低值，DELTA=各颜色条之间的间隔值)或
MANUAL（手动设置各颜色条对应的温度值）。
B 可以改变显示的温度单位。如采用摄氏度或华氏温度。PARAMETERS，
UNITS(单击Temperature 在各温度单位间转换)。
C 观察自由表面前沿。PARAMETERS，FREE SURFACE。
D 最后VIEW, PICTURE。
4．使用单步显示。
A 如前所示PARAMETERS, 循环单击在CONTINUOUS 和SINGLE-STEP
间转换。单步显示可以按照自己设定的步骤显示结果并在感兴趣的画面详
细观察，或保存。（ST 表示存储一个重放文件，G 表示存储一个GIF 格式
图片，P 表示存储一个PostScrip 格式文件。单击向前、向后按钮可以显
示不同步骤的画面。
B 最后VIEW, PICTURE。
5．观察有色矢量结果。流场速度、温度梯度等结果可以采用矢量箭头来观察。
A Contour,NONE。
B VECTOR, FLUID VELOCITY。
C 矢量箭头的颜色缺省为白色，可以改变其颜色。PARAMETERS, COLOR
VECTORS, MAGNITUDE。
D 最后VIEW, PICTURE。
如果矢量箭头太大或太小，观察时可以通过敲击Ctrl+B 键使其变大，Ctrl+S
键使其变小。
6．观察固相分数结果。
A 固相分数结果显示了金属从液相向固相凝固的情况。颜色条0 表示全液
相，1 表示全固相。固相分数结果可以帮助分析哪些地方有可能出现收
缩，拉伸或其它结果。Contour，THERMAL, FRACTION SOLID。
B 使用Reverse Video,使背景成为白色，有利于结果的打印。Parameters，
REVERSE VIDEO。
C 最后VIEW, PICTURE。
7．使用Cut-off 功能。CUT-OFF 结合某些云图或矢量结果，可以提供铸件内
部的信息。下面是结合FRACTION SOLID,观察留在铸件内液体的情况。
A Contour，THERMAL, FRACTION SOLID。
B PARAMETERS, CUT-OFF(击成Blow,键入值0.75 并回车)。
C 最后VIEW, PICTURE。
你会看到在一定的步数下液相（即固相份数低于75％的部分）在铸件内部
的存在情况。
8．看铸件的内部截面。
A View, xyz planes 可分别选不同的 X, Y, Z截面，再点击前面的X, Y, Z按钮成红色，然后Picture。
B View, Any plane, New, 创建任一位置截面显示。
9．缩孔缩松观察。
要有缩孔缩松结果，Precast 设置中必须有两个条件：一是Run Parameters
的Thermal 中的POROS 参数设为1 或3，此值一般为缺省值。二是材料的
物性参数中的density 必须是温度的函数。
A CONTOUR, THERMAL, shrinkage POROSITY。
B 最后VIEW, PICTURE。
10．观察凝固时间。
铸件不同部位从浇注开始到凝固完成的时间也可以以云图的形式显示。为
了正确的显示凝固时间，必须把观察的开始步设成存储的最后一步，如模
拟的最后一步为1548 步，文件输出频率为5 步一输出，那么应该把开始步
设为1545。
A Contour，THERMAL,SOLODIFICATION TIME。
B STEPS, (Start=最后一步)
C 最后VIEW, PICTURE。
注：关于颜色条上的单位
可以通过 Parameters 中的Units 来控制。长度单位缺省为cm（如应力计算
结果中的变形量）。缩孔缩松单位为百分比，固相分数单位为百分比。
九．应力场的模拟
1．Precast 参数设置：一般与温度场模拟耦合进行。有几种情况：一是在建模时把砂型除去，只考虑铸件的应力计算。二是考虑砂箱的应力参数；三是
把砂型看成刚性的，即不分配应力参数给砂型。
2．第一种情况可以节省计算时间，但结果比较粗糙。把模型中的砂箱去掉，
只划分铸件网格。经过meshcast 后，读到Precast 中。定义并分配Material, 注意材料前面的F 应改为T,然后Stress 定义并assign。Boundary 中定义
heat，并分配到整个铸件表面，注意heat 定义中的AMBIENT TEMP 应为
砂箱温度，可设为200～300 摄氏度（粗略），symmetry(如果有剖分面的话)。
Initial Cond 中设温度，Empty 为No。在Run Parameters 中的STRESS 设
为1，SFREQ 设为5 或10（几步一存，决定结果文件大小。）Flow 中的FLOW 设为0。Exit, Continue, Datacast *, 运行procast *。
3．第二种情况模拟的结果比较与实际情况接近。参数设置从前，把砂型的应
力参数分配上。这样计算时能充分考虑到砂型对铸件阻碍产生的应力，铸
件收缩产生的气隙而导致的传热状况改变也被充分考虑到。砂型中的应力
状况也能被计算。
4．第三种情况，在Precast 的Material，Stress 中设砂箱为刚性，即在Assign
时只分配铸件的应力参数。其它同前。在此情况下，砂型中的应力状况不
能被模拟。
5．Viewcast 分析应力场。
1、Procast充型98停止的问题
如果Procast是以软件默认设置的参数（重力铸造）进行计算，则最后的充型结果就只能是充型98%。如果想完全充满，则可更改控制参数：Runparameters->Flow—>LVSURF的参数值为1。
2、关于缩孔缩松的判断
对于shingkage porosity的使用，一般认为空隙率大于１％的为缩孔，小于１％的为缩松。但还应该根据其他场的分布变化情况来综合分析，而不能单纯的依靠该判据。
3、如何在老版本中观察新版本的计算结果
使用新版本进行模拟计算，并且保存了最后的视图，当该结果在老版本中打开时看不到任何试图。
解决办法：删除工作目录中的*.lv文件（保存最好显示视图的文件）。
4、meshcast与其他CAD软件的接口
igs、step、stl是meshcast的标准cad软件接口文件。
解决办法：
1）输出文应为meshcast能够识别的相应类型。如*.stp---->>>>*.step;
2）meshcast一般只支持ASCII类型的parasolid格式文件，即*.x_t
3）有些CAD软件（SolidWorks）输出的文件后缀都为大写，在读入meshcast
前必须改为小写。
如*.STEP---->>>>*.step和*.IGS---->>>>*.igs
5、meshcast——intersections的处理
1）使用check intersections 按钮检查，可能存在的交叉网格。
2）在input window中输入结点序号，使用delete conn 按钮删除与该点相连的单元。
3）点击inactive nodes按钮，选择要缝合crack的结点序号，并输入到input window中，点击
connect crack按钮，完成自动缝合。
procast网格修改
一、面网格：
1、蓝边
方法一：合并边
方法二：加边到面
2、未划分网格（红星）
缺口：缝合
悬臂：缝合
小碎边：dele/merge缝合
3、坏网格
狭长边：剪切周围长边
多余面：先删除面号，再删除边
二、体网格
1、提供了自动修复功能，但必须先选择需自动修复的区域，整体是无法自动修复的。
2、自动修复无法完成的，进行人工修复，主要是注意交叉网格和坏网格，可增删网格单元。
Procast相关参数设置一览
PRECAST中参数的设置
（USER PRE-DEFINED RUN PARAMETER）
一. GENERRAL
1.） STANDARD
NSTEP 2000 定义模拟时间总步数，时间步数达到该步数时，模拟终止
TFINAL 1 0.00000e+000 定义ProCAST模拟时间（如同时定义TFINAL和NSTEP，哪个先达到，按哪个终止模拟）
TSTOP 2 0.00000e+000 定义模拟分析终止温度
INILEV 0 定义初始步数，第一次模拟INILEV＝0，如继续某一步数模拟，INILEV＝继续模拟步数，（该步长数必须为输出步长的整数倍）。
DT 1 1.00000e-002 定义时间初始时间步长
DTMAX 1 1.00000e+000 定义最大时间步长
TUNITS 2 （K C F）温度输出单位
VUNITS 1 速度输出单位
PUNITS 5 压力输出单位
QUNITS 1 热流输出单位（这几项是设置单位的，数字对应着可选项的顺序数）
2）ADVANCED
NRSTAR 5 定义允许重新计算次数
NPRFR 1 定义xxp.out文件输出频率
PRNLEV 0 定义输出节点某项结果，默认值＝0
＝0，不输出＝1，输出节点速度＝8，输出节点压力＝16，输出节点温度
＝64，输出节点涡流强度＝128，输出节点涡流分散率＝1024，输出节点位移
＝8192，输出面热流＝32768，输出节点磁热能
SDEBUG 1 定义调试信息，默认值＝1
＝0，不记录调试信息＝1，在xxp.out文件中记录求解情况、时间步长控制、自由面模型
AVEPROP 0 定义计算每个个单元属性方法
＝0，计算每个高斯点属性＝1，计算单元中心属性，以其作为整修单元平均值
CGSQ 0 定义CGSQ求解，默认值＝0 ＝0，使用默认TDMA 求解
＝1，使用CGSQ求解U方程＝2，使用CGSQ求解V 方程
＝4，使用CGSQ求解W方程＝16，使用CGSQ求解能量方程
＝64，使用CGSQ求解涡流强度方程＝128，使用CGSQ求解可压缩流动密度方程
LUFAC 1 定义CGSQ求解预处理参数
DIAG 16384 对于对称求解，定义DIAG求解项（diagonal preconditioning flag）
＝0，对所有采用Cholesky预处理＝8，对压力采用DIAG预处理
＝16，对能力采用DIAG预处理＝16384，对辐射采用DIAG预处理
NEWTONR 打开能量方程NEWTON Raphson开关
USER 0 定义用自定义参数
TMODS 2.00000e+000 定义一般步数，时间步长修正因子，如当前时间步长≤NCORL，后继时间时间步长＝当前时间步长*TMODS；如当前时间步长≥NCORL，后继时间步长＝当前时间步长/TMODS
TMODR 5.00000e-001 定义重新计算时间步长修正因子，TMODR值小于1，如果不收敛，重新计算步长＝当前步长*TMODR
CONVTOL 1.00000e-004 定义非对称TDMA求解收敛误差
二. THERMAL
1） STANDARD
THERMAL 1 ＝1，执行热分析模拟，并将温度选为基本变量
TFREQ 10 定义温度数据输出频率
POROS 1 定义是否执行缩松/缩孔模拟分析
＝0，不执行缩松/缩孔模拟分析
＝1，执行缩松/缩孔模拟分析
＝2，执行缩松/缩孔模拟分析，并与溶解气体有关
MACROFS 7.00000e-001
PIPEFS 3.00000e-001
GATEFEED 0
2） ADVANCED
QFREQ 10000 定义热量数据输出频率
USERHO 1
FEEDLEN 3 5.00000e+000
MOBILE 3.00000e-001 定义活动因子，该参数是液态自由面失去流动性的临界值，默认值为0.3
LINSRC 0 微结构分析时，定义source term线性化参数
CONVT 1 1.00000e+000 定义温度收敛判据，定义值不应超过液固相区
TRELAX 1.000e+000 定义温度驰预参数，该参数用于计算某一预测步长对温度场的初始假设，默认值为1
CRELAX 1.00000e+000 定义热容释放参数
CLUMP 1.00000e+000 定义电容矩阵团因子
CINIT 3.00000e-001
三.FLOW
1）STANDARD
FLOW 3 —定义是否执行流动分析，如果材料属性为非“F”默认值为0，如果材料属性为“F”，默认值为1
＝0，不执行流动分析＝1，执行流动分析
＝3，填充时执行流动分析，但当充满后，且NCYCLE＝1时，只执行热分析
＝5，利用边界单元法，计算势流
＝9，填充时执行流动分析，但当充满后，且NCYCLE>1时，只执行热分析
FREESF 1 定义自由面模型，默认值为0
＝1，自由面在动力作用下的快速填充模型＝2，自由面在重力作用下的慢速填充模型
＝3，1和2混合模型，根据作用条件，在1和2之间转换
GAS 0 —定义是否考虑气体影响，默认值为0
＝0，不考虑气体影响＝1，考虑气体影响
VFREQ 10 定义速度数据输出频率
PREF 7 1 定义参考压力，该压力是为将绝对压力转换为高斯压力而从边界条件压力中减去的部分，该参数应用于有气体、由压力界条件驱动的流动、有出气孔、有进气孔的情况。例如，由一个大气压的压力边界条件驱动的流动，边界条件应定义为2atm，PREF＝1atm
PINLET——定义压力驱动入口，输入整数值，默认值为0
LVSURF 9.80000e-001 定义模型由充型向由收缩和弹性引起的平流模型转换，一般假设自由面垂直于重力加速方向。LVSURFW值代表铸件模型充满的体积分
COURANT 1.00000e+002 定义时间步长的递增约束（courant limit），该参数只用于流动分析，如果COURANT＝1，调整时间步长，以便流体在该时间步长时，前进距离不超过一个单元长度。一般定义COURANT在10和50之间。对与压缩流，COURANT＝0.5
2）ADVANCED 1
WSHEAR 2 定义是否应用铸件壁剪切方程，铸件壁剪切方程将非滑动边界条件转换为铸件壁牵引条件
WALLF 8.000000e-001
PLIMIT 5 1.00000e+020 定义压力切断开关，当压力超过给定值时，切断速度入口，此参数对于发生冷隔时作用较大，否则，即使无空间填充，质量和压力也增加
FLOWDEL 1 1.00000e+020
TSOFF 1 0.00000e+000
PENETRATE 0
HEAD_ON 0
NNEWTON 0 定义是否为牛顿或非牛顿流动，默认值为0
＝0，牛顿流动＝1，非牛顿流动，此时粘度为剪切速率的函数
HIVISC 0 定义流动分析中粘度的不同解决方法，默认值为0
＝0，一般流动问题
＝1，高粘度流动问题，即雷诺氏数<1，且粘度小于104poise
＝2，较高粘度流动问题，即雷诺氏数<1
3）ADVANCED 2
COUPLED 0 定义在某一步长是否耦合温度场和流场，默认值为0。
＝0，在某一步长耦合温度场和流场，此时，重复计算能量方程，直到收敛
＝1，在某一步长耦合温度场和流场，此时，同时计算动量、压力和能量方程，本方法比较精确，但需较长的计算时间。
EFREQ 1
TPROF 1 定义在铸件壁能量方程中是否应用热边界层，默认值为1
＝0，在铸件壁能量方程中不应用热界层＝1，在铸件壁能量方程中应用热边界层
VPROF 0
CONVV 5.00000e-002
MLUMP 1.00000e+000
ADVECTW 0.00000e+000
PENALTY 1.00000e+000
COARSEC 8.80000e+000
COARSEP 3.33000e-001
四.NCYCLE
ONLY STANDARD
NCYCLE 0 压铸循环的次数
TCYCLE 1 0.00000e+000 循环的持续时间
TOPEN 1 0.00000e+000 模型打开时间
TEJECT 1 0.00000e+000 零件取出时间（？）
TBSPRAY 1 0.00000e+000 压铸开始时间
TESPRAY 1 0.00000e+000 压铸结束时间
五. STRESS
1）STANDARD
STRESS 0
SFREQ 10 存储频率
SCALC 10 计算频率
2）ADVANCED 1
CONVS 1.00000e-002 PENALTY
CRITFS 5.00000e-001
AVEPEN 3 1.00000e-001
GAPMOD 0
六. RADIATION
1） STANDARD
ENCLID 0
VFTIME 1 0.00000e+000
VFDISP 2 0.00000e+000
2） ADVANCED
RFREQ 1
RDEBUG 0
VFLIM 0.00000e+000
EPTOL 8.00000e-001
ANGTOL 4.50000e+001
TRI2QUAD 1
七.TURBLENCE
1） STANDARD
TURB 0
CMU 9.00000e-002
SIGMAK 1.00000e+000
SIGMAE 1.30000e+000
CONE 1.44000e+000
CTWO 1.92000e+000
KAPPA 4.00000e-001
TBRELAX 1.00000e+000
八其他项
MFREQ 10 定义微结构数据输出频率
FFREQ 1 定义流动更新频率，输入整数，默认值为1，使用于速度变化比温度变化较慢的耦合热交换问题，而不适用于自由问题
MICRO 0 定义是否执行微结构分析，默认值为0＝0，不执行微结构分析（no micromodeling）
＝1，共晶球铁＝2，等轴树枝晶＝4，稳态、亚稳态瞬间形核共晶体
＝8，稳态、亚稳态边疆形核共晶体＝16，共晶灰铁/白口铁＝32，共析体球铁
＝64，共析体灰铁＝128，转熔转变＝256，δ/γ，γ/α，γ渗碳体转变
＝512，基本凝固Scheil模型＝1024，凝固转变
EM 0
COMPRES 0定义是否为压缩流问题，默认起来0 ＝0，为非压缩流动＝1，为压缩流动EMITER 100
BEM 0
ISEED 0
TFILL 1 1.00000e+000
CFREQ 0.00000e+000
CELLSZ 1 1.00000e-003
PRELAX 1.00000e+000
MRELAX 1.00000e+000
BETA 5.00000e-001
对于我们学铸造专业的学生来说，掌握几款铸造方面的软件是很有必要的，有了一定的软件基础在以后的铸造设计、模拟中都是很有用的。下面介绍下ProCAST软件在铸造中应用。 一、概述 ?ProCAST是为评价和优化铸造产品与铸造工艺而开发的专业CAE系统，借助于ProCAST系统，铸造工程师在完成铸造工艺编制之前，就能够对铸件在形成过程中的流场、温度场和应力场进行仿真分析并预测铸件的质量、优化铸造设备参数和工艺方案。 ?ProCAST可以模拟金属铸造过程中的流动过程，精确显示充填不足、冷隔、裹气和热节的位置以及残余应力与变形，准确地预测缩孔、缩松和铸造过程中微观组织的变化。 ?作为ESI集团热物理综合解决方案的旗舰产品，ProCAST是所有铸造模拟软件中现代CAD/CAE集成化程度最高的。它率先在商用化软件中使用了最先进的有限元技术并配备了功能强大的数据接口和自动网格划分工具。 ?全部模块化设计适合任何铸造过程的模拟； ?采用有限元技术，是目前唯一能对铸造凝固过程进行热－流动－应力完全耦合的铸造模拟软件； ?高度集成。 二、发展历程 ?Procast自1985年开始一直由位于美国马里兰州首府Annapolis的UES Software进行开发，并得到了美国政府和诸多研究机构的大力资助。为了保证模拟的精度，Procast一开始就采用有限元方法作为模拟的技术核心。 ?1990年后，位于瑞士洛桑的Calcom SA和瑞士联邦科技研究院也加入了Procast部分模块的开发工作，基于其强大的材料物理背景，Calcom在Procast 的晶粒计算模块和反求模块开发上贡献良多。 ?2002年，Procast和Calcom SA先后加入ESI集团，并重新组建为Procast Inc. (美国马里兰州)和Calcom ESI (瑞士洛桑)。ESI也重新整合了其原有的热物理模拟队伍如PAM-CAST和SYSWELD，这样Procast（有限元铸造仿真），PAM-CAST（有限差分元铸造仿真）, Calcosoft（连续铸造仿真）和SYSWELD （热处理与焊接模拟）一起组成ESI完整的热物理综合解决方案。 三、适用范围 ?砂型铸造、消失模铸造; ?高压、低压铸造; ?重力铸造、倾斜浇铸; ?熔模铸造、壳型铸造; ?挤压铸造; ?触变铸造、触变成型、流变铸造。 由于采用了标准化的、通用的用户界面，任何一种铸造过程都可以用同一软件包ProCASTTM进行分析和优化。它可以用来研究设计结果，例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置，冒口的位置和大小等。实践证明ProCASTTM可以准确地模拟型腔的浇注过程，精确地描述凝固过程。可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。 四、材料数据
铸造仿真软件项目建议 书 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
目录 1背景 长期以来，对于铸造工艺的改进主要依靠经验和试验，一直缺乏一套专业的、有效的方法和手段。模拟是控制设计、制造过程并预测产品早期服役可能出现问题的最好解决方法。当前，有限元理论已十分成熟，相应的模拟商业软件也逐步趋于成熟，并在各行各业逐步发挥其巨大的作用。 现代制造工艺越来越复杂，性能、精度要求也越来越高，依赖试验的设计手段设计费用越来越高，周期越来越长，也越来越不容易保证可靠性。而从一些发达国家的经验来看，仿真技术的应用可以大大减少试验的比重，减少了设计的盲目性，节省巨额的设计费用，设计周期也大大缩短。从我院专业发展的角度看，急需在数值仿真这一方面提高一个层次，实现我院研发能力的跨越式发展。 铸造仿真软件的开发是一项技术含量很高、专业性很强的工作，作为一个设计单位，自行开发不切实际。国内一些专业单位开发的同类产品在实用性、规范性和易用性等方面都有不足。ESI集团的ProCAST是业界领先的铸造过程模拟软件，基于强大有限元求解器和高级选项，提供高效和准确的求解来满足铸造业的需求。与传统的尝试－出错－修改方法相比，ProCAST是减少制造成本，缩短开发时间，以及改善铸造过程质量的重要的、完美的解决方案。
2铸造模拟仿真对我院的作用 引进ProCAST软件，从短期来看会提高设计和工艺制造水平，在当前在研项目中立即产生效益；而从长远来看，制造工艺计算和仿真手段的大量应用必将彻底改变我院原有的制造工艺方式，最终提高我院铸造工艺的整体水平。 2.1铸造仿真对xx室的作用 xx室目前有很多钛合金铸件的铸造过程需要模拟来解决，其主要原因是：一、采用传统的试错法，费用昂贵、周期太长；二新产品大多没有经验可以借鉴，院以工艺摸索时间比较长，尤其是一些钛合金材料。 2.2铸造仿真对铸钢厂的作用 铸钢厂目前某些件的铸造出品率不是很高，引进铸造模拟仿真软件将大大节省提高铸钢厂的铸造工艺出品率和工艺水平，大大缩短生产周期，有效的提高劳动生产率。 另外铸造模拟仿真对于我院技术的传承也很有帮助，通过仿真我们可以将铸造技术和经验进行科学的直观的描述和记录，使得过去的一些抽象的经验变为简单明了的纸面文档进行记载和保存，有利于铸造技术的延续和资源共享。 3铸造仿真软件的调研与考核 经过上述分析，铸造仿真软件的引入是十分必要的，它对我院的虚拟制造技术和铸造技术的发展将起到极大的推动作用。因此我们对市面上的铸造仿真软件进行了调研和考核。
CAD Model Preprocessor Meshing Parameters Postprocessor Analysis Decision 一、基本操作流程 图（1_1） 建构正确的实体模型是进行分析工作的关键。把实体分为不同的组，转换为.stl 档，为MAGMA 分析做好准备。如图（1_1）所示：黑色字体是使用MAGMA 的操作步骤；红色字体是分析的前期工作和后期对策。 二、ＭＡＧＭＡ的操作 １、创建专案 建构实体模型 模流前处理 实体切网格 参数设定 模流后处理 结 果 分 析 相 应 对 策
图（2_1） 图（2_2） 图（2_3） 图（2_4） 图（2_5） 说明： 图（2_1）打开桌面图标 project 菜单 create project 出现新对话框 图（2_2）选择Iron casting 铸铁模组 选择结果存放路径（MAGMAsoft 下） 取解析方案名称 回车键 OK 出现新对话框 图（2_3）默认系统选择直接按红框所标的键，直到图（2_4）,按OK 键结束创建 专案操作。如图（2_5）的路径，把建立好的.stl 档存在CMD 文件夹下。 ２、前处理 2－1 、材质群组介绍 专案名称 .stl 档
图（2_6） 在载入时一定要确保重力方向向上，如图（2_6）所示。一般在实体建模时便给出正确的重力方向。如果方向错误也可在MAGMA 内修改。（见后面说明） 砂模可以在建构实体时绘出，也可以在MAGMA 内绘制出。后面有进一步说明。 2－2、OVERLAY 原理 图（2_7） 图（2_8） 在建构实体时有一些区域重合。如图（2_7），ingate 连接cast 和gating ，其和两者都有交接的部分。我们希望各部分独立不干涉，保证分析的精确。利用overlay 原理切割重合区域。如图（2_8）排在前面的ingate 被排在后面的gating 和cast 切割。在载入．stl 档后需利用此原理进行排序。 2－3、载入．stl 档 接上动把.stl 档存在CMD 文件夹下后，在创建专案的界面（图（2_1））按下preprocess 键， CA VITY INSERT CAST INGATE GATING 1. CAST 2. INGATE 3. GATING １、 砂模（sandm ） ２、 灌口（inlet ） ３、 浇道（gating ） ４、 浇道（gating ） ５、 冒口（feeder ） ６、 冒口（feeder ） ７、 入水口（ingate ） ８、 入水口（ingate ） ９、 砂芯（core ） １０、 冷铁（chill ） １１、 铸件（cast ） Inlet Gating Gating Feeder Core chill Ingate Z 轴正向 CA VITY INSERT CAST INGATE GATING 1. INGATE 2. GATING 3. CAST 排序
ProCAST软件的特点及其在铸件成形过程中的应用Function of FEM Software ProCAST and Application in Casting 胡红军 (重庆工学院材料科学与工程学院,重庆400050) 摘 要:介绍了商品化有限元软件P ro CA ST的组成模块、功能以及在铸件成形、缺陷预测方面的应用。 关键词:有限元模拟;Pr oCA ST;凝固模拟;缺陷预测 中图分类号:T G244 文献标识码:B 文章编号:1001-3814(2005)01-0070-02 Pr oCAST软件从1985年开始将最先进的有限元技术用在铸造模拟中,有效地提高了铸造工艺的正确性。借助于ProCAST系统,铸造工程师在完成铸造工艺编制之前,就能够对铸件在形成过程中的流场、温度场和应力场进行仿真分析并预测铸件的质量、优化铸造设备参数和工艺方案,通过对金属流动过程的模拟,可以精确显示浇不足、冷隔、裹气和热节的位置及残余应力和变形的大小,准确地预测缩孔缩松和微观组织。 1 ProCAST软件的组成模块 Pro CA ST是针对铸造过程进行流动-传热-应力耦合作出分析的系统,共有8个模块,用户可以比较灵活地租用或购买这些模块。对于普通用户,一般应有传热分析及前后处理、流动分析、应力分析和网格划分等基本模块。对于铸造模拟有更高要求的用户则需要有更多功能的其它模块,例如热辐射分析,显微组织分析,电磁感应分析,反向求解,应力分析等模块。这些模块既可以一起使用,也可以根据用户需要有选择地使用。 2 ProCAST软件的特点 2.1 可重复性 即使一个工艺过程已经平稳运行几个月,意外情况也有可能发生。由于铸造工艺参数繁多而又相互影响,因而在实际操作中长时间连续监控所有的参数是不可能的。任何看起来微不足道的某个参数的变化都有可能影响到整个系统,但又不可能在车间进行全部针对各种参数变化的试验。ProCAST可以让铸造工程师快速检查每个参数的影响,从而得到可重复的、连续平稳生产的参数范围。 2.2 可虚拟试验 在新产品市场定位之后,就应开始进行生产线的开发和优化。ProCAST可以虚拟试验各种革新设计而取之最优。因此大大减少工艺开发时间,同时又把成本降到最低。 2.3 灵活性大 ProCAST采用基于有限元法(FEM)的数值计算方法,与有限差分法相比,具有较大的灵活性,特别适用于模拟复杂铸件成型过程中的各种物理现象。 2.4 模拟功能强大 ProCAST作为针对铸造过程进行流动、传热、应力求解的软件包,能够模拟铸造过程中绝大多数问题和许多物理现象。在铸造过程分析方面,ProCAST提供了能够考虑气体、过滤、高压、旋转等对铸件充型的影响,能够模拟出气化模铸造、低压铸造、压力铸造、离心铸造等几乎所有铸造工艺的充型过程,并且对注塑、压制腊模、压制粉末等的充型过程进行模拟;在传热分析方面,ProCAST能够对热传导、对流和辐射等三种传热方式进行求解,尤其是引入最新“灰体净辐射法”模型,使ProCAST擅长于解决精铸及单晶铸造问题;在应力分析方面,通过采用弹塑性和粘塑性及独有的处理铸件/铸型热和机械接触界面的方法,使其具有分析铸件应力、变形的能力;在电磁分析方面,Pro CA ST 可以分析铸造过程所涉及的感应加热和电磁搅拌等。以上的分析可以获得铸造过程的各种现象、铸造缺陷形成及分布、铸件最终质量的模拟和预测。 2.5 界面人性化 ProCAST的前后处理完全基于Window s的用户界面,通过提供交互菜单、数据库和多种对话框完成用户信息的输入。ProCAST具有全面的在线帮助,具有良好的用户界面;通过提供和通用机械CAD系统的接口,可直接获取铸件实体模型的IGES文件或通用CAE系统的有限元网格文件;可以将模拟结果直接输出到CAD系统接口,尤其可以通过I-DEAS直接读取 70 APPLICATION Hot W orking Technology 2005No.1 收稿日期:2004-10-27 作者简介:胡红军(1976-),男,湖北人,讲师,硕士,现从事材料成型 CAD/CAE软件研究和开发。
Magma操作 STL导入 点击“preprocessor”进入“MAGMApre”界面，依次导入相应的构件，保存。
Mesh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部分进行的一种比较粗略的划分，如果需要对某一部分进行更细的划分，那么用户可以在“高级”中进行制定网格大小，甚至可以在“高级2”中对更进一步的某些部分进行更细的网格划分。 自动划分是用户可以制定计算部分的大约网格数、是否生成壳、是否核心划分、是否针对解法5进行划分。 Solver5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.根据网格总量划分 1）打开选择功能表enmeshment,则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。
按照网格总数划分 2.根据单元网格三维尺寸划分 标准高级更高级 1）操作步骤： （1）选择功能表enmeshment,则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）若standard模式不符划分需求,选择advanced和advanced2模式 ,来局部区域细分； 依据个人需求,改变预设的参数,参数说明后面3）中叙述。 （4）选择calculate,测试产生网格数； （5）假如接受测试结果,选择generate正式产生网格。 网格数量 2）划分准则 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Element size一般设成一样大小。 3）参数说明 （1）wall thickness(壁厚) ─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 。
Gravity-Sand This tutorial will guide you step by step in the ProCAST set-up of a sand casting simulation. The geometry used for this tutorial is composed of a: ·casting ·sand box ·cores 本指南将指导你在ProCAST 中一步一步地建立一个砂型铸件模拟。 本指南中需要的几何模型包括: ·铸件 ·砂型 ·砂芯 1 Load the sand.mesh model in PreCAST 1、在PreCAST中加载sand.mesh 模型 Please enter first the case name under the 'Case' field of the file manager and press the PreCAST menu PreCAST will load first a ProCAST file (d.dat) if it is present in the current directory. If PreCAST does not find any ProCAST file, it will look for a MeshCAST file (.mesh) with the corresponding prefix. And if there is no MeshCAST file, you will have to use the Open file menu of PreCAST in order to look for the right file. 首先在file manager中的'Case' 区域添入工程名称，点击PreCAST菜单。PreCAST将首先加载一个PreCAST文件(d.dat)，如果这个文件在当前目录中。如果PreCAST没能找到一个PreCAST文件，它将搜索一个带有相应前缀的MeshCAST文件(.mesh)。如果没有MeshCAST文件，你将不得不用PreCAST菜单中的Open文件菜单来搜索正确的文件。
ProCAST 软件综合培训教程 CopyRight ProCAST 简体中文基础应用教程版权所有：软件猎手
ProCAST 软件综合培训教程 CopyRight第一章软件及基本操作介绍ProCAST 软件是由美国UES 公司开发的铸造过程模拟软件，采用基于有限元(FEM) 的数值计算和综合求解的方法，对铸件充型、凝固和冷却过程中的流场、温度场、 应力场、电磁场进行模拟分析。 一、软件模块： 如图1 所示，ProCAST 软件包括8 个模块： 1、基本模块Base Module：基本模块包括温度场、凝固、材料数据库及前后处理。 2、剖分模块Meshing：产生输入模型的四面体体网格 3、流动模块Fluid：对铸造过程中的流场进行模拟分析 4、应力模块Stress：对铸造过程中的应力场进行模拟分析 5、微结构模块Microstructure：对铸件的微观组织结构进行模拟分析 6、电磁模块Electromagnetic：对铸造过程中的电磁场进行模拟分析 7、辐射模块Radiation：对铸造过程中的辐射能量进行模拟分析 8、逆运算模块Inverse：采用逆运算计算界面条件参数和边界条件参数 二、模拟过程 ProCAST 软件的模拟流程包括： 1、创建模型：可以分别用I-Deas、Pro/E、UG、Patran、Ansys 作为前处理软件创 建模型，输出ProCAST 可接受的模型或网格文件。
ProCAST 软件综合培训教程 CopyRight、MeshCAST：对输入的模型或网格文件进行剖分，最终产生四面体体网格，生成 文件，文件中包含节点数量、单元数量、材料数量等信息。 3、PreCAST：分配材料、设定界面条件、边界条件、初始条件、模拟参数，生成 和文件， 4、DataCAST：检查模型及PreCAST 中对模型的定义是否有错误，如有错误，输出错 误信息，如无错误，将所有的模型信息转换为二进制，生成文件。 5、ProCAST：对铸造过程模拟分析计算，生成文件。 6、ViewCAST：显示铸造过程模拟分析结果。 7、PostCAST：对铸造过程模拟分析结果进行后处理。 三、应用范围 ProCAST 软件可应用于砂模铸造、金属模铸造、熔模铸造、高/低压铸造、精密 铸造、蜡模铸造、连续铸造等多种铸造过程。 四、软件的安装 1、在UNIX 系统上的安装 ①创建安装目录： mkdir /procast ②进入安装目录： cd/procast ③直接运行安装文件，选择机器类型，如SGI32，安装 ④设置用户权限：chmod 555 BIN/* BIN 文件夹对所有用户有读和执 行权限 chmod 666 LIB/* LIB 文件夹对所有用户有读和写 权限 chmod 777 BIN LIB BIN 和LIB 文件夹对所有用户有 读、写和执行权限 ⑤设置环境变量及路径： setenv ProPATH320 /procast/V320/lib setenv ProBIN320 /procast/V320/bin setenv MeshPATH161 $ProPATH320 setenv P_SCHEMA /procast/V320/schema
PROCAST ProCAST由法国ESI公司开发的综合的铸造过程软件解决方案，有20多年的历史，提供了很多模块和工程工具来满足铸造工业最富挑战的需求。基于强大的有限元分析，它能够预测严重畸变和残余应力，并能用于半固态成形，吹芯工艺，离心铸造，消失模铸造、连续铸造等特殊工艺。 procast 百科名片 ProCast软件界面 ProCAST由法国ESI公司开发的综合的铸造过程软件解决方案，有20多年的历史，提供了很多模块和工程工具来满足铸造工业最富挑战的需求。基于强大的有限元分析，它能够预测严重畸变和残余应力，并能用于半固态成形，吹芯工艺，离心铸造，消失模铸造、连续铸造等特殊工艺。 目录 适用范围材料数据库 模拟分析能力 分析模块 ProCAST特点 模拟过程 展开 适用范围 材料数据库 模拟分析能力 分析模块 ProCAST特点 模拟过程 展开 ProCast应用(10张) 编辑本段适用范围 ProCAST适用于砂型铸造、消失模铸造、高压铸造、低压铸造、重力铸造、
软件操作界面 倾斜浇铸、熔模铸造、壳型铸造、挤压铸造、触变铸造、触变成形、流变铸造。由于采用了标准化、通用的用户界面，任何一种铸造过程都可以用同一软件包ProCAST进行分析和优化。它可以用来研究设计结果，例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置，冒口的位置和大小等。实践证明，ProCAST可以准确地模拟型腔的浇注过程，精确地描述凝固过程。可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。 编辑本段材料数据库 ProCAST可以用来模拟任何合金，从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金，以及非传统合金和聚合体。ESI旗下的热物理仿真研究开发队伍汇集了全球顶尖的五十多位冶金、铸造、物理、数学、计算力学、流体力学和计算机等多学科的专家，专业从事ProCAST和相关热物理模拟产品的开发。得益于长期的联合研究和工业验证，使得通过工业验证的材料数据库不断地扩充和更新，同时，用户本身也可以自行更新和扩展材料数据。除了基本的材料数据库外，ProCAST还拥有基本合金系统的热力学数据库。这个独特的数据库使得用户可以直接输入化学成分，从而自动产生诸如液相线温度、固相线温度、潜热、比热和固相率的变化等热力学参数。 编辑本段模拟分析能力 ProCAST可以分析缩孔、裂纹、裹气、冲砂、冷隔、浇不足、应力、变形、模具寿命、工艺开发及可重复性。ProCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题，为铸造工程师提供新的途径来研究铸造过程，使他们有机会看到型腔内所发生的一切，从而产生新的设计方案。其结果也可以在网络浏览器中显示，这样对比较复杂的铸造过程能够通过网际网络进行讨论和研究。 编辑本段分析模块 ProCAST是针对铸造过程进行流动一传热一应力耦合作出分析的系统。它主要由8个模块组成：有限元网格划分MeshCAST基本模块、传热分析及前后处理(Base License)、流动分析(Fluid flow)、应力分析(Stress)、热辐射分析(Radiation)、显微组织分析(Micromodel)、电磁感应分析(Electromagnetics)、反向求解(Inverse)，这些模块既可以一起使用，也可以根据用户需要有选择地使用。对于普通用户，ProCAST应有基本模块、流动分析模块、应力分析模块和网格划分模块。 1)传热分析模块 本模块进行传热计算，并包括ProCAST的所有前后处理功能。传热包括
ProCAST软件综合培训教程 CopyRight cax2001@https://www.doczj.com/doc/8816339865.html, ProCAST 3.20 简体中文基础应用教程 版权所有：软件猎手 https://www.doczj.com/doc/8816339865.html, cax2001@https://www.doczj.com/doc/8816339865.html,
第一章 软件及基本操作介绍 ProCAST软件是由美国UES公司开发的铸造过程模拟软件，采用基于有限元(FEM)的数值计算和综合求解的方法，对铸件充型、凝固和冷却过程中的流场、温度场、应力场、电磁场进行模拟分析。 一、软件模块： 如图1所示，ProCAST软件包括8个模块： 1、基本模块Base Module：基本模块包括温度场、凝固、材料数据库及前后处理。 2、剖分模块Meshing：产生输入模型的四面体体网格 3、流动模块Fluid：对铸造过程中的流场进行模拟分析 4、应力模块Stress：对铸造过程中的应力场进行模拟分析 5、微结构模块Microstructure：对铸件的微观组织结构进行模拟分析 6、电磁模块Electromagnetic：对铸造过程中的电磁场进行模拟分析 7、辐射模块Radiation：对铸造过程中的辐射能量进行模拟分析 8、逆运算模块Inverse：采用逆运算计算界面条件参数和边界条件参数 二、模拟过程 ProCAST软件的模拟流程包括： 1、创建模型：可以分别用I-Deas、Pro/E、UG、Patran、Ansys 作为前处理软件创 建模型，输出ProCAST可接受的模型或网格文件。
2、MeshCAST：对输入的模型或网格文件进行剖分，最终产生四面体体网格，生成 xx.mesh文件，文件中包含节点数量、单元数量、材料数量等信息。 3、PreCAST：分配材料、设定界面条件、边界条件、初始条件、模拟参数，生成xxd.out 和xxp.out文件， 4、DataCAST：检查模型及PreCAST中对模型的定义是否有错误，如有错误，输出错 误信息，如无错误，将所有的模型信息转换为二进制，生成xx.unf文件。 5、ProCAST：对铸造过程模拟分析计算，生成xx.unf文件。 6、ViewCAST：显示铸造过程模拟分析结果。 7、PostCAST：对铸造过程模拟分析结果进行后处理。 三、应用范围 ProCAST软件可应用于砂模铸造、金属模铸造、熔模铸造、高/低压铸造、精密铸造、蜡模铸造、连续铸造等多种铸造过程。 四、软件的安装 1、在UNIX系统上的安装 ① 创建安装目录： mkdir /procast ② 进入安装目录： cd/procast ③ 直接运行安装文件，选择机器类型，如SGI32，安装 ④ 设置用户权限：chmod 555 BIN/* BIN文件夹对所有用户有读和执 行权限 chmod 666 LIB/* LIB文件夹对所有用户有读和写 权限 chmod 777 BIN LIB BIN和LIB文件夹对所有用户有 读、写和执行权限 ⑤ 设置环境变量及路径： setenv ProPATH320 /procast/V320/lib setenv ProBIN320 /procast/V320/bin setenv MeshPATH161 $ProPATH320 setenv P_SCHEMA /procast/V320/schema
安装步骤 一．安装procast 2014 1.Install ESI ProCAST 2014.0 Windows,点击setup.exe，安装时候注意直接把C盘改成其他盘 即可，procast和VE放到一个文件夹里，直至完成。 2.复制bin文件夹到安装好的程序所在文件夹，覆盖先前的。点是即可。Bin文件夹在 _SolidSQUAD_里。 3.Copy "license.dat" to your computer (for example to
4.Create environment variable PAM_LMD_LICENSE_FILE=
2. 安装完成之后，复制文件夹_SolidSQUAD_里的"Windows-x86" and "Windows-x64"文件到安装好的文件里，覆盖原先的。 3. enjoy，选择casting，点击OK。
熔模铸造过程数值模拟 —国外精铸技术进展述评 北京航空航天大学陈冰 20世纪90年代以来，国外一大批商业化铸造过程数值模拟软件的出现，标志着此项技术已完全成熟并进入实用化阶段，有相当一部分已成功地用于熔模铸造。其中，A FSolid (3D)（美国）, PASSAGF/POWERCAST（美国）、MAGMA（德国）、PAM-CAST（法国）、ProCAST（美国）等最具代表性。尤其值得一提的是由美国UES公司开发的ProCAST，和美国铸造师协会(American Foundrymen's Society)开发的 AFSolid(3D)，它们代表了二种不同类型的软件系统。 一. 熔模精密铸造过程数值模拟的佼佼者——ProCAST 早在1985年，美国UES Software Co.便以工程工作站/Unix为开发平台，着手开发ProCAST[1]。为了保证模拟结果的准确性，ProCAST一开始就采用有限元方法(FEM)作为模拟的核心技术。自1987年起，开发用于熔模铸造（精铸）的专业模块。1990年后，位于瑞士洛桑的Calcom SA和瑞士联邦科技研究院也参加ProCAST部分模块的开发工作。2002年，UES Software和Calcom SA先后加盟ESI 集团（法国）。通过联合，ESI集团在虚拟制造领域的领先地位进一步增强。 现在，ProCAST也有微机/Windows或Windows NT版本。三维几何造型模块支持IGES、STEP、STL 或Parasolids等标准的CAD文件格式。Meshcast模块能自动生成有限元网格。它的凝固分析模块可以准确计算和显示合金液在凝固过程的温度场、凝固时间，以及固相率变化，同时，从孤立液相区、缩孔／缩松体积分数、缩孔／缩松Nyiama （新山英辅）判据等三方面，帮助铸造工程师分析判断缩孔／缩松产生的可能性和具体位置(见图1) [2]。针对熔模铸造热壳浇注的特点，ProCAST传热分析模块考虑到热辐射对温度场和铸件凝固过程的影响, 这对于经常需要处理热辐射问题的熔模铸造而言特别重要。例如，对不锈钢人体植入物的凝固过程进行模拟时，发现位于模组中部的铸件由于接收到的辐射热比周边铸件多，因而温度偏高，不利于铸件顺序凝固，容易产生缩孔、缩松[1]。特别值得一提的是，ProCAST特有的辐射分析模块，计及辐射线入射角和遮挡物的影响，模拟对象一旦因相互运动导致辐射线入射角改变或产生遮挡, 该软件将重新自动进行计算，特别适用于定向凝固和单晶铸造。 a) 孤立液相区 b) 缩孔／缩松体积分数 c) Nyiama （新山英辅）判据图1 ProCAST缩孔／缩松判据
Procast培训简要教程
Procast基本操作指南 Procast铸造模拟的基本流程为：造型——划分表面网格——MeshCAST划分体网格——PreCAST设置边界条件和运行参数——DataCAST——ProCAST解算——PostCAST，ViewCAST处理、分析模拟结果。下面进行较为详细的说明。 一． Ideas造型与划分表面网格 1．造型(simulation + master modeler): 建模顺序为铸件，浇注系统，砂箱。 *注意直浇口面，明冒口面，和砂箱上表面必须在一个平面上。对于一般的砂芯，可看作砂箱的一部分。 2．Partition（先选铸件，再选砂箱。） 3．划分模型的表面网格（simulation+ meshing） 4．输出面网格模型: file, export, ideas simulation universal file, 键入文件名（文件为 *.unv），OK。 二． Meshcast（划分体网格） 1．在Dos窗口键入meshcast 2．File/open，文件类型选I-deas surface mesh(*.unv) 3．Check mesh, Check intersection，检查表面网格质量，提示信息显示在左下角的Message Window中，如表面网格通过，则进入下一步，否则修改4．Tet mesher, full layer（对砂型采用no layer）, gen tet mesh 5．Display Ops下(点击bad element, Negative Jac)检查是否有坏单元和负雅各比单元。如果有坏单元，则Smoothing优化单元(smooth优化建议不要超过两次)，save。有些坏单元无法消除，需对表面网格进行修改。 6．Exit（生成 *.mesh文件） 三． Precast (设定材料的热物性参数，边界条件，运行参数等) 1．在文件所在的目录下键入precast *（*为文件名前缀） 2．Geometry, units(mm), meshcast *.mesh，Apply。（读入体网格文件） 3．检查几何体网格，check geom如有错，退出，修改网格。 4．Material：首先根据具体情况定义材料, database材料热物性数据库管理，根据所用材料选取库中已有的材料或add添加新材料。assign把定义的材料分配到不同的件上，注意选的材料前面的T或F符号，如果只进行温度场模拟，则可选带T的材料，要有流场的模拟，必须选带F的材料。 5．Interface（不同件（如砂型和铸件）之间的界面）：database(界面传热数据
一、 启动Precast. 二、 导入网格文件。 如果要进行3D 分析，需要导入一个有限元网格文件。网格文件可以由PA TRAN , IDEAS, ANVIL, ANSYS, ARIES 等格式输出。本教程使用的网格文件由MeshCAST 自动生成。典型的MeshCAST 文件的文件名类型“prefix.mesh ”。 操作步骤：GEOMETRY>MESHCAST>APPLY 如果使用MeshCAST 生成的文件，模型的单位包含在文件里。如果是由其它的软件生成的文件，必需要进行单位设置。 操作步骤：GEOMETYR>UNITS 如果文件导入成功，会出现一个文件检查结果。（如图）会帮助确认导入文件中正确的节点、元素、实体的数量。 为了方便看几何体，可以使用快捷键。 操作步骤：MATERIAL>SHIFT+X>CTRL+SHIFT+Y>HIDDEN 。 三、 确定对称面 通过选择位于对称面上的3个点来确定一个对称面。使用网格工具或者造型工具可以找到这些点。通过定位每个平面上的节点来确定这些点并且标明节点的平面坐标。 对称面必需满足两个条件： l 没有热流传过对称面 l 没有液流经过对称面 对称边界条件也会自动生成。参见本教程后面的边界条件的设置。 操作步骤：GEOMETRY>SYMMETRY>MIRROR 1>输入对称面的坐标， X=0>APPLY>SYMMETRY>EXECUTE 设置对称面后，屏幕上只显示出一半铸件。我们只要模拟一半铸件，而不会降低精度，并且还会减少模拟的时间。 图 1对称面上的定位点的输入
四、导入网格文件的检查 导入的文件中是否有坏点对模拟结果有很大的影响。一定要对导入的文件进行检查。 1、操作步骤：GEOMETRY>CHECK GEOM>NEG-JAC 本步骤用来寻找负雅可比元素。这些元素把内部的面翻到外面或者是平面。如果网格文件中含有这些元素，模拟中止很大程度上是由于收敛的问题。 2、操作步骤：GEOMETRY>CHECK GEOM>VOLUMES 本步骤用来检查模型不同部分的体积。体积检验使我们确信单位是否正确以及用型腔的一些信息。 五、保存PreCAST的设置 在PreCAST设置过程中，我们可以在任意一点保存。这样可以防止以外的停电、错误设置或者文件损坏导致数据的丢失。 操作步骤：GEOMETRY>SA VE 当使用保存功能时，就会把所有模拟所需要的数据都保存在文件[prefix]d.dat中。数据中包含几何数据、使用的材料、工艺数据等等。在保存结束退出PreCAST时，会用[prefix]p.dat形式生成第2个文件。这个文件仅仅包含有运行参数。 六、定义材料 现在我们对模拟中使用的材料进行定义。本问的例子中，铸件使用AL356，模具使用H13钢。 在材料设置表中，有3列。ID用来标明元素群所使用的材料。MA TERIAL NAME用来定义有相同ID 的元素使用材料的名称。TYPE用来确定几何体的功能，这可以使PreCAST对模型进行计算或者假设。 操作步骤：MATERIALS>ASSIGN>选择#1，材料库中的AL356材料被选中>ASSIGN>在TPYE中输入CASTING>选择#2，材料库中的H13材料被选中>ASSIGN>选择#3>ASSIGN
引进Procast铸造仿真软件项目建议书
目录 1背景 (4) 2铸造模拟仿真对我院的作用 (5) 2.1铸造仿真对7室的作用 5 2.2铸造仿真对铸钢厂的作用 5 3铸造仿真软件的调研与考核 (6) 4软件开发商法国ESI集团简介 (6) 5Procast软件特点 (7) 6Procast软件效果预评 (25) 6.1三维模型建立 25 6.2网格划分 26 6.3工艺条件与计算参数 26 6.4数值计算 27 6.5结果显示 27
6.6分析及建议 30 7Procast软件在我院使用构想 (32) 7.1铸造模拟解决方案使用部门 32 7.2铸造模拟解决方案硬件需求 32 8Procast软件模块配置建议 (34)
1 背景 长期以来，对于铸造工艺的改进主要依靠经验和试验，一直缺乏一套专业的、有效的方法和手段。模拟是控制设计、制造过程并预测产品早期服役可能出现问题的最好解决方法。当前，有限元理论已十分成熟，相应的模拟商业软件也逐步趋于成熟，并在各行各业逐步发挥其巨大的作用。 现代制造工艺越来越复杂，性能、精度要求也越来越高，依赖试验的设计手段设计费用越来越高，周期越来越长，也越来越不容易保证可靠性。而从一些发达国家的经验来看，仿真技术的应用可以大大减少试验的比重，减少了设计的盲目性，节省巨额的设计费用，设计周期也大大缩短。从我院专业发展的角度看，急需在数值仿真这一方面提高一个层次，实现我院研发能力的跨越式发展。 铸造仿真软件的开发是一项技术含量很高、专业性很强的工作，作为一个设计单位，自行开发不切实际。国内一些专业单位开发的同类产品在实用性、规范性和易用性等方面都有不足。ESI集团的ProCAST是业界领先的铸造过程模拟软件，基于强大有限元求解器和高级选项，提供高效和准确的求解来满足铸造业的需求。与传统的尝试－出错－修改方法相比，ProCAST是减少制造成本，缩短开发时间，以及改善铸造过程质量的重要的、完美的解决方案。
目录 1背景 长期以来，对于铸造工艺的改进主要依靠经验和试验，一直缺乏一套专业的、有效的方法和手段。模拟是控制设计、制造过程并预测产品早期服役可能出现问题的最好解决方法。当前，有限元理论已十分成熟，相应的模拟商业软件也逐步趋于成熟，并在各行各业逐步发挥其巨大的作用。 现代制造工艺越来越复杂，性能、精度要求也越来越高，依赖试验的设计手段设计费用越来越高，周期越来越长，也越来越不容易保证可靠性。而从一些发达国家的经验来看，仿真技术的应用可以大大减少试验的比重，减少了设计的盲目性，节省巨额的设计费用，设计周期也大大缩短。从我院专业发展的角度看，急需在数值仿真这一方面提高一个层次，实现我院研发能力的跨越式发展。 铸造仿真软件的开发是一项技术含量很高、专业性很强的工作，作为一个设计单位，自行开发不切实际。国内一些专业单位开发的同类产品在实用性、规范性和易用性等方面都有不足。ESI集团的ProCAST是业界领先的铸造过程模拟软件，基于强大有限元求解器和高级选项，提供高效和准确的求解来满足铸造业的需求。与传统的尝试－出错－修改方法相比，ProCAST是减少制造成本，缩短开发时间，以及改善铸造过程质量的重要的、完美的解决方案。
2铸造模拟仿真对我院的作用 引进ProCAST软件，从短期来看会提高设计和工艺制造水平，在当前在研项目中立即产生效益；而从长远来看，制造工艺计算和仿真手段的大量应用必将彻底改变我院原有的制造工艺方式，最终提高我院铸造工艺的整体水平。 2.1铸造仿真对xx室的作用 xx室目前有很多钛合金铸件的铸造过程需要模拟来解决，其主要原因是：一、采用传统的试错法，费用昂贵、周期太长；二新产品大多没有经验可以借鉴，院以工艺摸索时间比较长，尤其是一些钛合金材料。 2.2铸造仿真对铸钢厂的作用 铸钢厂目前某些件的铸造出品率不是很高，引进铸造模拟仿真软件将大大节省提高铸钢厂的铸造工艺出品率和工艺水平，大大缩短生产周期，有效的提高劳动生产率。 另外铸造模拟仿真对于我院技术的传承也很有帮助，通过仿真我们可以将铸造技术和经验进行科学的直观的描述和记录，使得过去的一些抽象的经验变为简单明了的纸面文档进行记载和保存，有利于铸造技术的延续和资源共享。 3铸造仿真软件的调研与考核 经过上述分析，铸造仿真软件的引入是十分必要的，它对我院的虚拟制
Procast操作步骤： 1.启动软件 ，出现界面， 可在installation setting中更改文件路径。在file manager——case 中输入文件名（随便），点击meshcast。 Meshcast主要是划分网格，precast主要是前处理，施加约束条件，datacast主要是检验模拟施加条件等，可以跳过，在procast求解时会先检查一遍再求解，viewcast为后处理，status 为求解过程中的进度条。 2.网格划分 进入meshcast后，file——open所要模拟的模型，最好是parasolid格式的，比较方便。 导入文件后会提示设置单位，在properties中选择mm。
图形左边中间 左上角第一个为检查图形按键，检查无误后，设置网格大小，右下方如图 可根据图形实际大小设置length，再点击左起第一个，生成网格，第二个显示网格，第三个检查网格，最后一个进入生成体网格界面。 在editmesh中再次点击checkmesh，（调整length值，将其设置成合适大小） 其他默认，Tetmesh中。这时可以看到会产生相关模型。点击save SM保存网格模型，关闭。 3.前处理 回到主界面，打开precast
打开刚才保存的网格文件。先，再定义材料 ，定义模具和成型件的材料属性。 ，材料可以自己添加，add键 定义材料的名称，密度，热学，流体方面的性质等等。（主要定义材料的密度、导热系数和粘度。）
分别选择模具和成型件，选择下方的材料，点击assign定义属性。模具的type为mold，empty 为no；成型件为Casting，empty为yes。 材料定义后，点击interface，定义模具与成型材料之间的换热系数。同材料定义类似，可以自己添加两个面之间的换热系数。（） Boundary conditions定义——assign surface 首先要添加自己需要定义哪些方面的参数，从add中添加。 常用的有temperature、heat、pressure（浇口压力）、inlet（浇口流量，8060HT-1聚氨酯材料流量大概2.5g/sec）、wall（边界设定）等。 Process定义——主要是设置重力，根据自己的模型坐标设置。熔体流向型腔方向的重力加