复杂铸造工艺装配体有限元网格划分关键技术研究

陈 涛，廖敦明，庞盛永，周建新

（华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，湖北 武汉 430074）

在计算机技术飞速发展的今天，铸造这个古老的行业也开始引进先进的信息化和智能化技术，对传统的铸造工艺设计和生产过程进行现代化和信息化改造。在计算机数值计算的基础上，学者们发展出了铸造CAE 技术[1]。铸造CAE 技术将传统的试错法放在计算机虚拟的世界中进行，大大减少了产品试制周期和成本，提高生产效率，并能减少对经验的依赖，及时发现可能的铸造缺陷，根据观测到的缺陷成因优化铸造工艺参数，提高铸件成形质量，在实际的铸造生产实践中直接生产出合格的产品[2]。

铸造CAE 技术中采用的主要方法包括有限差分法和有限元法，其中有限差分法多用于铸造过程的充型和凝固模拟，有限元法更适合于铸造过程的热应力模拟。有限差分法由于所用的有限差分网格生成方便简单，在铸造企业中的应用比较广泛。而有限元法所涉及的有限元网格划分要复杂许多，特别是对于复杂铸造工艺装配体几何模型，有限元网格很可能无法顺利生成，造成后续的有限元计算分析不能正常进行，严重制约了有限元法铸造CAE 技术的推广和应用。许多企业花大价钱买来的有限元法铸造CAE 软件常常束之高阁，没能很好地应用起来，为企业创造价值。

在铸造CAE 中，大多使用的几何模型采用Stereolithography（STL）格式，用许多三角形来描述几何模型的表面。……