基于Abaqus的铸造冷却后缸套残余应力仿真

铸铁缸套一般为压铸在发动机缸体中，即在缸体铸造前，先将缸套固定在模具的指定位置，然后向沙芯注入高温铝液，冷却后即成缸套、缸体的一体结构，如图1。由于铝和铸铁的热膨胀系数不一样（铝：2.1E-005@20℃，2.21 E-005/m℃@250℃；铸铁：1.062E-005@20℃，1.206E-005@200℃），在浇铸冷却至常温后，铝的收缩量大于铸铁，所以二者接触部分会产生残余预紧力。

图1

该残余预紧力可以通过有限元仿真进行简化模拟，铝合金与铸铁的材料属性参考表1。

表1 材料属性    

建模时，将缸体、缸套切分，如图2。

图2

在二者的交界面设置接触属性，摩擦系数设置为1，如图3。 

图3       

通过预定义场的方式，赋予整个模型以初始的铸造成型温度（200℃）以及冷却至室温（22℃），如图4。

图4

按对分析部位最小影响的方式，选定约束位置，约束不同自由度，如图5。

图5

计算后，可得缸套、缸体嵌套后，因为材料不同，由高温冷却至低温状态，各自存在的残余应力，如图6。

图6

• 旋算仿真工作室，致力于打造科研与工程领域的仿真技术服务平台。欢迎有仿真需求的客户前来咨询，同时诚招仿真工程师，一起打造易用、专业的仿真服务平台。

• 【兼 职工程师】备注信息：姓名+研究方向+擅长的软件

• 【客户咨询】备注信息：仿真咨询