合金铸件孔松预测方法、系统、电子设备及存储介质

本发明属于铸造工艺缺陷预测相关，更具体地，涉及一种合金铸件孔松预测方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、传统的铝合金铸件凝固数值模拟模型在预测孔松的过程中，将铸件的凝固过程默认为层状凝固，未考虑糊状区对补缩的影响，对于宽凝固温度区间的合金而言，可能导致模拟预测结果完全不准确，因此若要准确地模拟出宽凝固温度区间铸件的凝固过程并预测出孔松缺陷，必须要考虑糊状区的影响。

2、目前，本领域相关技术人员已经做了一些研究，但多数算法通过设定固定的临界固相率来划分可补缩和不可补缩单元，预测精度不高。相应地，本领域存在着发展一种精度较高的宽凝固温度区间合金铸件孔松预测方法的技术需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种合金铸件孔松预测方法、系统、电子设备及存储介质，解决了现有宽凝固温度区间铸件的凝固过程孔松缺陷预测方法预测精度不高的问题，基于金属液补缩过程中流经糊状区时产生的压强损失，能够更加精准的实现对孔松分布的预测，提高了预测精度。

2、为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种合金铸件孔松预测方法，包括：

3、s1，构建浇注系统的三维模型，在凝固开始阶段，初始化浇注系统；

4、s2，搜索连通液相区；

5、s3，将所述连通液相区进行单元格划分，通过达西定律计算金属液流经任一单元格的压强损失，并通过弗洛伊德算法计算任一单元格的最小压强损失路径以及对应的最小压强损失值；

6、s4，将水头与所述最小压强损失值的差值作为孤立液相区搜索的边界判据，搜索孤立液相区；

7、s5，判断所述孤立液相区的演变趋势；

8、s6，根据所述孤立液相区的演变趋势，计算所述孤立液相区的收缩增量，并将所述收缩增量分配至所述孤立液相区区域形成孔松；

9、s7，更新各区域液相率，转到s2，直至不存在连通液相区。

10、根据本发明提供的合金铸件孔松预测方法，s3中计算任一单元格的最小压强损失路径以及对应的最小压强损失值，具体包括：

11、通过弗洛伊德算法计算任一单元格与其余单元格之间的最短路径，将最短路径上的单元格的压强损失累加获得最短路径对应的压强损失值；

12、取任一单元格与其余单元格之间的最短路径对应的压强损失值的最小值作为该任一单元格的最小压强损失值，对应的最短路径为最小压强损失路径。

13、根据本发明提供的合金铸件孔松预测方法，s3中金属液流经任一单元格的压强损失δp具体为：

14、

15、其中，ct为二次枝晶臂间距系数；ρs为固相密度；ρl为液相密度；μ为黏度；为温度场变化率；g为温度场梯度；t1、t2分别为单元格两侧的温度；tl、ts分别为液相线和固相线。

16、根据本发明提供的合金铸件孔松预测方法，s6具体包括：

17、s61，在所述孤立液相区存在湮灭情形时，通过上一时刻的所述孤立液相区即父孤立液相区的液相体积计算该父孤立液相区完全凝固产生的收缩增量，并将该收缩增量分配至该父孤立液相区形成孔松；

18、s62，在所述孤立液相区存在收缩或分裂情形时，通过上一时刻的所述孤立液相区即父孤立液相区的液相体积，与该父孤立液相区区域在本时刻仍存在的至少一个孤立液相区即子孤立液相区的液相体积的差值计算收缩增量，并将该收缩增量按照子孤立液相区的体积等比分配至子孤立液相区形成孔松。

19、根据本发明提供的合金铸件孔松预测方法，s61中该父孤立液相区完全凝固产生的收缩增量δv父具体为：

20、

21、其中，ρs为固相密度；ρl为液相密度；fl为单元格液相率；ω父1为父孤立液相区的单元格体积；

22、s62中的收缩增量由以下公式计算：

23、

24、其中，δvi为分配至第i个子孤立液相区的收缩增量，ω子i为第i个子孤立液相区的单元格的体积；n为子孤立液相区的数量。

25、根据本发明提供的合金铸件孔松预测方法，s6中将所述收缩增量分配至所述孤立液相区区域形成孔松具体包括：

26、根据单元格的水头与最小压强损失值的差值大小确定单元格的收缩增量分配优先级，其中差值越大优先级越高；

27、根据单元格的收缩增量分配优先级进行所述孤立液相区内收缩增量的分配。

28、根据本发明提供的合金铸件孔松预测方法，根据单元格的水头与最小压强损失值的差值大小确定单元格的收缩增量分配优先级，还包括：

29、设置压强参数，对于任意两个单元格即第一单元格和第二单元格，所述第一单元格的水头与最小压强损失值的差值为第一差值，所述第二单元格的水头与最小压强损失值的差值为第二差值，在所述第一差值大于所述第二差值，且所述第一差值与所述第二差值之间的差小于等于所述压强参数时，设置所述第二单元格的优先级与所述第一单元格的优先级一致。

30、按照本发明的第二方面，提供了一种合金铸件孔松预测系统，包括：

31、初始化模块，用于构建浇注系统的三维模型，在凝固开始阶段，初始化浇注系统；

32、第一搜索模块，用于搜索连通液相区；

33、压强损失计算模块，用于将所述连通液相区进行单元格划分，通过达西定律计算金属液流经任一单元格的压强损失，并通过弗洛伊德算法计算任一单元格的最小压强损失路径以及对应的最小压强损失值；

34、第二搜索模块，用于将水头与所述最小压强损失值的差值作为孤立液相区搜索的边界判据，搜索孤立液相区；

35、判断模块，用于判断所述孤立液相区的演变趋势；

36、确定模块，用于根据所述孤立液相区的演变趋势，计算所述孤立液相区的收缩增量，并将所述收缩增量分配至所述孤立液相区区域形成孔松；

37、更新模块，用于更新各区域液相率，转到第一搜索模块，直至不存在连通液相区。

38、按照本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述合金铸件孔松预测方法的步骤。

39、按照本发明的第四方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述合金铸件孔松预测方法的步骤。

40、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的合金铸件孔松预测方法、系统、电子设备及存储介质：

41、1.基于金属液补缩过程中流经糊状区时产生的压强损失，针对宽凝固温度区间合金铸件孔松预测方法进行了设计，在预测孔松分布的过程中考虑了金属液流动时实时压强损失的影响，相比现有技术通常只是基于一个固定值来划分可补缩和不可补缩单元，该预测方法能够更加准确的判定单元格的补缩能力，从而能够更加精准的实现对孔松分布的预测，提高了预测精度；

42、2.实现了宽凝固温度区间合金铸件孔松预测方法可在有限时间内，依据浇注系统的三维模型、相应的材料物性参数及铸造工艺参数，较为准确地模拟出此铸造工艺下缩孔的位置、大小及形貌，对实际生产具有很好的参考价值。