基于AutoCAD的铸件凝固温度场数值模拟

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)佳木斯大学材料科学与工程学院 作者:孙建波

  采用AutoCAD 二次开发工具AutoLISP 编写了铸件凝固温度场数值模拟程序. 界面具有与AutoCAD 相同的风格,具有方便用户使用的菜单和对话框,集前处理、温度场求解和后处理于一体,避免了AutoCAD 和其他计算软件之间的数据传递和转换,提高了工作效率. 实例计算结果表明,本程序能有效地模拟铸件凝固过程中温度场的变化情况。

  铸造过程的温度场计算是其他计算和预测,如应力场、固相率场和缺陷等的基础,可以为设计铸造工艺提供有价值的参考数据。 现今,用数值模拟的方法来分析铸造工艺的可行性已成为铸造工艺设计的重要手段,得到了广大铸造工作者越来越多的重视。Auto LISP 是1986 年AutoCAD V2. 18 提供的二次开发工具,是一种解释性的人工智能语言.即可以胜任通常的科学计算和数据分析,又能直接调用几乎全部的AutoCAD 命令,其优点是语言规则简单,易学易用,直接针对AutoCAD,对于交互式的程序开发非常方便. Auto LISP 语言最典型的应用是实现参数化绘图程序设计以及驱动Auto CAD提供PDB 模块构成DCL 文件,创建自己的对话框。

  本文采用Auto LISP 语言开发了铸件凝固温度场数值模拟程序,在AutoCAD 环境下运行,具有与AutoCAD 标准用户界面相同的风格. 包括前处理、温度场求解和后处理等各项功能.

  1、AutoLISP 编程

  数值模拟程序主要包括3 个部分: 前处理部分、求解部分和后处理部分. 前处理的任务是生成几何模型和网格模型、施加边界条件和材质特性.求解部分的任务是对传热控制方程进行计算. 后处理的任务是将求解部分的计算结果以各种方式进行显示和分析. 本文中,为方便使用编写了下拉式菜单文件( 其扩展名为. mnu) ,将前处理、温度场求解和后处理部分分别定义在POP1,POP2 和POP3区域,如图1 所示的3 个自定义下拉菜单. 每个下拉菜单都被分配了相应类型的命令,点击命令名,就会执行相应的功能. 为了程序与用户之间能够友好地交流数据,AutoLISP 提供了对话框设计语言DCL( Dialogue Control Language) ,如果命令名后面带有“…”则表示点击该命令会弹出对话框. 采用DCL 开发出的“对话框”界面与AutoCAD 用户界面具有相同的风格,如图2 所示. 每个对话框都是由各自的扩展名为. dcl 的对话框文件生成. 数据处理和绘图操作则是由多个扩展名为. lsp 的AutoLISP源文件来完成的。

自定义的菜单

图1 自定义的菜单

  结论

  本文以AutoCAD 为平台,采用AutoLISP 语言作为二次开发工具,开发了铸件凝固过程温度场数值模拟程序. 开发出的用户界面具有与AutoCAD相同的风格,具有方便用户使用的菜单和对话框.集前处理、温度场求解和后处理于一体,避免了AutoCAD 和其他计算软件之间的数据传递和转换,工作效率提高. 能够以等间距和不等间距的形式划分计算网格并以云图、冷却曲线和温度场曲线等多种方式对模拟结果进行显示和分析。

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