在強(qiáng)脈沖磁場作用下，合金凝固組織可以得到顯著細(xì)化，這是一種新出現(xiàn)的前景十分廣闊的新工藝。但其作用機(jī)理尚不清楚。本文利用ANSYS有限元分析軟件對強(qiáng)脈沖磁場作用下，鋁合金定向凝固過程中熔體內(nèi)的磁場分布、電磁力等進(jìn)行了數(shù)值模擬。為進(jìn)一步研究強(qiáng)脈沖電磁場對合金凝固組織的影響提供參照。 溫度場分析是研究金屬材料在凝固過程的各種力學(xué)參數(shù)、組織結(jié)構(gòu)的重要前提，正確地施加符合實(shí)際情況的初始邊界條件是溫度場分析的關(guān)鍵所在。本文在基于相變熱焓法的有限元理論基礎(chǔ)上，利用大型通用有限元分析軟件ANSYS，對Al-4%Cu合金鑄件、航空發(fā)動機(jī)高溫合金鑄件和鎳基高溫合金葉片在凝固過程中的溫度場分布進(jìn)行了細(xì)致的研究。 通過本文的研究，得到了以下研究結(jié)果： 對強(qiáng)脈沖磁場作用下的Al-Cu合金熔體定向凝固過程中的磁場分布作了數(shù)值模擬，并與實(shí)驗(yàn)測得結(jié)果進(jìn)行了分析比較。通過ANSYS有限元數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，熔體中的脈沖磁感應(yīng)強(qiáng)度、電磁力等物理量的分布是不均勻的。對于圓柱形樣品，磁感應(yīng)強(qiáng)度、電磁力均在螺線管線圈范圍內(nèi)達(dá)到最大。而越遠(yuǎn)離樣品中心，這些物理量的值越小。 對Al-4%Cu合金鑄件的溫度場進(jìn)行模擬時，充分考慮了Al-4%Cu合金鑄件澆注表面與周圍空氣之間的對流換熱、砂型外表面及冷鐵外表面與周圍空氣之間的對流換熱等實(shí)際邊界條件。在此基礎(chǔ)上，對航空發(fā)動機(jī)鑄件熔模鑄造凝固過程的溫度場分布做了數(shù)值模擬，得到了鑄件在凝固過程中溫度場的變化規(guī)律。對應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)中的鎳基高溫合金低壓渦輪葉片非定向凝固熔模鑄造過程中的溫度場分布作了模擬計(jì)算，得出了在溫度的初始條件和邊界條件不斷變化的情況下的溫度場分布規(guī)律。為研究鑄件的高溫力學(xué)性能奠定了重要的理論基礎(chǔ)，也為準(zhǔn)確地模擬凝固過程中微觀組織的演化過程創(chuàng)造了必備的條件。