FEM-Untersuchung des thermodynamischen und thermomechanischen Verhaltens bei der Erstarrung von einem Stahlgussteil

Abstract

Numerische mathematische Methoden wie die Finite Elemente Methode (FEM) ermöglichen auch bei metullurgischen Problemstellungen praktische und effecktive Lösungen. Bei der Erstarrung von Legierungen treten unerwünschte Verschiebungen auf. Für ihre Vermeidung ist es erforderlich, daß ihr Auftreten im Vorfeld ermittelt werden kann. In dieser Arbeit wird die Modellierung eines Stahlgußteil mit der zugehörigen Gußform mit der FEM-Software Ansys vorgestellt. Die Phasenübergänge und die Erstarrungsgeschwindigkeiten werden durch eine instationäre Wärmeübertragungsberechnung erfaßt und die thermischen Verschiebungen bzw. Spannungen mit einer gekoppelten Strukturberechnung simuliert. Damit werden die maximalen Spannungen bzw. Vereschiebungen in den kritischen Bereichen des Stahlgußprodukts ermittelt. Die so gewonnenen Ergebnisse sind in Übereinstimmung mit den prakischen Beobachtungen