功能简介

ProCAST是为评价和优化铸造产品与铸造工艺而开发的专业CAE系统，借助于ProCAST系统，铸造工程师在完成铸造工艺编制之前，就能够对铸件在形成过程中的流场、温度场和应力场进行仿真分析并预测铸件的质量、优化铸造设备参数和工艺方案。

ProCAST可以模拟金属铸造过程中的流动过程，精确显示冷隔、裹气和氧化夹杂的位置。凝固过程中凝固收缩、微观组织的形成、转变及残余应力与变形，热裂纹、冷裂纹，可准确地预测缩孔、缩松和铸造过程中微观组织的变化。

PROCAST作为热物理综合解决领域的旗舰产品，ProCAST是所有铸造模拟软件中现代CAD/CAE集成化程度最高的。因为有限元算法的原因，是目前唯一能对铸造凝固过程进行热－流动－应力完全耦合的铸造模拟软件。

适用范围
模块化设计适合任何铸造过程的模拟。

高压铸造、低压铸造、差压铸造

重力砂模铸造，金属型铸造

倾转浇注

熔模精密铸造，

半固态铸造

消失模铸造

离心铸造

连续铸造等

材料数据库

ProCAST可以用来模拟任何合金，从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金，以及非传统合金和聚合体。

PROCAST旗下的热物理仿真研究开发队伍汇集了全球顶尖的五十多位冶金、铸造、物理、数学、计算力学、流体力学和计算机等多学科的专家，专业从事ProCAST和相关热物理模拟产品的开发。得益于长期的联合研究和工业验证，使得通过工业验证的材料数据库不断地扩充和更新，同时，用户本身也可以自行更新和扩展材料数据。

除了基本的材料数据库外，ProCAST还拥有铝基、铁基、钛基、镁基、钴基、镍基和铜基合金系统的热力学数据库。这个独特的数据库使得用户可以直接输入化学成分，从而自动产生诸如液相线温度、固相线温度、潜热、比热和固相率的变化等热力学参数。

ProCAST提供了能够预测评估整个铸造过程的完整软件解决方案，包括模型充填、凝固、微观组织和应力的模拟。能够快速可视化铸造过程，在制造过程的前期做出正确的决策。

ProCAST软件的特点

ProCAST采用基于有限元法(FEM)的数值计算方法与有限差分(FDM)相比，有限元法具有较大的灵活性，特别适用于模拟复杂铸件成形过程中的各种物理现象。有限元法的优点可以归纳如下：

①完美的几何描述能力。FEM可以精确描述曲面，而FDM只能以阶梯形简化描述曲面。

②建模过程中如需局部网格细化，有限元网格无须像有限差分法那样把细化影响到整修模型，这样使FEM的单元和节点数明显少于FDM。

③以弹性、弹塑性、弹粘塑性模型进行应力和热的耦合分析时，只能采用有限元法。有限差分法由于网格不能变形而不能进行应力分析。

④在处理和充型方向相平行的曲面时，由于有限元法能够精确描述曲面边界，因而能准确模拟铸件充型的流场；而有限差分法在描述铸件曲面边界时，由于断面成锯齿状而造成较大的偏差。

⑤在精确处理辐射传热问题时，视角系数和阴影效果的计算，要求准确地描述外表面及相应方位。因此，FDM无法处理复杂的辐射问题。

模块介绍

 ProCAST是完整的模块软件解决方案提供众多的模块和工程工具来满足铸造业最复杂的要求。

ProCAST共有九个模块，下面分别阐述相应的功能。

1、流体求解器

 ProCAST提供了一个非常突出的流体流动功能来模拟充填，求解全三维N-S方程并耦合能量方程。自由表面正面跟踪方法利用体积流体方法（VOF）。可以在整个凝固过程模拟自然对流和收缩导致的流动。

主要特点

冲砂 紊流 浇不足 冷隔 裹气 夹渣 溢流口位置 流动距离

求解器全三维N-S流体流动方程

倾转浇注：可任意设置旋转轴、倾转速度

半固体材料的非牛顿流体流动模型

任意形式或方向(直孔)的过滤网

湍流模拟

可压流体模型

消失模模型

金属液的速度、压力、粒子跟踪、矢量方向等

2、热求解器

热求解器通过考虑传导、对流和辐射计算传热。通过焓的形式来描述凝固和固相转变中的潜热。

主要特点

热节 缩孔 宏观、微观缩松 模具冷却、加热参数优化 浇口、冒口设计

瞬态，非线性三维热传导

热、对流和辐射

利用焓的形式考虑相变

耦合应力计算，自动调整铸件与模型间气隙引起的热阻变化

虚拟模型(砂型、金属型等)，减少计算量

3、应力求解器

本模块可以进行完整的热、流场和应力的耦合计算。应力分析模块用以模拟计算领域中的热应力分布，包括铸件铸型型芯和冷铁等。采用应力分析模块可以分析出残余应力、塑性变形、热裂、冷裂纹、铸型疲劳预测和铸件最终形状等。

主要特点

热、机械接触应力 热裂纹、冷裂纹 扭曲变形 模具疲劳 铸件应力集中及模具残余应力

非线性应力分析

自动接触分配和评估（热和力）

应力-温度-流动全耦合计算

可以考虑气隙对换热的影响

开模和去除浇冒口时的变形、回弹及应力变化                       

4、辐射

辐射模块扩展了热求解器辐射的功能包括角系数的影响。这个模块对熔模铸造过程是必需的，从shell的一个区域到另一个区域的自辐射影响是非常显著的。

主要特点

包括自辐射影响的准确热分析结果

针对模型或炉体相对有运动的工艺，自动更新辐射角系数(单晶叶片生产工艺)

包括壳型预热的整个过程模拟

快速角系数计算算法

在网格工具中生成不同厚度的模壳

5、反向模拟

ProCAST的反向模拟，根据实测模型或铸件上某点的温度曲线，通过反射求解确定材料属性或边界条件，提高后续计算的准确度。

主要特点

确定时间和温度相关的界面系数

确定时间和温度相关的边界条件

确定时间和温度相关的材料属性

6、微观疏松（APM模块）

大多数模拟方案限定孔隙的预测为基于金属液体演变的宏观孔隙。这种简化方法没有考虑气体溶解和局部收缩起点的微观孔隙度。ProCAST提供了基于微观孔隙度模拟的方法解决这种物理问题。

主要特点

微观孔隙度预测与宏观孔隙和管缩耦合

糊状区的压降

气体分离

气体溶解度作为温度和金属单元的函数

气孔的位置及程度

7、微观组织

ProCAST微观组织模块进行铸造过程中任意位置热历程连同成核和微观结构生长耦合模拟。运用这些模型能够定性和定量地计算固相转变、各相如奥氏体、铁素体、渗碳体和珠光体的成分、多少以及相应的潜热释放。

主要特点

可用的确定性模型：

等轴枝晶(DAS) （equiaxed dendritic (DAS)）

耦合共晶（coupled eutectic）

球墨铸铁共晶(SGI)（ductile iron eutectic (SGI)）

灰口/白口铁共晶（gray/white iron eutectic）

球墨铸铁共析（ductile iron eutectoid）

灰口铁共析（gray iron eutectoid）

包晶转变（peritectic transformation）

Scheil模型（scheil model）

铁/碳固态转变（iron/carbon solid state      transformation）

8、晶粒结构模拟

晶粒结构模块基于随机方法（细胞自动机（cellular automation））和有限元（CAFÉ模型）的耦合，能够预测晶粒结构的凝固。

主要特点

预测柱状和等轴枝晶粒结构

对单晶部件预测杂散晶体

晶体结构的演变

立体信息

颗粒结构直接可视化

9、OPT 优化模块

可以用来计算出最佳设计参数。（计算得到最好生产效果的边界条件）

可以制定边界条件（浇注速度、浇注温度、模具初始边界条件）的范围，软件自动优化出最优的搭配结果。

VE新一代ProCAST前后处理平台

如今ProCAST与Visual-Environment(VE可视化环境)界面全面结合，VE 包括：

 Visual-Mesh网格划分

 Visual-Cast  前处理设置

 Visual-Viewer 后处理结果分析

1.网格划分与工具 Visual-Mesh

Visual-mesh，ProCAST新一代的CAD界面和网格生成器，流程化的几何网格出来界面，使得网格生成更快速、简单。

 主要特点

自动生成三维网格（四面体、六面体及四面体六面体混合网格）

CAD几何可通过AutoCAD、UG，CATIA，PROE数据专用接口导入

通用的格式如PARASOLID、STEP, IGES、STL格式支持

直接导入其它通用软件生成的有限元网格(Ansys、Hyperworks、Patrant、ANSA等)

处理复杂几何模型和多种材料

对边和表面可变的网格密度

自动快速的网格生成

良好的网格质量和质量检查

确保流体流动分析的网格

熔模铸造的自动生成壳体

网格布尔运算和网格装配

2、Visual-Cast前处理器

可以通过ProCAST图形用户界面来定义各种边界条件。这些丰富的功能能够准确模拟所有铸造情况。所选需要施加边界条件的几何区域可以通过点击和自动选择延伸执行。用户定义的数据可以是不变的，也可以随时间或温度变化。

3、Visual-Viewer专用后处理器

Visual Viewer后处理器是相当强大而多样的。全新的图形用户界面，多窗口、页面操作方式，支持脚本化操作。

能够轻松直接交换信息和通信，结果还可以用变化的标准格式输出到其他CAE解决方案(ansys Abqus VPS Sysweld DEFORM等)中，进行联合仿真，如：残余应力、缩松缩孔的联合强度分析等。

VisualCAST后处理器提供了下列演变的即时过程信息：

金属前端发展（Metal front progression）

内部气泡（Air entrapments）

温度场

压力云图

凝固数据（Solidification data）

速度矢量

应力和变形

微结构值

粒子轨迹显示

VisualViewer提供很多功能来报告及显示过程结果，包括：

云图

矢量图

截面及切平面

X-Y曲线图

动画，图形及影片输出

硬件平台

ProCAST使用有限元网格，较少的网格数量即可完美表达模型信息，所以对硬件平台需求较低，普通家用电脑便可进行一般的铸造仿真。如用户为达到较快的计算速度，可配置工作站或服务器使用DMP并行计算求解。

操作系统

WINDOWS 10  64位；LIUNX 或 UNIX.