本技术涉及仿真计算领域，尤其涉及一种基于调校试块的铸造凝固仿真优化方法及设备。
背景技术：
1、计算机模拟凝固仿真技术是铸造工艺设计过程中重要的辅助设计软件，能够进行虚拟制造，铸件无需实际生产，就可以预测出铸件上可能出现的缩孔和缩松缺陷的位置及大小。铸造工艺人员可以依据模拟结果进行工艺优化，从而节省铸件生产的试制时间和开发成本。计算机模拟凝固仿真软件基于对物理现象进行了数字化处理的带有参数的物理方程的求解，并以参数控制进行可视化处理后输出结果。因此，影响模拟结果准确性的主要因素有三大方面，一是物理方程是否准确；二是输入的参数是否准确反应实际；三是可视化处理的参数是否准确。一般模拟软件都带有数据库，提供一些物理参数。
2、然而，实际生产中会遇到各种材质，和各种物理现象，软件默认的物理方程，以及数据库中提供的参数可能与具体的铸造厂工艺环境和特定材质有较大差异， 这样，基于软件默认的方程和参数计算的结果会与实际结果有差异，会出现模拟计算有缺陷的位置实际并没有出现缺陷，或者实际出现缺陷的位置模拟计算并没有计算出缺陷，或者模拟计算的缺陷大小与实际缺陷大小有差异，这会造成基于模拟计算的结果指定的工艺存在质量问题，造成质量废品，或者采用了过度的工艺措施，增加了成本。一般通过典型形状，如长方体，或立方体的试块可以进行模拟结果的验证，但这些试块都存在形状简单，热节太少，一次实验，所验证的参数过于单一，无法进行模拟过程的多参数调校。
3、因此，亟需一种技术方案，从而能够针对性地修正仿真物理参数，提高仿真的准确性。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本技术实施例提供了一种基于调校试块的铸造凝固仿真优化方法及设备。本技术解决了现有技术无法进行模拟过程的多参数调校等技术问题。
2、本技术实施例提供了一种基于调校试块的铸造凝固仿真优化方法，包括：构造多个不同尺寸和形状的交叉区域，以得到包含多个热节的调校试块；在调校试块的一端添加至少一个环状结构；在调校试块上选择或构建两个相同尺寸的热节，并在一个热节上构建冷却装置；在调校试块中最大热节处构建一个冒口；基于构建的调校试块的几何形状进行浇注，并对调校试块的实物进行缺陷检测；基于缺陷检测结果，对一个或多个仿真物理参数进行修正优化。
3、一种可以的实现方式中，其中，基于构建的调校试块的几何形状进行浇注，包括：根据所构建的调校试块的三维模型，采用三维打印技术制作出模型，再利用所述模型制备出砂型模具，以复制出试块模型的几何细节，所述几何细节包括热节、环状结构、冷却装置和冒口；选用与仿真设定相同的材料，采用感应炉将金属熔炼，并准备变质剂和孕育剂，确定所需金属液的成分和质量；将熔融金属倒入浇包并快速测温确认温度后，在将金属液浇注到制备的砂型模具中，并记录浇注过程的实际温度和时间参数；静置试块，使其在室温下自然冷却，然后打开砂型模具，去除试块表面残留的型砂，以得到调校试块的实物。
4、一种可以的实现方式中，其中，对调校试块的实物进行缺陷检测，包括：对所述调校试块的实物进行无损检测，包括利用工业ct设备对整个试块进行x射线扫描，和/或利用相控阵超声设备检测试块内部缺陷；沿预定位置切割所述试块，暴露内部结构，切割位置包括各热节中心、环状结构、散热筋和冒口周围的目标区域；在切割面上选取样本，制备金相试样；利用金相显微镜观察所述金相试样的微观结构，包括枝晶间距、缩孔和缩松的缺陷特征；测量缺陷尺寸和分布，以计算各热节区域的缺陷率。利用布氏硬度计进行硬度测试；记录缺陷类型、大小、位置和分布，以及环状结构的补缩距离，比较带冷却装置和不带冷却装置热节的缺陷差异。
5、一种可以的实现方式中，其中，基于缺陷检测结果，对一个或多个仿真物理参数进行修正优化，包括：将实物试块的缺陷检测结果与仿真预测进行对比；基于对比分析结果，对一个或多个仿真物理参数进行修正优化。
6、一种可以的实现方式中，其中，将实物试块的缺陷检测结果与仿真预测进行对比，包括：将x射线和超声波检测获得的实物试块缺陷分布图与仿真预测的缺陷分布图进行叠加，计算位置吻合度，其中位置吻合度等于实际缺陷与预测缺陷重叠面积除以预测缺陷总面积的百分比；对每个热节，测量实际缺陷尺寸并与仿真预测值比较，计算尺寸误差，其中尺寸误差等于实际缺陷尺寸与预测缺陷尺寸之差的绝对值除以实际缺陷尺寸的百分比；绘制热节尺寸与缺陷率的关系曲线，比较实际曲线和仿真曲线；测量环状结构中的实际补缩距离，与仿真预测值对比，计算补缩距离误差，其中补缩距离误差等于实际补缩距离与预测补缩距离之差的绝对值除以实际补缩距离的百分比；比较带冷却装置和不带冷却装置热节的缺陷率差异，计算散热效果系数，其中散热效果系数等于不带冷却装置缺陷率减去带冷却装置缺陷率后除以不带冷却装置缺陷率；对比仿真预测的各热节凝固时间与金相分析得到的实际凝固时间，计算时间预测误差，其中时间预测误差等于实际凝固时间与预测凝固时间之差的绝对值除以实际凝固时间的百分比。
7、一种可以的实现方式中，其中，基于对比分析结果，对一个或多个仿真物理参数进行修正优化，包括：根据凝固时间误差，调整材料的比热容和潜热参数，以修正材料热物性参数。当实际凝固时间长于预测值时，按照预设比例增加比热容和潜热参数；基于缺陷位置吻合度，调整金属-模具界面传热系数；当实际缺陷位置靠近表面时，按照预设公式增大界面传热系数，以修正传热效果；根据缺陷大小误差，修正判定缩孔缺陷的临界固相分数参数；当实际缺陷尺寸小于预测值时，通过预设公式提高临界固相分数阈值；基于补缩距离误差，调整材料的补缩能力参数；当实际补缩距离短于预测值时，按照预设比例降低材料补缩能力参数，以优化补缩效果；根据散热效果系数，调整散热筋的等效热导率参数；通过预设公式修正散热筋的等效热导率，以优化散热效果；基于热节敏感性分析结果，修正缺陷判定阈值参数；使用拟合的缺陷率曲线参数，通过预设公式调整缺陷判定标准，以优化缺陷预测精度；根据缺陷细节捕捉程度，调整关键区域的网格密度参数；当细小缺陷未被有效捕捉时，通过预设公式提高该区域网格密度，以优化仿真精度。
8、一种可以的实现方式中，其中，绘制热节尺寸与缺陷率的关系曲线，比较实际曲线和仿真曲线，包括：，其中，表示起始阈值，取值范围为0.025-0.07，表示增长速率，取值范围为0.15-0.3，表示饱和值，取值范围为0.7-0.99。
9、本技术实施例还提供了一种基于调校试块的铸造凝固仿真优化设备，其特征在于，包括：处理器、存储器、系统总线；其中，所述处理器以及所述存储器通过所述系统总线相连；所述存储器用于存储一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被所述处理器执行时使所述处理器执行上述实施例所述的方法。
10、在如上所提供的一种基于调校试块的铸造凝固仿真优化方法及设备中，本技术实施例通过设计包含多个特征结构的调校试块，可以在一次试验中同时评估仿真软件对多种铸造情况的预测能力。调校试块中的交叉区域、环状结构、冷却装置和冒口等特征结构模拟了实际铸件中常见的复杂几何形状和工艺设计，提高了调校过程的代表性和全面性。通过对比实物试块的缺陷检测结果与仿真预测，可以有针对性地修正仿真物理参数，提高仿真的准确性。
1.一种基于调校试块的铸造凝固仿真优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的铸造凝固仿真优化方法，其特征在于，其中，基于构建的调校试块的几何形状进行浇注，包括：
3.根据权利要求1所述的铸造凝固仿真优化方法，其特征在于，其中，对调校试块的实物进行缺陷检测，包括：
4.根据权利要求1所述的铸造凝固仿真优化方法，其特征在于，其中，基于缺陷检测结果，对一个或多个仿真物理参数进行修正优化，包括：
5.根据权利要求4所述的铸造凝固仿真优化方法，其特征在于，其中，将实物试块的缺陷检测结果与仿真预测进行对比，包括：
6.根据权利要求4所述的铸造凝固仿真优化方法，其特征在于，其中，基于对比分析结果，对一个或多个仿真物理参数进行修正优化，包括：
7.根据权利要求5所述的铸造凝固仿真优化方法，其特征在于，其中，绘制热节尺寸与缺陷率的关系曲线，比较实际曲线和仿真曲线，包括：
8.一种基于调校试块的铸造凝固仿真优化设备，其特征在于，包括：处理器、存储器、系统总线；其中，所述处理器以及所述存储器通过所述系统总线相连；所述存储器用于存储一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被所述处理器执行时使所述处理器执行权利要求1-7任一项所述的方法。
