Optimalisatie van keramische geometrie in hoog-chroom gietijzer/zirconia-versterkte alumina composieten via deeltjes-schaal numerieke modellering

Samenvatting

Om de thermische spanning in hoog-chroom gietijzer (HCCI) matrix composieten versterkt door zirconia-versterkte alumina (ZTA) keramische deeltjes te verminderen, wordt elementenmethode simulatie uitgevoerd om de geometrische configuratie van keramische preforms te optimaliseren. Het eerdere model vereenvoudigt de algehele structuur van de keramische deeltjespreform en voegt randvoorwaarden toe om de deeltjes te simuleren, wat oncontroleerbare fouten in de resultaten kan veroorzaken. In dit werk worden equivalente korrelmodellen gebruikt om de werkelijke preform te beschrijven, waardoor de simulateresultaten dichter bij de echte experimentele resultaten liggen. Het versterkingsproces van het composietmateriaal wordt gesimuleerd, en de infiltratie tussen gesmolten ijzer en keramische deeltjes wordt gerealiseerd. Thermische spanning in het versterkingsproces en drukkingsspanningsverdeling worden verkregen. De resultaten tonen aan dat het toevoegen van 10-mm ronde gaten in de preform de prestaties van het composiet kan verbeteren, wat helpt scheuren te voorkomen en de plasticiteit van het materiaal te vergroten.

Inleiding

Met de voortdurende vooruitgang van het industrialisatieproces, zijn traditionele enkele slijtvaste materialen geleidelijk moeilijk om te voldoen aan de prestatie-eisen van slijtvaste onderdelen in de velden van metallurgie, elektriciteit, en bouwmaterialen. Keramische deeltjes versterkte metaalmatrix composieten, zoals hoog-chroom gietijzer (HCCI) matrix composieten versterkt door zirconia-versterkte alumina (ZTA) keramische deeltjes (hierna aangeduid als HCCI/ZTA_P composieten), zijn een van de meest populaire slijtvaste materialen, die de hoge hardheid van ZTA keramiek perfect combineert met de uitstekende zwaarte van HCCI en de complementaire relatie tussen de twee ten volle benut, wat de uitstekende slijtvasteheid aan metaalmatrix composieten geeft.

HCCI/ZTA_P composieten hebben nog steeds een bepaalde scheurgevoeligheid, wat de uitstraling en stabiliteit van de productie kan beïnvloeden. Het scheuren van composietmaterialen is gerelateerd aan de plasticiteit en spanningsconditie. Uitstekende plasticiteit en lagere thermische spanning kunnen de mogelijkheid van scheurvorming in composietmaterialen verminderen. Als het verschil in thermische uitzettingscoëfficiënt tussen keramische deeltjes en metaal te groot is, zal de thermische spanning in composieten dienovereenkomend toenemen. Wanneer de thermische spanning hoog is, kunnen scheuren geïnitieerd worden binnen het composiet, met name aan de interface tussen de keramische deeltjes en het metaal. De continue uitbreiding en voortplanting van scheuren kan uiteindelijk leiden tot breuk van het composietmateriaal of zelfs het hele laagje afscheuren. HCCI/ZTA_P composietmaterialen hebben ook de bovenstaande problemen. Wanneer het gesmolten metaal in de geaggregeerde deeltjes infiltreert, daalt de temperatuur, wat resulteert in een slechte combinatiecapaciteit van metaal met keramische deeltjes. Daarom, om de prestaties van HCCI/ZTA_P composieten verder te verbeteren, is het belangrijk om hun scheurgevoeligheid te bestuderen en te verminderen.

In HCCI/ZTA_P composieten, is de composietlaag ontworpen als de werklag en de rest van de matrix is metaal, wat het composiet zowel hoge slijtvasteheid als plasticiteit geeft. De composietlaag wordt bereid door de infiltratiemethode in HCCI/ZTA_P composiet. Een van de opmerkelijke kenmerken van composietmaterialen is hun ontwerpbaarheid. Volgens de echte vraag, worden de keramische deeltjes voorbereid in een preform met een speciale structuur en afmeting, en vervolgens wordt de preform nauw gecombineerd met het gesmolten metaal om een ZTA_P/HCCI composiet te bereiden.

Om de thermische spanning te verminderen, kiezen we de keramische deeltjespreform van zeshoek. In de zeshoekige preform is de maximale afstand die het gesmolten metaal de preform infiltreert, hetzelfde ongeacht de richting, zodat de uniformiteit van metaalinfiltratie verbetert en de spanningsconcentratie in de preform vermindert. Hoewel de zeshoekige preform gebruikt wordt om de neiging van het materiaal tot scheuren te verminderen, bestaat de thermische spanning in het materiaalvormingsproces nog steeds. Het verbeteren van de structuur van de keramische deeltjespreform kan effectief spanningsconcentratie verminderen.

In de optimalisatie van composietpreformstructuur, kan de elementenmethode herhaalde experimenten verminderen. In eerdere studies, vanwege de complexiteit van keramische deeltjestekening en berekening, wordt de keramische deeltjespreform meestal als een geheel vereenvoudigd. Grondig onderzoek vond dat het vereenvoudigde model enkele defecten heeft en niet in een breder bereik gebruikt kan worden. De vestiging van equivalent deeltjesmodel kan het model verder combineren met de werkelijke situatie en de fout verminderen die door het model wordt veroorzaakt. De elementenmethode analyse software COMSOL Multiphysics methode wordt gebruikt om de spanningsvelden in het versterkingsproces en compressieproces van het HCCI/ZTA_P composietmateriaal te modelleren. COMSOL Multiphysics is een grootschalige geavanceerde numerieke simulatiesoftware.

In het artikel gebruiken we elementenmethode software om de spanning van composietmaterialen onder verschillende condities te simuleren. De versie van COMSOL Multiphysics die in dit artikel gebruikt wordt is 4.5a. Deze studie analyseert systematisch de invloed van het geometrische model in de elementenmethode software op de berekeningsresultaten, wat ten goede komt aan het ontwerp en de ontwikkeling van porieuze preforms. De simulatie en experiment worden met elkaar vergeleken, en het model wordt continu geoptimaliseerd.

Methoden

Een van de belangrijkste kwesties in composietproductie is spanningsconcentratie, en het beïnvloedt direct de slijtvasteheid en plasticiteit van composietmaterialen. Het verbeteren van de structuur van de keramische deeltjespreform kan effectief spanningsconcentratie verminderen. Het doel van deze studie is om de invloed van de preformstructuur op de spanningsverdeling te onderzoeken en de prestaties van composietmaterialen te verbeteren.

De vestiging en optimalisatie van geometrisch model

In het versterkingsproces is de temperatuur van het gietvorm en vloeibaar metaal anders en vloeibaar metaal versterkt snel, dus de warmteoverdracht tussen elke positie in het gietproces is onstabiel, en de warmteoverdrachtsvergelijking kan worden geschreven als:

$$\rho C_{{\text{P}}} \frac{\partial T}{{\partial x}} = \frac{\partial }{\partial x}\left( { \lambda \frac{\partial T}{{\partial x}}} \right) + \frac{\partial }{\partial y}\left( { \lambda \frac{\partial T}{{\partial y}}} \right) + \frac{\partial }{\partial z}\left( { \lambda \frac{\partial T}{{\partial z}}} \right) + \rho Q$$ (1)

waarbij ρ de dichtheid is; C_P de warmtecapaciteit; λ de warmtegeleiding; T de transiente temperatuur; Q de warmte; de coördinaten x, y, en z worden de relatieve coördinaten van subsysteem genoemd.

Omdat de temperatuur van elk punt verschillend is in het versterkingsproces, is er een variabele interne spanning in het gietstuk. Als het gietstuk als lineair elastisch lichaam beschouwd kan worden, wanneer de interne spanning kleiner is dan de vervormingsgrens, met het proces van elastische vervorming, kunnen we de wet van Hooke vergelijking gebruiken om het te beschrijven.

$$\left\{ {\begin{array}{*{20}l} {\varepsilon_{xx} = \frac{1}{E}\left[ {\sigma_{xx} - v\left( {\sigma_{yy} + \sigma_{zz} } \right)} \right]} \hfill \\ {\varepsilon_{yy} = \frac{1}{E}\left[ {\sigma_{yy} - v\left( {\sigma_{xx} + \sigma_{zz} } \right)} \right]} \hfill \\ {\varepsilon_{zz} = \frac{1}{E}\left[ {\sigma_{zz} - v\left( {\sigma_{xx} + \sigma_{yy} } \right)} \right] \to \varepsilon_{ij} = \frac{1 + v}{E}\sigma_{ij} - \frac{v}{E}\delta_{ij} \sigma } \hfill \\ {\varepsilon_{xy} = \frac{1}{2G}\sigma_{x} } \hfill \\ {\varepsilon_{yz} = \frac{1}{2G}\sigma_{yz} } \hfill \\ {\varepsilon_{zx} = \frac{1}{2G}\sigma_{zx} } \hfill \\ \end{array} } \right.$$ (2)

waarbij E de Young's modulus is; σ = σ_{ii + σ11} + σ_{22 + σ33}; v is Poisson's ratio; eenheidstensor ε_ij = ½γ_ij; schuifmodulus G = E / [2(1 + v)].

Dan is de interne spanning groter dan de vervormingsgrens, en het gietstuk heeft meer vervorming. Totale vervorming bestaat uit elastische vervorming en plastische vervorming, σ_ij = σ_ij^e + σ_ij^p. Deze vergelijking kan worden behandeld als elastisch-plastisch lineair verhardingmodel. Elastische vervorming en plastische vervorming zijn lineair, en de constitutieve vergelijking kan worden geschreven als:

$$\sigma = \left\{ {\begin{array}{*{20}l} {E\varepsilon } \hfill & {\varepsilon \le \varepsilon_{{\text{s}}} } \hfill \\ {\sigma_{{\text{s}}} + E_{1} \left( {\varepsilon - \varepsilon } \right)} \hfill & {\varepsilon > \varepsilon_{{\text{s}}} } \hfill \\ \end{array} } \right.$$ (3)

waarbij σ de vervorming is; E de Young's modulus; ε de spanning; ε_s de vervormingsgrens.

De levensduur van hoog-chroom gietijzer werkstukken is korter vanwege slechte slijtvasteheid. Composietmaterialen hebben veel voordelen ten opzichte van enkel HCCI. In het fabricageproces van HCCI/ZTA_P composieten, worden de ZTA keramische deeltjes van tevoren voorbereid in een porieuze preform. De preform zorgt ervoor dat de ZTA keramische deeltjes en de HCCI nauwer gecombineerd zijn, en de keramische deeltjes vallen niet makkelijk af bij impact. Om de prestaties van de HCCI/ZTA_P composieten verder te verbeteren, is het noodzakelijk om de structuur van de preforms te optimaliseren.

Tijdens het gietproces kan het gesmolten metaal de cirkelvormige gaten vullen en het aandeel van metaal vergroten. In het toepassingsproces van HCCI/ZTA_P composieten, is gevonden dat de deeltjesaggregeringspositie meer geneigd is tot scheuren, dus wordt het cirkelvormige gat op deze positie toegevoegd.

De vorm van ZTA keramische deeltjes is willekeurige polygonen, en er zijn veel deeltjes in de preform. Als alle deeltjes getekend worden, is de werkbelasting groot. In eerdere simulaties van keramisch metaalmatrix composieten, werden de meeste preforms van keramische deeltjes als een geheel beschouwd. Zoals getoond in Fig. 1, stelt het artikel modellen op op macroscopische en microscopische schaal, respectievelijk. De vestiging van een redelijk model vereist herhaalde wederzijdse verificatie met experimenten. In het optimalisatiemodel zijn de berekende resultaten in goede overeenstemming met de experimentele resultaten. De simulateresultaten omvatten thermische spanning, temperatuursveld, faseovergangsveld tijdens versterking en spanning vervorming van het gietstuk onder belasting. Maak redelijke en effectieve aanpassingen aan het gevestigde elementenmethode model zodat het geoptimaliseerde elementenmethode model in een breder bereik gebruikt kan worden.

In de vestiging van het geometrische model met behulp van de elementenmethode software, om de berekeningstijd en de modelleringwerkbelasting te verminderen, wordt vaak het vereenvoudigde geometrische model gebruikt. Zoals getoond in Fig. 2, zijn er gaten tussen de deeltjes omdat de driedimensionale zeshoekige porieuze preform vereenvoudigd wordt tot een tweedimensionaal model, en slechts één laag deeltjes wordt geselecteerd om het tweedimensionale model te projecteren. Op deze manier kan de stapeling van deeltjes in de driedimensionale ruimte de invloed op het tweedimensionale geometrische model effectief vermijden en het model redelijk vereenvoudigen en de berekeningsefficiëntie verbeteren.

In dit artikel worden ZTA keramische deeltjes geselecteerd als de versterkende fase van het composiet. ZTA keramische deeltjes zijn een meervoudige structurele keramiek bereid door zirconium toe te voegen aan alumina en vervolgens te sinteren, waarbij de zirconium-massa-fractie 18% is en de alumina-massa-fractie 82%. Hoog-chroom gietijzer is de matrix van het composietmateriaal, dat meer dan 12% chroom bevat, en een uitstekend slijtvaste materiaal is.

De materiaalparameters hebben grote invloed op het resultaat van de elementenmethode berekening. De materiaalparameters die vereist zijn voor de simulatieberekening in dit artikel zijn verkregen door experimenten en literatuur. De materiaalparameters van ZTA keramische deeltjes en HCCI zijn weergegeven in Tabel 1.

Experimenten

Om de plasticiteit en slijtvasteheid van het HCCI/ZTA_P composietmateriaal te testen, werd een systematische test uitgevoerd op het composiet om de invloed van de preformstructuur verder te bepalen. SHT4305 universele testmachine werd gebruikt om de compressie-eigenschappen van HCCI/ZTA_P composieten te meten. De afmeting van het compressietestmonster is 10 × 10 × 25 mm, de toegepaste belasting is 30 ton, en de compressiesnelheid is 0,5 mm/min.

De slijtvasteheidstest van HCCI/ZTA_P composiet is noodzakelijk. Uitstekende slijtvasteheid is het belangrijkste criterium voor het testen van de prestaties van slijtvaste composietmaterialen. HCCI/ZTA_P composieten worden voornamelijk gebruikt in de mijnbouwverwerking, cementproductie, en papierproductie-industrieën, en de meeste werkomstandigheden zijn drie-lichaam slijtende slijtage. Om de dienstprestaties van HCCI/ZTA_P composieten onder daadwerkelijke werkomstandigheden zo veel mogelijk te simuleren, werd de HCCI/ZTA_P composieten getest met MMH-5 drie-lichaam slijtende slijtage tester. Het baanmateriaal van de tester is M2 gereedschapsstaal, de hardheid 820–860 Hv, buitendiameter 380 mm, breedte 20 mm. Het type en de afmeting van slijtmiddelen worden geselecteerd volgens verschillende werkomstandigheden. In dit artikel wordt kwarts zand gebruikt als slijtmiddelen, de hardheid is 1000–1200 Hv, de testbelasting is 40 N, en de monster draaisnelheid is 30 t/min.

Een nano-indenter wordt gebruikt om een 100-punt Young's modulus test uit te voeren in de geselecteerde 100 × 100 μm² microregio. Het model van de nano-indenter is iMicro.

De slijtvasteheid van materialen kan worden gemeten met massa-reductie, volume-reductie, enz. Het volumeverlies gemeten door een meetcilinder met kleine veranderingen kan makkelijk fouten in menselijke lezingen veroorzaken. Daarom, onder dezelfde slijtomstandigheden, wordt de massa-verlies Δm gebruikt om de slijtprestaties van het materiaal te evalueren. De formule voor het berekenen van materiaalverlies is als volgt:

$$\Delta m = m_{1} - m_{2}$$ (4)

waarbij m₁ en m₂ respectievelijk de massa van monsters voor en na slijtage vertegenwoordigen.

Resultaten en discussie

Simulatie gebaseerd op vereenvoudigd geheel model

In de simulatie van thermische spanning in het versterkingsproces van HCCI/ZTA_P composieten in deze studie, wordt de thermische spanningsverdeling op 10 s geselecteerd voor alle simulateresultaten, omdat de thermische spanning aanzienlijk verandert voor en na 10 s. Vergeleken met de schaal aan de rechterkant van Fig. 3, geeft rode kleur hogere spanning aan en blauwe kleur lagere spanning. In Fig. 3a, verscheen spanningsconcentratie op de rand van de preform, met name in de middelste positie, de bovenkant en de onderkant van de preform leken rood. Vergeleken met de rechterschaal van Fig. 3a, toont het aan dat de spanning enorm is hier. Blauwe kleur verschijnt op de plek waar de deeltjes verzameld zijn, dat is, het snijpunt van de zeshoekige gatwanden, wat aangeeft dat de spanning hier klein is. In het geometrische model in Fig. 3c, worden cirkelvormige gaten toegevoegd aan de deeltjesaggregaten van de preform. De spanningsverdeling in Fig. 3c is vergelijkbaar met Fig. 3a, behalve dat er een duidelijkere spanningsconcentratie rond de cirkelvormige gaten is. De spanningsverdeling rond het cirkelvormige gat van de preform in Fig. 4 is vergelijkbaar met die in Fig. 3.

De uiteindelijke berekeningsresultaten moeten intuïtief zijn, dus de resultaten werden na-verwerkt en een spannings-dwarsdoorsnede-vergelijkingsgrafiek getekend. Eerst tekenen we een 2D dwarsdoorsnede in het geometrische model, omdat het hoofdwaarnemingsgedeelte rond het cirkelvormige gat is, dat is, waar de deeltjes verzameld zijn, dus de 2D dwarsdoorsnede passeert door het cirkelvormige gat. De y-as van de spanninggrafiek is de spanningwaarde op de snijlijn, en de x-as is de x-as coördinaat van het model, zoals getoond in Fig. 5. In het vereenvoudigde model, zijn de cirkelvormige gatcoördinaten (12, 14), (27, 14). Figuur 5c is een lijngrafiek van versterkingsspanning. In Fig. 5c, heeft de preform met cirkelvormige gaten een significante toename van de spanning bij de x-coördinaten 12 en 27, vergeleken met de preform zonder cirkelvormige gaten. Figuur 5d is een vergelijkingsgrafiek van compressiespanning. De algemene trend van de curve is hetzelfde als die van Fig. 5c, en de locatiespanning van het cirkelvormige gat zal significant toenemen.

Simulatie gebaseerd op equivalent korrelmodel

Figuur 6 toont de thermische spanningsverdeling van HCCI/ZTA_P composieten model gebaseerd op echte deeltjes, wat vergelijkbaar is met Fig. 3. Echter, in Fig. 6, zijn de ZTA keramische deeltjes niet langer vereenvoudigd als een gehele preform, maar als individuele deeltjes gevestigd, en kan worden waargenomen dat de meeste deeltjes eromheen rood kleur lijken. De vorm van ZTA keramische deeltjes is niet uniform, en de spanning is hoger dan de omringende waarde, met name op de scherpe punt van de deeltjes. De thermische spanningsverdelingen in Figs. 3b en 6b zijn duidelijk verschillend. Het cirkelvormige gat van de preform in Fig. 6b lijkt blauw, wat aangeeft dat de spanning hier klein is. De berekeningsresultaten van spanningsconcentratie rond het cirkelvormige gat zijn tegenovergesteld. De mate van vereenvoudiging en tekenmethoden van geometrische modellen leiden tot verschillende berekeningsresultaten.

Het geometrische model dat gebruikt wordt om de compressiespanning te simuleren in Fig. 7 is vergelijkbaar met Fig. 6. In Fig. 7, vergeleken met de schaal aan de rechterkant, is de spanning geconcentreerd op het bovenste deel van het model en de preform, met name de randen aan beide zijden van de keramische preform, die geel-groen zijn. In de deeltjesaggregeringsdeel van de preform, wordt deze zone in groene kleur getoond in Fig. 7a, wat aangeeft dat de spanning hier klein is. In Fig. 7b, worden cirkelvormige gaten toegevoegd aan de aggregaten van de preform. De kleur van de cirkelvormige gaten zone is groen en geel, wat aangeeft dat er geen duidelijke spanningsconcentratie is.

In het model gebaseerd op echte deeltjes, zijn de cirkelvormige gatcoördinaten (12, 14) (27, 14). Figuur 8 is een vergelijkingsdiagram van versterkingsspanning, het effect van de aan- of afwezigheid van cirkelvormige gaten op spanning vergelijkend. De spanning van de preform met cirkelvormige gaten toonde een significante reductie bij de x-coördinaten 12 en 27, en de positie schoot in basis samen met de positie van de cirkelvormige gaten. De spanning van de overige coördinaten van de preform met cirkelvormige gaten heeft een kleine toename. In Fig. 8a, b, zijn de twee curves in basis samenvallend, behalve in de preform met cirkelvormige gaten; de spanning nabij de cirkelvormige gatcoördinaten daalt significant.

Experimentele validaties

Zoals te zien is in Fig. 9, in de slijttest, is het massa-verlies van de composieten met de geoptimaliseerde preform en de composieten met de oorspronkelijke preform niet veel verschillend, wat aangeeft dat de slijtvasteheid niet significant geofferd wordt en ook de algehele plasticiteit van de HCCI/ZTA_P composieten kan verbeteren.

De porieuze preform werd geoptimaliseerd door het toevoegen van kleine cylinder-gaten op de deeltjesaggregeringszones, wat het volume-fractie van keramische deeltjes in de HCCI/ZTA_P composieten veranderde. De inhoud van ZTA keramische deeltjes in het composietmateriaal is een belangrijke factor die de mechanische eigenschappen beïnvloedt. Zoals getoond in Fig. 9, nemen de compressiesterkte en compressievervorming van het monster dat preforms met cirkelvormige gaten heeft, significant toe vergeleken met dat van het monster met de initiële preform, wat aangeeft dat kleine cirkelvormige gaten op de aggregatiezones van ZTA keramische deeltjes gunstig zijn voor het verbeteren van de sterkte en plasticiteit van de HCCI/ZTA_P composieten. De toevoeging van kleine cylinder-gaten op de agglomeratiezones van porieuze preform zal de inhoud van de metaalmatrix met betere plasticiteit vergroten, waardoor de compressieve vervorming van de HCCI/ZTA_P composieten onder compressiespanning toeneemt en ook de compressiesterkte beïnvloedt. Wanneer de spanning de piekwaarde bereikt, kan worden beschouwd dat de schade al in het monster heeft plaatsgevonden. Met de continue toename van vervorming, accumuleert de interne schade van het materiaal ook, de vervormingsweerstand daalt geleidelijk, en uiteindelijk treedt afschuivingsschade op.

De microanalyses van hardheid van alle monsters zijn getoond in Fig. 10. Zoals getoond in Fig. 10a, b, is het testgebied geselecteerd rond de afgeronde deeltjes en scherphoekige deeltjes, respectievelijk, om beter te corresponderen met simulateresultaten. Figuur 10c, d wordt vergeleken met het vergrote gedeeltelijke zicht van spanning. In de simulatie neigt spanningsconcentratie ertoe om te ontstaan rond scherpe hoeken van de deeltjes. In de testresultaten is de modulus nabij de scherphoekdeeltjes groter dan de metaalmatrix nabij de afgeronde hoeken, wat de rationaliteit van het model gebaseerd op het echte deeltje verder verifieert.

Een cirkelvormig gat wordt toegevoegd aan de deeltjesaggregeringszones van de preforms, wat drie functies heeft. De eerste functie is om het volume-fractie van keramische deeltjes in het HCCI/ZTA_P composietmateriaal te verminderen en de resterende spanning te verminderen; de tweede functie is om de agglomeratie van de keramische deeltjes van de preform te verminderen; de derde functie is om het volume-fractie van de metaalmatrix met betere plasticiteit te vergroten om scheurvoortplanting te hinderen. De plasticiteit van HCCI/ZTA_P composieten neemt af met de toename van resterende spanning. Het volume-fractie van keramische deeltjes neemt af, en de resterende spanning wordt relatief klein. De toevoeging van cirkelvormige gaten in de ZTA keramische deeltjespreform kan scheuren verminderen omdat de scheuronstabilliteit neigt om zich uit te strekken langs een rechte lijn. Wanneer scheuren gegenereerd worden in de composietzone van HCCI/ZTA_P composietmateriaal, zijn de scheuren gemakkelijk uitgebreid langs de zeshoekige gatwand in de preform om scheurvoortplanting te genereren. Het cirkelvormige gat verhoogt de inhoud van HCCI matrix aan het kruispunt van de zeshoekige gatwand, hindert de scheurvoortplanting, en speelt dus een rol in het versterken van de structuur.

Conclusie

Het grote verschil in thermische uitzettingscoëfficiënt tussen HCCI en ZTA_P veroorzaakt scheuren in het composietmateriaal. Het versterkings- en compressieproces van HCCI/ZTA_P composietmaterialen worden gesimuleerd door gebruik te maken van de elementenmethode software, en de numerieke waarden en verdelingen van spanningen geanalyseerd op basis van vereenvoudigd geheel model en equivalent korrelmodel voor preform. Volgens de berekeningsresultaten wordt de preformstructuur geoptimaliseerd. Door de simulatie- en experimentele resultaten te analyseren, kan geconcludeerd worden dat de toevoeging van cirkelvormige gaten aan de zeshoekige porieuze preform zal leiden tot een afname van thermische spanning en compressiespanning tijdens versterking. Na de optimalisatie en aanpassing van het model, neigen de simulateresultaten ertoe consistent te zijn met de experimentele resultaten. De methoden in dit artikel kunnen een belangrijke referentie bieden voor de simulatie en optimalisatie van verwerkingsparameters in giet-systemen van diverse metaalmatrix composieten.