铝合金半连续铸造过程是一个包含几何非线性、材料非线性等众多非线性因素的复杂动态凝固过程,各种铸造缺陷如晶粒粗大、开裂和组织、成份偏析等都是在凝固过程中形成的。半连续铸造过程的实现涉及工艺、设备与环境等诸多因素的组合与精确控制。本文通过数值模拟的方法,结合一定的试验手段,对超声场下7050铝合金圆锭和扁锭的半连续铸造工艺进行研究,寻求其控制调节机制,获得高质量的无缺陷铸锭。1、概述了高强铝合金半连续铸造以及铸造数值仿真技术的发展及研究现状,分析了铸件凝固过程中温度场的有限元解法,总结了半连续铸造凝固过程中的温度场、流场、应力场及组织等的相关有限元理论。2、介绍了mile算法的基本原理,分析了半连续铸造过程中的传热边界条件,构建了基于mile算法的半连续铸造凝固过程的三维热—流—力耦合模型及热—流—组织耦合模型。对半连续铸造过程进行有限元仿真,研究铸件中温度场、流场、应力及组织的变化规律;分析了不同工艺条件下温度场、应力场、液穴形状及组织的分布规律,并应用热裂势和成裂指数等裂纹判据对铸造裂纹的产生进行了分析,根据分析结果,提出了优化后的工艺方案。3、通过探讨超声波对形核率的影响,近似模拟超声波对铸锭微观组织的影响,并分析了不同工艺参数对铸锭晶粒尺寸的影响规律。进行超声波半连续铸造试验,分析了超声功率、铸造速度对7050铝合金φ300mm圆锭微观晶粒尺寸的影响规律。