铸造过程计算机模拟与仿真是信息科学、材料科学、工程力学及计算机图形学等各种学科的交叉科学,是先进制造科学的重要前沿领域。通过对铸造过程的三维数值模拟仿真,可以观察金属液成型的动态过程,帮助设计人员预测和分析裂纹、变形及残余应力,为优化铸造工艺、控制缺陷、保证铸件尺寸精度及稳定性、提高铸件质量提供了科学依据。本文首先总结了铸造过程数值模拟研究的发展状况,以及数值模拟方法与数值模拟软件的应用趋势;研究ProCAST的前处理方式,解决了Pro/ENGINEER建立的铸件几何模型到ProCAST软件的数据传递问题,并与其他几种前处理方法进行了比较,结果表明,利用Pro/ENGINEER建模,Mechanica模块划分表面网格,通过MeshCAST读入,再进行体网格的划分是一种最为快捷有效的网格划分前处理工作路线;然后针对企业当前生产的飞轮的铸造缺陷,以铸造模拟软件ProCAST为工具,模拟了砂型铸造充型及凝固过程,准确地反映了铸件充型凝固过程的实际状况,预测了可能产生的铸造缺陷及产生缺陷的部位,研究结果表明在靠近铸件热节及最后凝固的部位放置冒口,使之顺序凝固,能有效地改善热节状态,可以达到消除和控制缺陷的目的而且模拟的飞轮铸件经过实际检验,铸件能够达到质量要求,这证明利用数值模拟技术优化的铸造工艺是有效和可行的;最后,根据砂型铸造过程热、应力特性,建立了铸件凝固过程中及凝固以后阶段热弹塑性模型方程,对铸件/铸型边界条件、材料高温力学性能参数取值作了全面分析,利用有限元分析软件ANSYS进行典型铸件—应力框三维温度场、热应力场数值模拟研究,得到了与参考文献一致的应力场模拟结果,通过ANSYS对典型铸件的模拟结果与用ProCAST软件模拟结果的对比,找出两种软件的结合点,建立了两种软件接口流程分析,为实现两种软件接口的连接提供了依据。