建立了温度场和应力场的有限元数学模型,并且利用有限元模拟软件Procast对圆柱件和应力框进行了温度场和应力场的数值模拟。对钛合金圆柱件在真空浇注过程中的温度分布和应力分布情况进行了数值模拟,并且通过用中子束衍射实际测量了铸件的残余应力分布与模拟结果进行对比,趋势相吻合。证实了所建立的数学模型的正确性,并且适用于钛合金铸件真空浇注过程中的温度场和应力场的预报。基于所建立的数学模型,对钛合金(TC4)制应力框在真空浇注过程中温度场、变形和应力场进行了数值模拟。温度场模拟结果表明,冷却过程中,粗细两杆的冷却速度不同,在凝固初期细杆的冷却速度要高于粗杆,随后又低于粗杆的冷却速度,最后整个铸件冷却速度趋于一致;变形模拟结果表明,TC4应力框细杆两侧先是有向内的弯曲并随着冷却的时间先是增大后缓慢的减小,应力框横端的变形先是向外弯曲后随着冷却时间的增加缓慢的减小并最后向内弯曲;应力场模拟结果表明,由于粗细两杆冷却速度和变形尺寸的不同,TC4应力框的几何中心点(位于粗杆)先受到压应力并逐渐减小后受到拉应力并随着冷却的增加而增加,当粗细两杆冷却速度相同时,拉应力保持恒定。根据浇注条件的变化,制定了正交应力场模拟实验。模拟结果表明,铸件与型壳之间的换热系数对铸件残余应力的大小起着主要的影响因素,充型时间的影响次之,型壳的预热温度影响最小。