塑性成形中的六面体网格划分与重划分技术

基于材料成形中三维单元数值模拟分析的重要性,对四面体网格划分存在的弊端,提出了有效的六面体网格划分与重划分方法,以及划分与重划分的判据。最后以有限元模拟软件MSC．SuperForm为平台,应用六面体离散法对铝材挤压变形进行模拟分析,结果表明了这一技术的可行性和可靠性。     

铝型材挤压流动模型的网格划分算法研究

根据铝型材挤压流动模型的特点,提出了一种适用于有限体积法铝型材挤压数值模拟系统的六面体网格划分算法。该算法可以依据模型的几何尺寸定义相应的网格尺寸和疏密程度,实现用尽量少的单元捕捉和拟合模型的所有几何特征,保证了网格数量和网格质量的平衡。最终,利用开发的六面体网格划分算法,对方孔铝型材挤压系统模型进行了网格划分,与Hypermesh的网格划分结果相比,网格单元数由88079减少为20126,从而有利于提高数值计算效率。     

反挤工艺三维刚塑性有限元模拟及其局部网格细分技术的应用

利用建立的通用三维刚塑性／刚粘塑性有限元数值模拟系统ＳｉｍｕⅢ对方坯料的反向挤压工艺进行了成形过程模拟，分析了金属的流动规律和初始网格划分不合理所引起的误差，进行提出采用局部网格细分以准确地模拟金属的变形规律，模拟结果与文献中的模拟结果和实验结果对比，非常吻合。     

金属塑性成形有限元模拟中的六面体单元再划分技术研究进展

系统分析比较了各种六面体单元网格再划分方法的具体技术思路和优缺点 ,及其在模拟三维金属体积成形过程中的应用。结论指出 ,基于在任意几何形状的三维实体上实现全自动生成满足要求的六面体网格的通用算法非常复杂和困难 ,涉及许多具体的特殊问题的处理 ,而且基于畸变后边界节点生成满足拟合精度的几何实体也是如此。本文提出基于畸变网格的质量优化和局部网格加密 /稀释是最佳的解决方法 ,既可以保持初始网格的拓扑结构 ,还可以有效地避开网格再划分问题     

铝合金挤压非正交网格有限体积法数值模拟

利用非正交网格,将铝合金挤压金属流动区域离散成不规则六面体有限体积控制单元,充分考虑网格非正交性对铝合金挤压金属流动控制方程离散过程的影响,研究了非正交网格下铝合金挤压有限体积法模拟关键技术。建立了基于非正交网格的铝合金挤压过程有限体积法数值模拟模型,并编制了相应的分析程序。对典型铝合金挤压过程进行了模拟,并与有限元分析软件Deform-3D模拟结果进行了分析比较。分析结果验证了本文铝合金挤压有限体积模拟模型的正确性。     

灵活触变挤压A356铝合金的数值模拟

提出了一种新型的三维变截面复杂零件的近净成形方法——灵活触变挤压。运用有限元模拟软件DEFORM-3D对其成形过程进行了数值模拟,得到了成形过程中坯料的流动速度场、等效应变场和挤压杆的压力-行程曲线,分析了坯料在成形过程中的流动规律、应变分布状况和挤压力随挤压行程的变化情况。模拟结果表明,采用灵活触变挤压成形三维变截面复杂零件是可行的。灵活触变挤压与普通挤压相比,在零件成形质量方面具有明显的优势。     

金属塑性成形有限元六面体网格自动划分

六面体网格具有计算精度高、网格数量少等特点 ,是工程三维有限元分析一种重要网格。本文提出了一种基于栅格的六面体网格自动划分方法 ,它首先采用栅格法生成核心网格 ,然后把核心网格与模型边界拟合 ,为克服由于边界拟合造成的表面网格质量下降 ,采用包络表面网格的方法生成零厚度表层网格 ,通过表面网格平滑和内部节点位置平滑处理 ,最终生成具有较高质量的全六面体网格。网格划分实例说明 :该法具有原理简单 ,算法可靠 ,编程方便 ,划分网格质量高等特点。最后还对该算法进行了讨论。     

亚毫米孔径微通道铝合金管挤压成形的数值模拟

基于DEFORM-3D有限元分析平台,采用网格分步重划分的方法,实现了对微通道管成形非稳态过程的三维数值模拟,获得了成形过程模具中的金属应力和流速分布,以及模具受力情况。利用数值模拟结果,结合压力-时间判据,对焊合质量进行评估,并利用热模拟试验机模拟了挤压成形中相应温度和接触压力下的焊合过程。该文研究可对实际生产微通道管时工艺参数优化和挤压模具设计等问题提供参考。     

锥齿轮结构化网格生成方法与参数化建模仿真

针对渐开线锥齿轮建模与数值仿真的复杂性、结构化六面体网格划分困难等问题，提出渐开线锥齿轮建模与网格划分参数化方法，编程搭建锥齿轮建模与网格划分参数化仿真分析专用软件平台。运用C++语言编写参数化主程序，进行图形界面可视化设计，搭建锥齿轮主参数输入模块。通过渐开线数学模型和锥齿轮的主参数精确建立插值点位置坐标，提出锥齿轮齿廓渐开线及三维实体结构的分块化合并六面体网格生成法，实现渐开线锥齿轮精确建模、正确规整高质结构化六面体网格生成和有限元分析全过程的参数化。此平台具有渐开线直齿锥齿轮建模速度快和结构化光滑六面体网格精度高、动力学分析操作快捷方便等优点，为解决锥齿轮的有限元结构化六面体网格划分和动力学分析提供一种参数化建模与仿真平台。     

板料成形模拟坯料网格尺寸的确定

介绍了板料成形仿真中坯料网格划分的基本原则,提出了坯料网格相对大小概念的定义.基于不同的坯料网格相对大小,利用固定网格法分别对不同坯料厚度的同一方盒拉深件进行成形仿真计算,根据计算结果讨论了坯料网格大小对计算精度的影响,并验证了网格局部细分法和自适应细分法的模拟结果与固定法的一致性.提出了确定坯料网格尺寸的准则,为分析人员制定网格划分方案提供依据.     

FEM and FVM compound numerical simulation of aluminum extrusion processes

1　INTRODUCTIONThefiniteelementmethod (FEM )iswidelyusedinthesimulationofmetalforming processessinceitcandescribethedeformationbehaviorsofma terialsindetails ,especiallyforfreesurfacetracking .ButthemeshsystemiseasytobedistortedfrequentlyduringthedeformationprocessduetoLagrangecoor dinatesareadaptedinFEM .Therefore ,therezoninghastobedoneinordertosimulatethelargedeforma tionprocesses .However,therezoningwilldecreasetheprecisionofsimulationresultsandevenleadthesimulationprocesstobetermi…     

6061铝合金灯具散热底座芯轴挤压成形研究

为了满足6061铝合金LED灯具散热底座芯轴精密制坯要求,根据零件的形状结构特点,制定了复合挤压成形工艺方案;并利用DEFORM-3D有限元分析软件,分别对不同铝坯规格和挤压成形速度下的挤压工艺进行了模拟仿真计算,研究分析了各种方案模拟结果的行程-载荷曲线及金属流线分布。最终确定相对较优的制坯规格尺寸为Φ56 mm×43 mm,挤压速度为30 mm·s^-1。然后进行了设备调试及生产验证。实践表明,挤压成形件与模拟结果基本吻合,产品质量合格、稳定,性能得到提高;与原切削加工方法相比,节省原材料66%。     

基于SimulationX 的双动挤压机内置穿孔装置液压支撑系统仿真研究

内置穿孔装置液压支撑系统工作特性直接决定双动挤压机工作状态、挤压过程实现和产品质量。利用仿真软件Simulation X建立了内置穿孔装置液压支撑系统的仿真模型,根据液压系统的实际工作情况设置仿真参数。对液压支撑系统的主柱塞快速空程前进,穿孔针空程前进以及固定针挤压这3个主要工作过程进行仿真模拟,分析了内置穿孔装置液压支撑系统在工作过程中这3个阶段的速度、位移、流量等特征曲线。研究结果表明:内置穿孔装置液压支撑系统整体性能稳定,运行良好,满足系统工作性能要求。     

基于非正交结构网格有限体积法的铝型材挤压过程数值模拟关键技术

文章基于非正交结构网格,建立了大变形铝型材非稳态挤压过程有限体积法数值模拟的数学模型。给出了非正交结构网格上有限体积法的基本控制方程,研究了非正交网格上有限体积法模拟铝型材挤压过程的关键技术。将流体体积法(VOF)应用于三维非正交网格来捕捉材料流动前沿,采用塑性剪切模型施加了摩擦边界,结合本构方程和粘度迭代,开发了铝型材挤压过程数值模拟程序。针对一大挤压比的典型薄壁铝型材挤压过程进行了数值模拟,得出了速度场、等效应力、等效应变速率等。将模拟结果与有限元软件DEFORM-3D的模拟结果进行对比,验证了该文所建立数学模型的可行性和正确性。     

铝型材挤压过程有限体积法数值模拟技术研究

采用有限体积法对Euler基本公式进行离散,利用SIMPLE算法,辅以边界条件的施加,建立铝型材稳态挤压过程数值模拟的数学模型,研究铝型材挤压过程有限体积法数值模拟关键技术,并开发了相应的模拟程序。分别以截面形状为圆形、工字形的平模挤压过程为例进行模拟,得到挤压过程的三维稳态速度场、温度场,并根据求出的速度场,得到其等效应变速率场,验证了所建立的铝型材挤压过程有限体积法数学模型的可行性。     

轿车差速器行星与半轴齿轮冷闭塞锻造成形研究

对轿车差速器行星齿轮与半轴齿轮进行了冷闭塞锻造精密成形工艺研究与有限元数值仿真分析,研究设计了专用液压模架系统。结果表明：闭塞锻造工艺与模具设计合理;数值模拟分析准确;液压模架系统工作可靠,可实现合模力与塞挤力的合理分配。为该项新工艺的工程应用奠定了基础。     

3D FEM simulations and experimental validation of plastic deformation of pure aluminum deformed by ECAP and combination of ECAP and direct extrusion

Rigid-viscoplastic 3D finite element simulations (3D FEM) of the equal channel angular pressing (ECAP), the combination of ECAP + extrusion with different extrusion ratios, and direct extrusion of pure aluminum were performed and analyzed. The 3D FEM simulations were carried out to investigate the load–displacement behavior, the plastic deformation characteristics and the effective plastic strain homogeneity of Al-1080 deformed by different forming processes. The simulation results were validated by microstructure observations, microhardness distribution maps and the correlation between the effective plastic strain and the microhardness values. The 3D FEM simulations were performed successfully with a good agreement with the experimental results. The load–displacement curves and the peak load values of the 3D FEM simulations and the experimental results were close from each other. The microhardness distribution maps were in a good conformity with the effective plastic strain contours and verifying the 3D FEM simulations results. The ECAP workpiece has a higher degree of deformation homogeneity than the other deformation processes. The microhardness values were calculated based on the average effective plastic strain. The predicted microhardness values fitted the experimental results well. The microstructure observations in the longitudinal and transverse directions support the 3D FEM effective plastic strain and microhardness distributions result in different forming processes.     

大型无缝铝管材固定针挤压工艺研究

介绍了几种无缝铝管材挤压工艺,采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的方法,对大型无缝铝管材固定针挤压工艺进行了研究。分析了固定针挤压时穿孔针的受力情况,建立了穿孔针受力的力学计算公式,得出了穿孔油缸系统压力变化公式。采用有限元数值模拟的方法,对无缝铝管材固定针挤压工艺进行了数值模拟,揭示了无缝铝管材挤压过程中穿孔针上拉力与行程曲线的变化规律,据此,提出了实现无缝铝管材固定针挤压工艺的技术路线。研究结果在55 MN油压双动短行程铝挤压机上进行了实验验证。     

FEM simulation of aluminum extrusion process in porthole die with pockets

In order to investigate the effects of pockets in the porthole die on the metal flow, temperature at the die bearing exit and the extrusion load were contrasted with the traditional die design without the pockets in the lower die. Two different multi-hole porthole dies with and without pockets in lower die were designed. And the extrusion process was simulated based on the commercial software DEFORM-3D. The simulation results show that the pockets could be used to effectively adjust the metal flow and especially benefit to the metal flow under the legs. In addition, the maximum temperature at the die bearing and the peak extrusion load decrease, which indicates the possibility of increasing the extrusion speed and productivity.