一种通用的三维有限元前置处理软件

提供了一个适用于三维有限元（包括二维问题）的前置处理软件。利用该软件,可生成三维八节点六面体单元,同时也可生成二维三角形和四边形单元。在数据自动检查中,提出了数组维数检查法。在三维网格可视化中,采用了逐步消隐法进行消隐。适当修改相应的形状函数,还可将其扩充生成其它的单元网格。该软件包括友好的用户界面,从而为用户提供了良好的操作环境。     

斜齿轮三维有摩擦接触应力分析及前后处理方法

本文提供了一种有摩擦的三维弹性接触有限元分析方法及其前处理和后处理技术并将此法成功地用于处于啮合状态的斜齿轮。和现有的有限元混合法相较,本算法使刚度方程的求解效率提高四倍:功能较全;参虑了齿面的摩擦效应;只需输入少量基本参数即可进行网格数据自动生成,图形自动显示,网格消隐等,计算完毕,可以自动绘制变形网格图、等应力绂、等位移线等。同时,我们所作的处于啮合状态的轮齿密栅云纹试验结果,证实了本文的算法和程序是有效而且可靠的。     

三维有限元网格自动生成典型方法与发展方向

经过对大量三维有限元网格自动生成算法文献的分析,对典型的三维有限元网格自动生成算法进行了归纳总结,同时总结了目前常用的网格优化方法,最后简述了三维有限元网格自动生成算法的发展趋势。     

基于散乱点的全自动四边形网格剖分方法

提出一种基于散乱点的全自动三维非结构化四边形网格剖分方法。对散乱点进行自适应预处理，包括冗余点的自动删除和模型边界提取。使用改进节点计算和铺路面相交搜索处理的铺路算法，自动生成全四边形网格。该方法可有效地控制生成网格单元的尺寸和质量，网格模型满足有限元分析的要求。与常规的基于CAD几何信息的网格生成方法相比，该方法避免了繁琐的模型修补问题，可快速生成高质量的全四边形网格模型。算例证明了该方法的有效性和实用性。     

汽车覆盖件成形模面快速等距算法

通过对网格法等距的研究,指出基于有限元网格的等距所要满足的三个基本条件：网格连续、单元法线一致和等距的合理性。提出一种高效快速的法线一致性算法：种子单元法;推导了在单元局部坐标系下判断等距合理性的计算方法,并且保证了等距前后单元所在平面之间的距离尽可能地接近所要等距的距离。工业复杂成形件的模拟结果验证了该算法的有效性。     

CAD／CAM三维有限元网格自动生成典型方法与发展方向

经过对大量三维有限元网格自动生成算法文献的分析，对典型的三维有限元网格自动生成算法进行了归纳总结，同时总结了目前常用的网格优化方法，最后简述了三维有限元网格自动生成算法的发展趋势。     

薄壁结构数值计算中的壳单元标定技术

机身等薄壁结构冲击、坠撞的数值仿真中大量地采用壳单元进行计算,壳单元是一类高效的计算单元,在大型有限元数值模拟中,选择壳单元计算,可适度减少问题的分析规模,节约计算资源。针对壳单元计算中的网格尺度效应,本文提出了壳单元标定技术、介绍了该技术的实现过程,并通过数值算例验证了壳单元标定技术的有效性和可靠性。壳单元标定技术的实现为提高薄壁结构数值计算效率提供了有益的参考,为解决工程应用中有限元数值仿真的计算效率与精度的矛盾提出新的思路和方法。     

基于ABAQUS的反应堆主泵抗震强度分析

对于泵用有限元方法做强度验算,一般是使用壳单元,泵的厚度为一个固定值。本文通过CATIA软件建立了与真实主泵完全一致的三维模型,然后将三维模型导入大型商业软件ABAQUS中,使用软件的四面体网格自动划分功能,对建立的模型划分有限元网格,克服了采用壳体单元的近似,使模型的计算结果更加可靠。通过调用ABAQUS结构分析模块,避免了计算中将模型导入其它有限元软件时的信息丢失。反应堆用主泵的抗震强度计算表明,在地震载荷、温度场的作用下,最大Tresca等效应力为60.2MPa,低于应力极限值199.237MPa,应力均完全满足相关规范抗震强度的要求。     

一种简单高效的有限元网格优化算法及应用

针对三维有限元实体模型中网格形状优化的问题,提出了一种新的网格优化算法,并编制了基于这种算法的网格优化程序。该算法的优点是计算简单、节省机时,且网格优化效率较高,性能较为可靠。     

三维四向编织复合材料参数化单胞模型建立及弹性规律数值预测

基于ANSYS参数化设计语言(ANSYS parametric design language,APDL)采用规则六面体单元建立参数化的三维四向编织预制件网格模型。提出增强相单胞网格提取算法,实现三维四向编织复合材料增强相参数化单胞网格模型的提取。在增强相单胞网格提取算法中,针对单胞边界面与单元的相对位置关系归纳出的单元分割情况共有36种,其中六面体14种、三棱柱19种、四面体3种。基于Fortran语言编写单元提取和再重组程序,通过ANSYS代码数据库接口实现Fortran程序与ANSYS软件间高效的数据传递。计算纱线填充因子对三维四向编织复合材料单胞纤维体积分数的影响关系。联合区域叠合技术与增强相单胞网格提取算法,通过施加应力加载的周期性边界条件,预测三维四向编织复合材料的弹性性能,数值预测结果与试验吻合较好,并进一步得出编织角和纤维体积分数对三维四向编织复合材料弹性性能的影响规律。     

基于快速有限元分析的冲压件毛料展开

研究了一步法有限元分析技术,开发了冲压件毛料展开软件系统。建立三维冲压件网格和二维毛料网格之间发生塑性变形的平衡方程,求得毛料网格的修正值,得到的收敛值为冲压件的三维模型展开得到的平面形状。在刚度矩阵中引入阻尼矩阵改善矩阵的病态性,采用Newton下降法扩大算法的收敛范围,提高了非线性方程组的收敛性和算法的网格处理能力。实例表明该方法能较快较准确地求得冲压件的最优毛坯形状,在板料冲压成形领域具有良好的实用性。     

基于STEP中性文件的有限元自动建模

直接利用CAD系统的几何造型 ,以STEP中性文件为CAD造型系统与有限元单元剖分系统间的几何和拓朴信息传递媒介 ,实现有限元单元的自动剖分。按STEP/AP2 0 3的语义模型提取STEP中性文件中三维形体的表面信息 ,将该形体的每个表面映射到二维参数平面 ;利用参数平面的边界数据和二维单元自动剖分模块 ,用推进波前法实现表面网络的自动生成 ;然后由表及里实现三维实体单元的生成 ,系统基于STEP中性数据文件 ,可以与多个流行的CAD系统实行连接。     

基于投影网格的切削加工计算机仿真

提出了一种四边形投影网格切削仿真算法,通过在曲面的投影平面内建立四边形投影网格,并借助节点的挠度和转角参数,参考有限元法中薄板弯曲单元中用到的形函数,在每个单元中建立单元内的高度场函数,用于描述被加工曲面,使得曲面求交仍然是一维运算,算法不仅精度高,而且效率也有显著提高。     

基于STL文件的变密度三维全六面体网格自动生成方法

针对STL文件在传递复杂几何实体模型信息方面具有精度较高的特点，提出了一种基于STL文件变密度三维全六面体网格自动生成方法，给出了STL文件的数据格式及其内容约定，详细阐述了基于STL文件空间CAE模型表面特征自动识别、拓扑关系的生成和变密度栅格法加密信息场的建立等关键技术。实现了在实体模型表面曲率较大和厚度较小的局部区域进行协调加密，可以获得与实体模型边界吻合良好的全六面体协调网格，适合于工程问题的有限元分析计算。若干复杂实体模型算例表明，该算法实用性强，效果良好。     

局部到整体的六面体网格质量优化算法

网格质量是影响有限元分析结果准确性和可靠性的关键因素之一。为了提高六面体网格的质量,提出一种局部到整体的六面体网格质量优化算法。针对每个六面体单元采用双八面体几何变换进行局部规则化操作,得到高质量的规则六面体网格。在此基础上,通过迭代优化一个二次能量函数,对规则化后的网格进行整体拼接和优化,该能量函数由节点内力和表面几何约束组成,节点内力保证了规则化后六面体单元的连接性,表面几何约束保持了原始模型的几何形状。应用实例表明,该方法稳定可靠,显著提高了六面体网格的质量。     

Interference-free cutting-path generation based on scanning data

This work presents a novel cutting-path planning strategy for three-axis machining of 3D scanning data. A curve-fitting algorithm is employed to fit each array of the measured data into parallel sectional curves, ensuring that the effect of measurement and form errors can be substantially reduced. The best-fitting sectional curves are then used to construct a surface of triangular meshes. A modified chord-length method is also proposed to adequately control the accuracy of the triangular meshes generated. The triangular meshes are then offset along the surface normal to obtain an offset mesh surface on which the cutting paths are planned. An effective gouging detection and removal algorithm are also proposed to prevent the machined surface from overcutting. Several computer simulation results demonstrate the feasibility of the proposed strategy.     

金属切削过程的三维显式动力分析

利用非线性有限元程序LS-DYNA,对低碳钢直角自由切削过程进行三维显式动力分析.模型采用单点积分Lagrange算法的三维显式实体单元solid164,以各向同性应变率相关分段线性塑性材料本构模拟切削层材料,以面-面固连断开接触算法模拟切屑与工件母体的分离过程,以同时考虑滑动摩擦与粘结摩擦的模型模拟切屑与前刀面的接触关系.显式分析结果预测低碳钢切削过程中切削力的大小,切削力分析值与已有实验值相比误差为0.6%;模拟出切屑变形过程中金属晶粒的剪切滑移和流动现象;获得切屑的变形形态及切屑中压力及应力应变的分布情况.     

METHOD FOR ADAPTIVE MESH GENERATION BASED ON GEOMETRICAL FEATURES OF 3D SOLID

In order to provide a guidance to specify the element size dynamically during adaptive finite element mesh generation, adaptive criteria are firstly defined according to the relationships between the geometrical features and the elements of 3D solid. Various modes based on different datum geometrical elements, such as vertex, curve, surface, and so on, are then designed for generating local refined mesh. With the guidance of the defined criteria, different modes are automatically selected to apply on the appropriate datum objects to program the element size in the local special areas. As a result, the control information of element size is successfully programmed covering the entire domain based on the geometrical features of 3D solid. A new algorithm based on Delaunay triangulation is then developed for generating 3D adaptive finite element mesh, in which the element size is dynamically specified to catch the geometrical features and suitable tetrahedron facets are selected to locate interior nodes continuously. As a result, adaptive mesh with good-quality elements is generated. Examples show that the proposed method can be successfully applied to adaptive finite element mesh automatic generation based on the geometrical features of 3D solid.     

基于松散耦合法的电磁平板成形3D有限元仿真

数值模拟提供一种手段去分析电磁成形中的多物理场耦合过程,但是目前的电磁成形模拟大多局限于2D模型或者将复杂的多物理场耦合数值模型简化为单独的多个物理场分别进行求解。为提供一种能够适用于复杂3D模型的多场耦合模拟方法,采用松散耦合法对平板电磁自由胀形过程进行3D有限元模拟分析。对工件网格采用拉格朗日算法,空气网格采用任意拉格朗日欧拉算法。从而使空气3D网格能够与板料变形随动而不产生畸变,实现磁场—结构场的迭代耦合分析。动态而无畸变的六面体网格能够在磁场分析模块与塑性成形模块间准确传递数据,既提高了运算速度又可获得精确计算结果。与实际数据比较证明,模拟的板料变形规律与试验结果一致。     

环件冷辗扩有限元模拟中网格的自适应加密

为保证环件冷辗扩有限元模拟中网格的可靠性和计算效率,提出了一种基于单元几何特征的六面体网格自适应加密方法,实现了根据单元与模具干涉和网格畸变来自动控制网格的疏密,以获得最优化的网格和计算结果;网格剖分采用基于提取表面单元和继承层单元拓扑信息的方法,对初始网格直接进行剖分,不仅适应性广,而且有利于场变量的传递;最后通过算例验证了该自适应加密方法的有效性。