铸造过程数值模拟三维非均匀网格自动剖分技术研究

有限差分法广泛用于铸造过程中流场和温度场等的模拟,对复杂模拟对象的三维网格任意自动划分对软件用户来说十分重要.本文在传统的均匀剖分算法基础上,研究了针对STL文件模型的分区非均匀剖分算法,并用程序代码实现.对实际模型的应用研究表明,采用非均匀网格剖分技术可以减少模拟网格数量,节省网格剖分所需时间,特别是由于计算单元大大减少,从根本上提高了数值模拟效率.     

板料成形有限元模拟中自适应三角形网格的研究

针对非规则几何区域的有限元网格剖分,提出了栅格法与推进法结合的新的三角形自适应剖分算法、三角形单元网格的动态自适应加密和聚合算法和基于板料模具穿透量的加密判据和基于法矢量的聚合判据,实现了空间三角形单元网格的划分、自适应加密、动态聚合和重划分.     

一种基于改善拟应变法的壳单元模型

基于Hu-washizu变分原理,推导了四节点六自由度壳单元的更新拉格朗日(U.L.)动力显式有限元列式。采用11参数改善拟应变(EAS)法,避免了剪切自锁,提高了计算精度。通过对标准算例计算,验证了该壳单元动力显式有限元模型用于计算弹塑性大变形问题的有效性和精确性。     

基于有限差分非规则边界网格剖分技术

有限差分法广泛用于铸造过程中流场和温度场的模拟,而对复杂实体进行更为准确、快捷的三维网格划分对铸造过程模拟十分重要.本文在传统FDM结构化网格剖分算法基础上,开发出对实体边界区域采用20点坐标定义的不规则凸多面体网格进行离散的非规则边界网格剖分程序.剖分实例证明,这种剖分算法可以为大型、复杂的铸件铸造过程数值模拟提供更为准确的计算网格,可有效地消除传统有限差分剖分算法阶梯型边界网格近似边界区域所引起的计算误差.     

变薄拉深过程模拟的有限元动力显式算法

为研究变薄拉深工艺中材料流动变形,开发了基于单点积分和粘性阻尼沙漏控制算法相结合的八节点六面体单元的有限元动力显式算法程序.采用粘性沙漏控制算法有效控制了由于单点积分造成的沙漏模式,节省了计算时间.同时,沿厚向划分多层网格、三维的本构关系以及双面接触算法,可以精确获取板料应力应变状态.最后给出了圆筒件的变薄拉深成形模拟实例,通过与实验结果的比较,验证了此实体单元的实用性.     

板料成形动力显式有限元模拟

本文论述了板料成形过程计算机模拟的动力显式算法, 包括退化四节点壳单元应用、有限元计算模型建立及显式时间积分方法等, 给出了作者所做的一个仿真计算实例以及实验比较     

金属塑性成形有限元仿真中的网格质量优化

网格质量在很大程度上影响着金属塑性成形有限元数值分析的准确性和分析过程的可持续性。基于新的网格单元畸变度量体系 ,文中设计了一种新的关于节点位移的无约束最优化的目标函数 ,该函数有效客观地反映了有限元计算网格的畸变程度 ,且通过求偏导数 (等于 0 ) ,可以得到问题求解的显式表达式。因此 ,算法具有设计合理、实现简便、保持拓扑性等特点。此外 ,该算法可用于包括二维和三维情形的几乎所有形状的网格 ,具有非常强的通用性     

板料拉深成形数值模拟关键算法的比较

在板料拉深成形过程的数值模拟中显式算法和隐式算法是两种主要的有限元算法.板料拉深成形是一个准静态的变形过程,静力隐式算法是比较合理又相对精确的方法,但计算费时,需要大量的计算机内存空间;动力显式算法计算效率高且占用的存储空间少.本文分别用基于静力隐式算法的软件ANSYS和基于动力显式算法的软件ANSYS/LS-DYNA模拟了板料拉深成形过程,并通过与实验值相比较,验证了模拟结果的正确性.     

三维全六面体网格自适应加密技术

工程数值模拟中有限元三维六面体网格自适应剖分技术是目前研究的热点之一.模型网格的生成与其几何拓扑特征和物理特性有直接关系,为更真实地反映几何形体的外部特征,提高有限元分析的精度和效率,在曲率变化较大和有应力集中的局部区域应对网格加密剖分.文章提出了一种改进的栅格法-零厚度表层法,能够自动生成全六面体基础网格,研究给出了一套新的简单有效的模板,实现了三维全六面体网格的局部协调加密,并给出了相应的数据结构和算法的实现步骤.实例表明,该算法实用性强,效果良好.     

全自动四边形有限元网格生成-Ⅰ:区域分解法

提出了一种适用于金属体积成形有限元分析的全自动四边形网格生成算法区域分解法,对该算法的一些关键技术,如几何形状的表示、关键点的确定、网格密度的生成、节点的生成、边界单元的生成、剖分准则、模式匹配、光滑处理以及半带宽的优化等进行了详细的介绍.以该算法为基础,成功开发了全自动四边形网格生成软件AUTOMESH.并给出了一些网格划分的实例,验证该算法的可靠性.     

Blank design for deep drawn parts using parametric NURBS surfaces

Deep drawing is a forming process controlled by a number of parameters. The initial blank shape is one of the most important process parameter that has a direct impact on the quality of the finished part. This paper describes a new method to determine the optimal blank shape for a formed part using the deformation behaviour predicted by finite element simulations and salient features of NURBS surfaces. The proposed optimization method involves an initial blank shape, which is iteratively trimmed according to the deep drawing simulations results, to achieve the final optimal blank shape. The deep drawing simulations were carried out using DD3IMP, an implicit in-house finite element code. Parametric NURBS surfaces are used to optimize the initial blank shape based on the deformation behaviour predicted by numerical simulation. The proposed method can determine the optimal blank shape for any part within a few iterations.     

板料成形模拟中全四边形网格单元生成新方法——法线法

提出了一种用于板料成形模拟的全四边形网格单元生成的法线法，该方法是基于四叉树法基础上，既保持了用四叉树法生成的网格中间单元形状较好和对任意边界适应性强的优点，同时又克服了边界单元质量不好的缺点，该方法可以生成全四边形单元，已用于板料成形模型初始毛料的网格划分，而且网格质量较好，速度比其它方法都快。文中介绍了实现它的步骤和算法。     

复杂铸造工艺装配体有限元网格划分关键技术研究

铸造CAE技术是预测铸造缺陷、改进铸造工艺的有效方法,但其应用推广仍受到有限元网格划分技术的制约,许多复杂铸造工艺因为无法顺利地生成出合格的有限元网格而不能进行铸造CAE计算分析。本文提出了一种适用于任意复杂铸造工艺的有限元网格生成方法,并详述其中用到的关键技术和方法,包括隐式曲面几何描述方法、有限元网格尺寸智能化计算方法,以及有限元网格自动生成和网格质量优化方法。基于此算法,开发了有限元四面体网格划分前处理模块,能够为复杂铸造工艺的几何模型一键生成合格有限元网格,为铸造CAE技术的进一步推广和应用提供重要的技术保障。     

管子对接多道焊接计算效率与精度分析

研究了焊接分段移动热源和焊接区网格尺寸对管子对接焊接过程计算精度和效率的影响,得到一种相对合理的网格尺寸和热源的分段方法以满足大型管子焊接应力三维模拟计算精度和效率的要求.结果表明,焊接区和热影响区的网格尺寸≤3.3mm,并且采用分段移动热源的方法,可以满足计算精度的要求,并大大的提高了三维模拟计算的效率.     

铝合金锥面筒形环件轧制成形数值模拟与实验研究

铝合金异形截面环件是航天航空和国防装备的重要结构件,铝合金异形截面环件目前多采用自由锻成形或者简化为矩形截面环件后轧制成形,使环件生产周期长、材料利用率低、环件的组织性能差,严重限制了该类环件的应用和发展。针对2A14铝合金锥面筒形环件进行了轧制过程数值模拟和实验研究,提出了形状相似环件毛坯设计方法和锥形环件轧制过程的合理工艺参数范围计算方法,并基于ABAQUS/Explicit平台建立该环件轧制过程的三维热力耦合有限元模型。通过分析毛坯结构对成形环件尺寸误差和变形均匀性的影响,得到了等截面积环件毛坯成形尺寸误差最小的结果。并根据模拟结果进行轧制实验验证,成功轧制出合格的锥面筒形环件。     

铝合金连杆的楔横轧制坯优化研究

针对某汽车用铝合金连杆,在传统模锻制坯工艺的基础上,提出了楔横轧制坯的毛坯计算方法:首先确定计算截面位于毛坯的杆部还是头部,然后根据杆部、头部的位置不同给出该截面的计算直径和确定其长度的方法;进而分析了楔横轧制坯时坯料形状的优化评价指标;并对具体的铝合金连杆进行了有限元模拟.结果表明:采用楔横轧制坯,不仅加工工艺简单,...     

支叉管零件充液成形工艺

针对某军机支叉管类零件的结构型面复杂、曲率变化大的特点,其传统的成形方式主要采用落压成形,在成形过程中易产生起皱、破裂和表面质量差等问题.因此,提出采用被动式充液成形来加工支叉管零件,并利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立有限元分析模型,对其充液成形过程进行有限元仿真模拟,研究不同压边力对充液成形的影响,从模拟...     

基于理想变形理论的板料成形过程的设计与分析

本文讨论一种基于理想变形理论的板料设计与分析方法。并推导有关的有限元方程,文章首先在弹塑性体理想变形关系的基础上推导应力－应变关系及其增量形式,然后讨论基于理想变形理论的有限元方法在板料成形中的应用,该方法既可以用于板料的设计,也可以用于板料成形过程的分析,本文最后推导了该理论用于上述两类问题时的方程,讨论的材料为各向同性的理想弹塑性材料,而并未涉及材料的具体特性。     

物理逆向法在优化钣金成形毛坯中的应用

钣金成形中毛坯形状直接影响工件的成形和材料的流动情况,因此优化毛坯设计非常重要,不仅可以得到高质量的零件,而且节省材料和成本。文章介绍了关于‘物理逆向法’的进一步工作,提出了适合生产应用的加热装置。并通过有限元模拟和试验,对比研究了几何法、有限元一步法、物理逆向法确定毛坯的合理性。结果表明,物理逆向法适合毛坯的优化,对于盒形件,该方法与有限元一步法效果接近,而且明显优于几何法。     

基于有限元逆向法和正向法的板料成形过程中合理毛坯形状的确定

合理的毛坯形状可以提高板料成形质量,降低成本.有限元逆向法确定简单形状零件的毛坯具有很高的可靠性,但不适合于单独用来确定带有拉深筋及切边余量大的覆盖件拉深成形板料毛坯.本文采用有限元逆向法和正向法结合的方法,确定覆盖件零件的成形毛坯,并用物理实验验证了其合理性.