無網(wǎng)格法在板料沖壓成形數(shù)值模擬中的應(yīng)用

以sph算法為代表的無網(wǎng)格方法在爆轟波的數(shù)值模擬中具有明顯的優(yōu)勢,采用sph算法模擬高能炸藥水下爆炸爆轟過程,得到了壓力、速度等時歷曲線.將數(shù)值模擬結(jié)果與理論和實(shí)驗(yàn)方法得到的結(jié)果進(jìn)行了對比分析,表明sph算法非常適宜處理高能炸藥水下爆炸的極短瞬時具有大變形和高度非均勻的動力學(xué)極端情形,且求解結(jié)果已達(dá)到了較高的精度。

描述了板料成形的物理過程、力學(xué)模型與模擬成形過程,討論了數(shù)值模擬的數(shù)學(xué)方法與有限元模擬及其求解步驟,并運(yùn)用軟件dynaform模擬分析了u形法蘭件的成形過程,分析了零件的厚度分布,預(yù)測了零件可能產(chǎn)生起皺的部位,提出了消除或減少起皺的工藝改進(jìn)方案。

板料成形的數(shù)值模擬可以預(yù)測并顯示板料在拉深過程中的起皺、拉裂、板料的厚度變化等。描述了板料成形的物理過程、力學(xué)模型與模擬典型成形過程,討論了數(shù)值模擬的數(shù)學(xué)方法與有限元模擬及其求解步驟,并運(yùn)用軟件dynaform模擬分析了u形法蘭件的成形過程,分析了零件的厚度分布,預(yù)測了零件可能產(chǎn)生起皺的部位,提出了消除或減少起皺的工藝改進(jìn)方案。

無網(wǎng)格法是一種新興的數(shù)值計(jì)算方法,具有獨(dú)特的性質(zhì)。簡述了無網(wǎng)格法的理論基礎(chǔ)及其所具有的優(yōu)勢,詳細(xì)介紹了幾種常用的無網(wǎng)格算法,并以移動最小二乘近似法為重點(diǎn),對無網(wǎng)格法中的形函數(shù)構(gòu)造作了詳細(xì)論述。最后,分析了無網(wǎng)格法在小尺度封閉空間聲場數(shù)值計(jì)算中的應(yīng)用。

無網(wǎng)格法數(shù)值模擬基于變分原理,采用權(quán)函數(shù)來擬合真實(shí)解,因此,權(quán)函數(shù)的構(gòu)造形式至關(guān)重要。無網(wǎng)格法不需要網(wǎng)格單元,只需具體的節(jié)點(diǎn)信息,是一種很有前途的數(shù)值模擬方法。在已有研究工作的基礎(chǔ)上提出一種復(fù)雜河道平面區(qū)域布點(diǎn)算法,利用該方法生成的離散節(jié)點(diǎn)可直接用于無網(wǎng)格法數(shù)值模擬計(jì)算,也可以進(jìn)一步利用各種網(wǎng)格化方法,由散點(diǎn)生成無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。為了控制散點(diǎn)分布密度,引入了密度控制函數(shù)。區(qū)域布點(diǎn)算法的一個關(guān)鍵技術(shù)是點(diǎn)包含算法,給出了一種既簡便又易于實(shí)現(xiàn)的算法。應(yīng)用實(shí)例檢驗(yàn)了所提出的方法的可行性,并編制了fortran語言環(huán)境下的自動生成程序。

采用無網(wǎng)格算法對二維非定常膛口流場進(jìn)行了數(shù)值模擬.將膛口計(jì)算域進(jìn)行點(diǎn)云離散,采用曲線擬合計(jì)算傳播導(dǎo)數(shù),用hllc格式計(jì)算數(shù)值通量,運(yùn)用龍格庫塔法時間推進(jìn),得到了一系列隨時間順序的數(shù)值計(jì)算結(jié)果,描述了膛口流場的形成發(fā)展過程,清楚地顯示了流場波系結(jié)構(gòu)的變化并對其進(jìn)行了分析.計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符,表明該數(shù)值計(jì)算方法可行,并且具有很好的激波捕捉能力和激波分辨率.

討論組合網(wǎng)格法(compositegridmethod,cgm)在有限元程序自動生成系統(tǒng)平臺(finiteelementprogramgenerator,fepg)上的具體實(shí)現(xiàn)。該算法在整個求解區(qū)域上采用粗細(xì)兩套網(wǎng)格求解,不要求規(guī)則網(wǎng)格和粗細(xì)兩套網(wǎng)格嵌套,兩套網(wǎng)格單獨(dú)剖分、互不影響,能處理復(fù)雜的問題。該算法用于實(shí)際工程計(jì)算的迭代次數(shù)少,與常用的有限元方法所求得的解相符合,具有更加廣泛的應(yīng)用范圍,符合科學(xué)和工程計(jì)算的實(shí)際要求。對攪拌摩擦焊接問題使用組合網(wǎng)格法進(jìn)行數(shù)值模擬,取得了理想的仿真結(jié)果。

提出了一種基于顆粒接觸的無網(wǎng)格方法（pcmm）,并編制了相應(yīng)的c＋＋程序,解決了有限元等網(wǎng)格類方法在模擬邊坡失穩(wěn)滑動過程中的網(wǎng)格畸變問題。該方法利用顆粒離散元中的接觸拓?fù)鋭?chuàng)建連續(xù)介質(zhì)單元,通過顆粒的運(yùn)動演化實(shí)現(xiàn)連續(xù)介質(zhì)單元的自動刪除及重建,通過在連續(xù)介質(zhì)單元中引入考慮應(yīng)變軟化效應(yīng)的mohr-coulomb模型及最大拉應(yīng)力模型,實(shí)現(xiàn)邊坡的彈塑性分析及失穩(wěn)滑移過程的模擬。利用pcmm分析了均質(zhì)邊坡的彈塑性場、沙堆的形成過程及土質(zhì)邊坡的失穩(wěn)過程。計(jì)算結(jié)果表明,pcmm在小變形下具有足夠的精度,且在模擬材料大變形方面具有明顯優(yōu)勢,是一種模擬邊坡成災(zāi)范圍的有效方法。

基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對翼型表面的積冰進(jìn)行了數(shù)值模擬研究.通過求解氣體歐拉方程得到翼型的繞流流場,使用穿透型壁面邊界模擬水滴對翼型表面的撞擊,采用迭代法對水滴控制方程進(jìn)行數(shù)值求解,得到翼型表面的水滴收集特性;采用不同的積冰凍結(jié)模型模擬霜冰和明冰的凍結(jié)過程;利用冰層時間推進(jìn)法模擬積冰過程,基于積冰法向生長假設(shè)生成積冰外形.對naca0012翼型霜冰和明冰的結(jié)冰情況進(jìn)行了預(yù)測研究,通過將冰形預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比說明所提出的積冰模擬方法是有效的,最后分析了積冰對翼型氣動特性的影響.

柵格翼是采用一種蜂房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的升力面和控制面,和傳統(tǒng)舵面相比具有鉸鏈力矩小、能在較大攻角下保持升力等特點(diǎn),并得到了越來越廣泛的應(yīng)用。由于柵格尾翼的特殊結(jié)構(gòu),網(wǎng)格生成具有很大的難度。本文采用了結(jié)構(gòu)、非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格的辦法,在彈體和柵格翼的物面附近區(qū)域,生成適合粘性計(jì)算的大長寬比的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,彈體網(wǎng)格和柵格翼網(wǎng)格之間采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行填充,滿足非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)網(wǎng)格交接面的完全對接。本文基于結(jié)構(gòu)/非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格體系采用有限體積方法求解ns方程,對不同舵偏角下的柵格翼構(gòu)形進(jìn)行了數(shù)值模擬,并通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果對數(shù)值方法進(jìn)行了驗(yàn)證。

現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)總的發(fā)展趨勢是產(chǎn)品輕量化,工藝柔性化。為了生產(chǎn)高精度、高質(zhì)量的產(chǎn)品,金屬板料成形制造向更輕、更薄、更精、更強(qiáng)、更韌,及成本低、周期短、質(zhì)量高的方向發(fā)展。板料沖壓成形技術(shù)正是這

介紹了鈑金成形數(shù)值模擬理論和數(shù)值模擬平臺,以凹彎邊橡皮成形為例,對成形過程的厚度分布、回彈進(jìn)行了數(shù)值仿真研究,為進(jìn)一步開展精密成形研究奠定了基礎(chǔ)。

利用有限元分析軟件mscmarc,采用不同網(wǎng)格劃分方法,分別建立板材激光彎曲成形的三維彈塑性熱力耦合有限元模型。其中一些模型引入了網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)。用這些模型計(jì)算分析了6mm船用鋼板激光彎曲成形過程的溫度場及變形場。結(jié)果表明,自適應(yīng)技術(shù)有效的縮短了模擬計(jì)算的時間,在精度變化不大的情況下,大大提高分析效率。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。

基于laplace插值函數(shù)提出了一種類似于無單元伽遼金法的無網(wǎng)格方法——無網(wǎng)格自然鄰接點(diǎn)法。該方法克服了自然單元法需要全域三角形網(wǎng)格以及無單元伽遼金法難以準(zhǔn)確施加位移邊界條件和材料不連續(xù)條件、形函數(shù)的計(jì)算復(fù)雜、權(quán)函數(shù)的選擇困難等缺點(diǎn),適合于考慮多種材料、多步施工過程等復(fù)雜巖土工程的自動數(shù)值模擬。詳細(xì)討論了這種無網(wǎng)格自然鄰接點(diǎn)法的分析過程和基本理論,給出其在桿、梁、節(jié)理單元和材料不連續(xù)面等方面的處理辦法,并用一些標(biāo)準(zhǔn)算例和實(shí)際的地下工程算例對本文方法的效率、精度和可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。

針對有限元法等傳統(tǒng)數(shù)值計(jì)算方法存在受單元網(wǎng)格限制、前后處理工作復(fù)雜的問題,提出應(yīng)用一種數(shù)值計(jì)算方法——無網(wǎng)格伽遼金法,對具有簡單邊界條件的水利水電工程施工導(dǎo)流的恒定二維淺水流動問題進(jìn)行了分析、計(jì)算.同時利用有限元法進(jìn)行了對比計(jì)算,從流速、水位的計(jì)算結(jié)果來看,兩種計(jì)算方法結(jié)果相近、誤差較小,表明采用無網(wǎng)格伽遼金法解決此類問題是可行的.

無網(wǎng)格自然鄰接點(diǎn)法及其在巖土工程數(shù)值模擬中的應(yīng)用——基于laplace插值函數(shù)提出了一種類似于無單元伽遼金法的無網(wǎng)格方法——無網(wǎng)格自然鄰接點(diǎn)法。該方法克服了自然單元法需要全域三角形網(wǎng)格以及無單元伽遼金法難以準(zhǔn)確施加位移邊界條件和材料不連續(xù)條件、形函...

廣義節(jié)點(diǎn)無網(wǎng)格法在土力學(xué)固結(jié)分析中的應(yīng)用——借鑒流形方法思想，引入廣義節(jié)點(diǎn)的概念，對傳統(tǒng)的無網(wǎng)格法進(jìn)行了改進(jìn)，建立了可具有任意高階多項(xiàng)式插值函數(shù)的廣義節(jié)點(diǎn)無網(wǎng)格方法。與傳統(tǒng)無網(wǎng)格方法相比，廣義節(jié)點(diǎn)無網(wǎng)格方法更具有一般性，當(dāng)選取0階廣義節(jié)點(diǎn)位移...

利用dynaform軟件對喇叭口形制件拉深成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析,通過理論計(jì)算,對制件進(jìn)行兩次拉深.模擬結(jié)果顯示:該制件能正常成形,說明工藝參數(shù)設(shè)置合理.利用dynaform軟件能夠很好地預(yù)測成形過程,提高產(chǎn)品質(zhì)量.

針對襯套零件的特點(diǎn),分析了成形工藝及擠壓前處理,應(yīng)用deform-3d軟件建立有限元模型進(jìn)行仿真模擬,定點(diǎn)追蹤了關(guān)鍵部位在成形過程中的應(yīng)力、應(yīng)變、流速等變化情況,并依此為依據(jù)設(shè)計(jì)出雙層組合式預(yù)應(yīng)力擠壓模,為實(shí)際生產(chǎn)提供了有價(jià)值的參考。

文章研究了應(yīng)用于不可壓縮流體流動的simple算法來模擬黃河泥沙運(yùn)移過程,嘗試把同位網(wǎng)格中的simple算法應(yīng)用到河流動力學(xué)計(jì)算中,數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明該方法能夠合理地反映流場和泥沙沖淤過程,在程序設(shè)計(jì)上比在交錯網(wǎng)格中更為簡潔,而且模擬結(jié)果也更加準(zhǔn)確可靠。

采用作者等人開發(fā)的基于deform-3d與pro/engineer的網(wǎng)格行重構(gòu)技術(shù),對典型大斷面空心鋁合金工業(yè)型材分流模擠壓全過程(包括焊合過程)進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明,采用某企業(yè)的現(xiàn)行模具設(shè)計(jì)方案,擠壓初始階段,型材兩側(cè)焊合面率先產(chǎn)生焊合,中間部位焊合面的焊合相對滯后,導(dǎo)致擠出型材斷面的中間位置金屬流量不足,同時模芯出現(xiàn)彈性偏移,易造成壁厚超差;擠壓穩(wěn)態(tài)階段,?？赘浇筒牡淖罡邷囟葹?20℃、焊合室內(nèi)的靜水壓力約為a6005鋁合金屈服強(qiáng)度的5~10倍、模芯彈性偏移量為0.43mm,基本滿足型材擠出溫度、焊合質(zhì)量及壁厚尺寸公差的要求。

由于鍍鋁鋼板的表面鍍層為含硅量5%～11%的al-fe-si系金屬間化合物,且表面有一層極薄的al2o3表面鈍化層,故其具有優(yōu)異的耐熱性、熱反射性及耐腐蝕性,常用其制作隔熱汽車零部件。但當(dāng)其厚度小于0.5mm且鍍層厚大于20μm時,會因鍍層厚度比例的增加而降低其沖壓成形性能,從而引起沖壓件嚴(yán)重起皺及局部破裂。針對這一問題,本文選擇轎車消聲器隔熱罩國產(chǎn)化作為研究對象,對其沖壓成形過程進(jìn)行了模擬仿真,分析并預(yù)測了產(chǎn)生沖壓質(zhì)量缺陷的原因,并對影響沖壓質(zhì)量的主要參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。模擬結(jié)果表明,經(jīng)過參數(shù)優(yōu)化后,有效的抑制了沖壓缺陷和提高產(chǎn)品質(zhì)量。