無網(wǎng)格法在板料沖壓成形數(shù)值模擬中的應用

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)值模擬結果與理論和實驗方法得到的結果進行了對比分析,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極端情形,且求解結果已達到了較高的精度。

描述了板料成形的物理過程、力學模型與模擬成形過程,討論了數(shù)值模擬的數(shù)學方法與有限元模擬及其求解步驟,并運用軟件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方案。

板料成形的數(shù)值模擬可以預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、力學模型與模擬典型成形過程,討論了數(shù)值模擬的數(shù)學方法與有限元模擬及其求解步驟,并運用軟件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方案。

無網(wǎng)格法是一種新興的數(shù)值計算方法,具有獨特的性質(zhì)。簡述了無網(wǎng)格法的理論基礎及其所具有的優(yōu)勢,詳細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,對無網(wǎng)格法中的形函數(shù)構造作了詳細論述。最后,分析了無網(wǎng)格法在小尺度封閉空間聲場數(shù)值計算中的應用。

無網(wǎng)格法數(shù)值模擬基于變分原理,采用權函數(shù)來擬合真實解,因此,權函數(shù)的構造形式至關重要。無網(wǎng)格法不需要網(wǎng)格單元,只需具體的節(jié)點信息,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上提出一種復雜河道平面區(qū)域布點算法,利用該方法生成的離散節(jié)點可直接用于無網(wǎng)格法數(shù)值模擬計算,也可以進一步利用各種網(wǎng)格化方法,由散點生成無結構網(wǎng)格。為了控制散點分布密度,引入了密度控制函數(shù)。區(qū)域布點算法的一個關鍵技術是點包含算法,給出了一種既簡便又易于實現(xiàn)的算法。應用實例檢驗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行了數(shù)值模擬.將膛口計算域進行點云離散,采用曲線擬合計算傳播導數(shù),用hllc格式計算數(shù)值通量,運用龍格庫塔法時間推進,得到了一系列隨時間順序的數(shù)值計算結果,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構的變化并對其進行了分析.計算結果與文獻及實驗結果相符,表明該數(shù)值計算方法可行,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)上的具體實現(xiàn)。該算法在整個求解區(qū)域上采用粗細兩套網(wǎng)格求解,不要求規(guī)則網(wǎng)格和粗細兩套網(wǎng)格嵌套,兩套網(wǎng)格單獨剖分、互不影響,能處理復雜的問題。該算法用于實際工程計算的迭代次數(shù)少,與常用的有限元方法所求得的解相符合,具有更加廣泛的應用范圍,符合科學和工程計算的實際要求。對攪拌摩擦焊接問題使用組合網(wǎng)格法進行數(shù)值模擬,取得了理想的仿真結果。

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撲創(chuàng)建連續(xù)介質(zhì)單元,通過顆粒的運動演化實現(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)單元中引入考慮應變軟化效應的mohr-coulomb模型及最大拉應力模型,實現(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。計算結果表明,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范圍的有效方法。

基于非結構網(wǎng)格對翼型表面的積冰進行了數(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模型模擬霜冰和明冰的凍結過程;利用冰層時間推進法模擬積冰過程,基于積冰法向生長假設生成積冰外形.對naca0012翼型霜冰和明冰的結冰情況進行了預測研究,通過將冰形預測結果與實驗結果進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構設計的升力面和控制面,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,并得到了越來越廣泛的應用。由于柵格尾翼的特殊結構,網(wǎng)格生成具有很大的難度。本文采用了結構、非結構混合網(wǎng)格的辦法,在彈體和柵格翼的物面附近區(qū)域,生成適合粘性計算的大長寬比的結構網(wǎng)格,彈體網(wǎng)格和柵格翼網(wǎng)格之間采用非結構網(wǎng)格進行填充,滿足非結構網(wǎng)格和結構網(wǎng)格交接面的完全對接。本文基于結構/非結構網(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形進行了數(shù)值模擬,并通過實驗結果對數(shù)值方法進行了驗證。

現(xiàn)代機械制造業(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、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、回彈進行了數(shù)值仿真研究,為進一步開展精密成形研究奠定了基礎。

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)格自適應技術。用這些模型計算分析了6mm船用鋼板激光彎曲成形過程的溫度場及變形場。結果表明,自適應技術有效的縮短了模擬計算的時間,在精度變化不大的情況下,大大提高分析效率。計算結果與實驗結果吻合較好。

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確施加位移邊界條件和材料不連續(xù)條件、形函數(shù)的計算復雜、權函數(shù)的選擇困難等缺點,適合于考慮多種材料、多步施工過程等復雜巖土工程的自動數(shù)值模擬。詳細討論了這種無網(wǎng)格自然鄰接點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,并用一些標準算例和實際的地下工程算例對本文方法的效率、精度和可靠性進行了驗證。

針對有限元法等傳統(tǒng)數(shù)值計算方法存在受單元網(wǎng)格限制、前后處理工作復雜的問題,提出應用一種數(shù)值計算方法——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流的恒定二維淺水流動問題進行了分析、計算.同時利用有限元法進行了對比計算,從流速、水位的計算結果來看,兩種計算方法結果相近、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)格自然鄰接點法及其在巖土工程數(shù)值模擬中的應用——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)點無網(wǎng)格法在土力學固結分析中的應用——借鑒流形方法思想，引入廣義節(jié)點的概念，對傳統(tǒng)的無網(wǎng)格法進行了改進，建立了可具有任意高階多項式插值函數(shù)的廣義節(jié)點無網(wǎng)格方法。與傳統(tǒng)無網(wǎng)格方法相比，廣義節(jié)點無網(wǎng)格方法更具有一般性，當選取0階廣義節(jié)點位移...

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

針對襯套零件的特點,分析了成形工藝及擠壓前處理,應用deform-3d軟件建立有限元模型進行仿真模擬,定點追蹤了關鍵部位在成形過程中的應力、應變、流速等變化情況,并依此為依據(jù)設計出雙層組合式預應力擠壓模,為實際生產(chǎn)提供了有價值的參考。

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

采用作者等人開發(fā)的基于deform-3d與pro/engineer的網(wǎng)格行重構技術,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)進行了模擬分析。結果表明,采用某企業(yè)的現(xiàn)行模具設計方案,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行了模擬仿真,分析并預測了產(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)進行了優(yōu)化。模擬結果表明,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。