板料成形模擬中的曲面網(wǎng)格劃分和節(jié)點(diǎn)編號(hào)優(yōu)化的研究.pdf

1、金屬板料成形數(shù)值模擬可以形象地描述金屬在成形過程中的流動(dòng)行為，提供變形體及模具在成形過程中各種物理學(xué)場量的分布及變化規(guī)律，從而為模具設(shè)計(jì)提供依據(jù)，減少試模次數(shù)，具有重要的研究價(jià)值。 有限元網(wǎng)格劃分是有限元分析的關(guān)鍵技術(shù)之一，良好的網(wǎng)格有助于提高有限元的計(jì)算速度和計(jì)算精度。節(jié)點(diǎn)編號(hào)優(yōu)化可以減少有限元的帶寬，從而提高有限元求解速度。本論文以網(wǎng)格劃分和節(jié)點(diǎn)編號(hào)優(yōu)化為研究重點(diǎn)，完成了以下研究工作： 1)在分析比較了映射網(wǎng)格生成法

2、、節(jié)點(diǎn)生成法、子域分離法、叉樹法、掃描法、柵格法等之后，在UG中開發(fā)其曲面網(wǎng)格劃分功能，新增了網(wǎng)格劃分功能菜單，使得在UG中網(wǎng)格劃分過程更加簡單，特別是在對(duì)復(fù)雜的曲面模型劃分時(shí)，與UG相比劃分速度更快。 2)有限元的剛度矩陣具有對(duì)稱性、稀疏性、帶形分布等特性，減少有限元的同單元最大節(jié)點(diǎn)編號(hào)差可以減少有限元的帶寬，可以提高求解速度。以此為目標(biāo)，本文在對(duì)節(jié)點(diǎn)編號(hào)優(yōu)化進(jìn)行了概述及典型的編號(hào)法進(jìn)行了詳細(xì)說明后，基于數(shù)學(xué)歸納法分析最佳節(jié)點(diǎn)

3、編號(hào)排序的某些特點(diǎn)，提出了節(jié)點(diǎn)編號(hào)優(yōu)化新算法，將優(yōu)化目標(biāo)的多約束條件通過懲罰處理變成單一約束條件，大大減少算法復(fù)雜程度，并易于程序上的實(shí)現(xiàn)。通過實(shí)例對(duì)平面三角形單元、平面四邊形單元、板料成形中的殼單元進(jìn)行節(jié)點(diǎn)編號(hào)優(yōu)化，以驗(yàn)證該算法的有效性和優(yōu)越性。 3)目前模型的數(shù)據(jù)信息難以有效地完全共享，從而較大地制約了板料成形模擬的發(fā)展。利用CAD和CAE軟件各自的長處，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，避免CAD模型導(dǎo)入CAE后出現(xiàn)的模型部分?jǐn)?shù)據(jù)的丟失，減少

4、在CAE軟件中耗時(shí)和費(fèi)力的修補(bǔ)工作，本論文在以網(wǎng)格模型中的單元和節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息為轉(zhuǎn)換對(duì)象，進(jìn)行了CAD和CAE的數(shù)據(jù)集成這方面探索性的研究工作。 4)利用本課題開發(fā)的網(wǎng)格劃分功能和節(jié)點(diǎn)優(yōu)化算法對(duì)江鈴汽車J117車地板進(jìn)行了網(wǎng)格劃分和節(jié)點(diǎn)優(yōu)化，在DYNAFORM中完成有限元模擬，對(duì)比優(yōu)化前后的結(jié)果，從而進(jìn)一步證明了本課題所開發(fā)的網(wǎng)格劃分和節(jié)點(diǎn)優(yōu)化算法的可行性、有效性和優(yōu)越性。 本研究工作的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為：1)在UG下做了二次開