薄板漸進成形高效高精度數(shù)值仿真方法研究.pdf

1、漸進成形是一種無需模具的針對鈑金件小批量、多樣化生產的柔性加工方式。有限元方法的應用能夠有效的促進對成形機理的研究。目前針對漸進成形的有限元模擬，大都采用平面應力殼單元，然而究竟何種單元能夠準確的反映漸進成形的變形模式，還尚未有明確的結果。另外，由于漸進成形加工路徑的復雜，采用傳統(tǒng)的數(shù)值模擬方法，耗費時間太長，無法體現(xiàn)有限元方法在研究漸進成形機理中的優(yōu)越性。
　　本課題針對漸進成形變形模擬的探究，設計了對照試驗，比較了采用實體單元

2、、厚殼單元、法向應力殼單元、平面應力殼單元所預測的成形力、成形厚度等與實驗結果的誤差。并且比較了不同虛擬速度和質量縮放系數(shù)對于模擬結果的影響，對于漸進成形模型建立提供了參考。
　　通過研究得到，薄殼單元、厚殼單元和法向應力殼單元在預測成形力方面具有最佳的精度；在相同的設置下，法向應力殼單元所消耗的計算時間是薄殼單元的160％，厚殼單元是薄殼單元的210%；在質量縮放系數(shù)為1.2E-5時，對于薄殼單元，虛擬速度在200mm/s（或小

3、于）時具有較好的計算精度。
　　針對漸進成形數(shù)值模擬時間過長的問題，本課題提出了一種基于雙網格的選擇單元分裂算法（Selective Element Fission，SEF），用于殼單元的漸進成形快速模擬。其中前景網格單元密度可變，用于每步的計算；背景網格用于計算單元節(jié)點數(shù)據(jù)存儲。通過減少每步模擬所用的單元數(shù)目，減少了總體的計算時間。在此基礎上，開發(fā)了程序實現(xiàn)該算法，并且通過兩個實驗驗證了該算法的可行性和穩(wěn)定性。
　　通過兩