金屬環(huán)件冷輾擴成形模擬前處理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、環(huán)件冷輾擴是一種生產高質量無縫環(huán)件的先進制造技術，環(huán)件冷輾擴過程涉及到運動學和動力學的幾何非線性、材料非線性、接觸非線性等復雜力學問題，成形模擬過程非常困難。國外一些大型通用的軟件雖然可以對環(huán)件冷輾擴成形進行模擬，但是軟件操作過程復雜，需要很專業(yè)的技術人員才能使用。為簡化用戶操作和提高有限元軟件的實用性，論文結合國家自然科學基金重點項目“金屬環(huán)件冷輾擴塑性成形機理及工藝設備研究”（No.50335060）開發(fā)了環(huán)件冷輾擴數值模擬專用系統(tǒng)

2、的部分模塊。 論文的主要研究內容是針對環(huán)件冷輾擴成形工藝特點，開發(fā)專用環(huán)件冷輾擴數值模擬前處理系統(tǒng)，為用戶提供可視化、易操作的圖形交互界面，為模擬計算提供所需的數據。 首先，對環(huán)件冷輾擴原理和有限元理論進行了深入的研究。根據環(huán)件冷輾擴的工藝特點，對系統(tǒng)的功能需求進行了分析，提出了系統(tǒng)的設計思想和目標。對前處理系統(tǒng)應用程序框架類的創(chuàng)建及類之間的關聯(lián)進行分析，并運用軟件工程和面向對象的程序設計方法對系統(tǒng)的總體框架、組織結構和

3、功能、數據結構和專用材料庫、環(huán)件冷輾擴前處理系統(tǒng)的人機交互界面進行了分析和設計。 對前處理系統(tǒng)的關鍵技術進行了研究。在六面體單元網格生成方法的基礎上，采用邊界節(jié)點法實現(xiàn)了環(huán)件截面網格剖分；依據剖分的截面網格利用掃掠法實現(xiàn)了環(huán)件六面體單元的網格生成并對單元和節(jié)點進行重排；基于曲面網格技術實現(xiàn)了模具網格的剖分和法向量的自動調整；為模擬計算提供必要的網格數據。在此基礎上，通過程序設計的實現(xiàn)，完成了環(huán)件冷輾擴數值模擬前處理系統(tǒng)的開發(fā)。