金屬環(huán)件冷輾擴(kuò)成形模擬前處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、環(huán)件冷輾擴(kuò)是一種生產(chǎn)高質(zhì)量無縫環(huán)件的先進(jìn)制造技術(shù)，環(huán)件冷輾擴(kuò)過程涉及到運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的幾何非線性、材料非線性、接觸非線性等復(fù)雜力學(xué)問題，成形模擬過程非常困難。國(guó)外一些大型通用的軟件雖然可以對(duì)環(huán)件冷輾擴(kuò)成形進(jìn)行模擬，但是軟件操作過程復(fù)雜，需要很專業(yè)的技術(shù)人員才能使用。為簡(jiǎn)化用戶操作和提高有限元軟件的實(shí)用性，論文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“金屬環(huán)件冷輾擴(kuò)塑性成形機(jī)理及工藝設(shè)備研究”（No.50335060）開發(fā)了環(huán)件冷輾擴(kuò)數(shù)值模擬專用系統(tǒng)

2、的部分模塊。 論文的主要研究?jī)?nèi)容是針對(duì)環(huán)件冷輾擴(kuò)成形工藝特點(diǎn)，開發(fā)專用環(huán)件冷輾擴(kuò)數(shù)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(jì)算提供所需的數(shù)據(jù)。 首先，對(duì)環(huán)件冷輾擴(kuò)原理和有限元理論進(jìn)行了深入的研究。根據(jù)環(huán)件冷輾擴(kuò)的工藝特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行了分析，提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和目標(biāo)。對(duì)前處理系統(tǒng)應(yīng)用程序框架類的創(chuàng)建及類之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行分析，并運(yùn)用軟件工程和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法對(duì)系統(tǒng)的總體框架、組織結(jié)構(gòu)和

3、功能、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和專用材料庫、環(huán)件冷輾擴(kuò)前處理系統(tǒng)的人機(jī)交互界面進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。 對(duì)前處理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。在六面體單元網(wǎng)格生成方法的基礎(chǔ)上，采用邊界節(jié)點(diǎn)法實(shí)現(xiàn)了環(huán)件截面網(wǎng)格剖分；依據(jù)剖分的截面網(wǎng)格利用掃掠法實(shí)現(xiàn)了環(huán)件六面體單元的網(wǎng)格生成并對(duì)單元和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重排；基于曲面網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)了模具網(wǎng)格的剖分和法向量的自動(dòng)調(diào)整；為模擬計(jì)算提供必要的網(wǎng)格數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，通過程序設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，完成了環(huán)件冷輾擴(kuò)數(shù)值模擬前處理系統(tǒng)的開發(fā)。