薄板漸進(jìn)成形高效高精度數(shù)值仿真方法研究.pdf

1、漸進(jìn)成形是一種無(wú)需模具的針對(duì)鈑金件小批量、多樣化生產(chǎn)的柔性加工方式。有限元方法的應(yīng)用能夠有效的促進(jìn)對(duì)成形機(jī)理的研究。目前針對(duì)漸進(jìn)成形的有限元模擬，大都采用平面應(yīng)力殼單元，然而究竟何種單元能夠準(zhǔn)確的反映漸進(jìn)成形的變形模式，還尚未有明確的結(jié)果。另外，由于漸進(jìn)成形加工路徑的復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的數(shù)值模擬方法，耗費(fèi)時(shí)間太長(zhǎng)，無(wú)法體現(xiàn)有限元方法在研究漸進(jìn)成形機(jī)理中的優(yōu)越性。
　　本課題針對(duì)漸進(jìn)成形變形模擬的探究，設(shè)計(jì)了對(duì)照試驗(yàn)，比較了采用實(shí)體單元

2、、厚殼單元、法向應(yīng)力殼單元、平面應(yīng)力殼單元所預(yù)測(cè)的成形力、成形厚度等與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差。并且比較了不同虛擬速度和質(zhì)量縮放系數(shù)對(duì)于模擬結(jié)果的影響，對(duì)于漸進(jìn)成形模型建立提供了參考。
　　通過(guò)研究得到，薄殼單元、厚殼單元和法向應(yīng)力殼單元在預(yù)測(cè)成形力方面具有最佳的精度；在相同的設(shè)置下，法向應(yīng)力殼單元所消耗的計(jì)算時(shí)間是薄殼單元的160％，厚殼單元是薄殼單元的210%；在質(zhì)量縮放系數(shù)為1.2E-5時(shí)，對(duì)于薄殼單元，虛擬速度在200mm/s（或小

3、于）時(shí)具有較好的計(jì)算精度。
　　針對(duì)漸進(jìn)成形數(shù)值模擬時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，本課題提出了一種基于雙網(wǎng)格的選擇單元分裂算法（Selective Element Fission，SEF），用于殼單元的漸進(jìn)成形快速模擬。其中前景網(wǎng)格單元密度可變，用于每步的計(jì)算；背景網(wǎng)格用于計(jì)算單元節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。通過(guò)減少每步模擬所用的單元數(shù)目，減少了總體的計(jì)算時(shí)間。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了程序?qū)崿F(xiàn)該算法，并且通過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法的可行性和穩(wěn)定性。
　　通過(guò)兩