面向精沖數(shù)值模擬的自適應四邊形網(wǎng)格生成的關鍵技術研究.pdf

1、隨著精沖技術在汽車制造、航空器制造、通用機械等領域越來越廣泛的應用，針對精沖過程的有限元數(shù)值模擬也越來越成為目前精沖應用領域從設計到制造的重要環(huán)節(jié)，而網(wǎng)格剖分是精沖成形有限元分析的關鍵技術之一。由于精沖成形過程復雜，是一種大位移、大轉動以及大應變的塑性加工過程，為了在保證計算精度的情況下減少計算量，必須采用自適應網(wǎng)格技術，所以該項技術也是當前有限元技術研究的熱點內(nèi)容之一。本文針對精沖成形的工藝特點，對精沖成形中的有限元網(wǎng)格生成技術作了較

2、為深入和系統(tǒng)的研究，提出了一套適用于精沖成形有限元分析的自適應四邊形網(wǎng)格生成算法，并編制了相應的網(wǎng)格剖分程序。本文所做的工作主要有以下幾個方面： 將鋪路法(Paving)和二分法(Looping)相結合，提出了改進的二分法。本文結合鋪路法和二分法，對規(guī)則及不規(guī)則二維幾何域提出了一套改進的四邊形網(wǎng)格剖分算法。它的基本原理是在幾何區(qū)域邊界使用鋪路法，區(qū)域內(nèi)部使用二分法，該方法不但充分利用鋪路法邊界網(wǎng)格單元形狀規(guī)整、質量好及二分法幾何

3、適應性強、速度快、內(nèi)部網(wǎng)格質量好等優(yōu)點；同時又對原算法中的不足之處進行修正和改進，解決了原算法在狹窄幾何區(qū)域內(nèi)發(fā)生網(wǎng)格相交，造成網(wǎng)格剖分失敗的問題；改進了原二分法中最優(yōu)分割線上新生成節(jié)點數(shù)目確定及布局的計算方法；最后嘗試性地使用鋪路法生成兩層邊界單元，以驗證生成兩層邊界單元層是否比生成一層邊界單元層更有助于提高邊界網(wǎng)格的剖分質量。 邊界自適應及人工指定區(qū)域的網(wǎng)格細分。本文較深入地研究了網(wǎng)格自適應算法及四邊形網(wǎng)格細分方法，同時又結

4、合精沖局部大變形的工藝特點以及本文使用的四邊形網(wǎng)格剖分算法，采用逐點插入法實現(xiàn)了網(wǎng)格的邊界自適應，最后使用Wada等提出的四邊形網(wǎng)格細分方法對指定幾何區(qū)域內(nèi)的四邊形網(wǎng)格進行了細分。 提出了適用于變密度有限元網(wǎng)格的光順算法。針對現(xiàn)有網(wǎng)格光順算法如Laplace算法等，在光順過程中往往會使網(wǎng)格“局部均勻化”，改變網(wǎng)格單元大小梯度的弊端。本文基于Giuliani算法思想，去除原算法中平均高度及平均底邊使單元大小趨向平均化的影響，提出了