三维全六面体网格自适应加密技术

工程数值模拟中有限元三维六面体网格自适应剖分技术是目前研究的热点之一.模型网格的生成与其几何拓扑特征和物理特性有直接关系,为更真实地反映几何形体的外部特征,提高有限元分析的精度和效率,在曲率变化较大和有应力集中的局部区域应对网格加密剖分.文章提出了一种改进的栅格法-零厚度表层法,能够自动生成全六面体基础网格,研究给出了一套新的简单有效的模板,实现了三维全六面体网格的局部协调加密,并给出了相应的数据结构和算法的实现步骤.实例表明,该算法实用性强,效果良好.     

金属塑性成形三维六面体网格自适应生成技术及应用

有限元网格模型的质量是决定塑性成形有限元模拟结果的精度和可靠度的关键因素之一。文章提出了基于实体模型几何特征六面体网格自适应生成算法,在表面曲率较大和厚度较小的区域实现局部加密;提出了穿插法边界拟合方法,避免特征边界点的反复搜索,提高有限元网格生成的效率,实现网格与实体模型表面精确拟合。几个复杂几何模型的网格自动划分结果,验证了该算法的实用性和有效性。     

板料成形中有限元网格自适应细分和动态聚合的实现

根据自适应网格加密方的要求，提出并实现了三角形单元网格的自适应加密算法。同时，为了减小计算量和数据量，提出并实现了三角形单元的动态聚合算法。提出基于几何特征的空间网格自适应加密和动态聚合的判据，并实现了空间三角形单元网格的自适应加密和动态聚合。     

板料成形有限元模拟中自适应三角形网格的研究

针对非规则几何区域的有限元网格剖分,提出了栅格法与推进法结合的新的三角形自适应剖分算法、三角形单元网格的动态自适应加密和聚合算法和基于板料模具穿透量的加密判据和基于法矢量的聚合判据,实现了空间三角形单元网格的划分、自适应加密、动态聚合和重划分.     

栅格法三维六面体网格自动生成算法与优化

提出了以栅格法六面体网格生成为基础方法,基于实体模型几何特征的六面体网格自适应生成算法,首先对模型进行识别,根据实体模型几何特征建立加密源点信息场,并进行相容性控制,采用栅格法生成核心网格,然后进行核心网格与模型边界的拟合,为克服该方法在实体模型表面网格质量较差的缺点,采用节点位置平滑和拓扑关系优化对网格质量进行优化,生成质量较高的六面体网格。网格划分实例表明,该方法实用性强,效果良好。     

不锈钢焊接温度场的三维数值模拟

分别详细分析了焊接热源的三种计算模型即高斯热源模型、双椭圆高斯热源模型及双椭球热源模型的数学表达式与物理特点。利用三维有限元网格划分技术，对工件进行网格划分，并采用网格自适应技术对焊缝金属的网格进行自动加密与生成，为缩短焊接过程数值模拟时间创造了条件。在此基础上又对其中两种焊接热源模型所建立的温度场进行了计算，得到了不锈钢SUS310材料温度场的分布规律，研究了各种参数对温度场分布的影响，并与工艺试验结果进行了比较，提出了适合三维有限元分析的最佳焊接热源模型。     

基于模型特征的新型有限元网格划分方法研究

开孔构件的开孔形式各异,增加了其网格划分难度.另外,全六面体网格划分一直是有限元网格划分中的难点之一,实现开孔构件的全六面体网格划分具有重要的现实意义.文章基于开孔实体的参数化特征模型思想,提出了一种非自由边界分割有限元网格划分方法,可以针对开孔实体的几何特征和力学特征,对多种类型的开孔构件进行全六面体网格划分,生成的网格质量均匀、局部加密方便且疏密过渡合理.经实例应用表明,此种网格划分方法具有通用性强、简单、实用、高效等特点.     

复杂铸造工艺装配体有限元网格划分关键技术研究

铸造CAE技术是预测铸造缺陷、改进铸造工艺的有效方法,但其应用推广仍受到有限元网格划分技术的制约,许多复杂铸造工艺因为无法顺利地生成出合格的有限元网格而不能进行铸造CAE计算分析。本文提出了一种适用于任意复杂铸造工艺的有限元网格生成方法,并详述其中用到的关键技术和方法,包括隐式曲面几何描述方法、有限元网格尺寸智能化计算方法,以及有限元网格自动生成和网格质量优化方法。基于此算法,开发了有限元四面体网格划分前处理模块,能够为复杂铸造工艺的几何模型一键生成合格有限元网格,为铸造CAE技术的进一步推广和应用提供重要的技术保障。     

任意多边形域内四边形有限元网络全自动生成方法

本文提出了一种任意多边形域的四边形有限元网格全自动生成方法，该方法可以生成全部四边形，网格质量较好，速度也比较快。文中介绍了它的基本思想和算法实现，并给出了实例。该方法已用于汽车覆盖件零件等复杂几何开头的有限元网格划分。     

任意多边形域内四边形有限元网格全自动生成方法

本文提出了一种任意多边形域的四边形有限元网格全自动生成方法。该方法可以生成全部四边形，网格质量较好，速度也比较快。文中介绍了它的基本思想和算法实现，并给出了实例。该方法已用于汽车覆盖件零件等复杂几何形状的有限元网格划分。     

基于边界裁剪的初始坯料网格剖分算法

有限元动力显式算法中,初始坯料网格应具有良好的单元形态和尽可能大的最小单元尺寸,否则会严重影响求解计算的精度和速度,而传统二维平面有限元网格剖分算法无法满足动力显式算法对初始坯料网格的特殊要求.本文针对传统剖分算法的不足,提出了基于边界裁剪思想的初始坯料网格生成算法,可以有效保证网格良好的单元形态和最小单元边长要求,不合格单元较传统剖分算法减少40%以上.该算法具有实施简单、计算效率高等特点,并已成功应用于Fastamp软件的冲压成形全工序模拟模块中,取得了良好的应用效果.     

基于三维有限元铸轧工艺模拟及工艺参数优化的Mg-Al合金晶粒细化(英文)

为了获得质量优异的镁合金薄板材并研究铸轧工艺参数对AZ31镁合金薄板材的温度场和热应力场的影响,基于铸轧的对称性采用ANSYS软件建立了三维几何和有限元模型。在ANSYS软件中采用smart-sizing算法进行网格划分。进行了一系列不同工艺参数下的三维温度场和热应力数值模拟。结果表明,随着浇注温度的升高,液相区和液固两相区的长度都增加;随着辊/薄板间接触的对流换热系数的增大,液固两相区的长度减小;随着浇注温度和铸轧速度的提高,两相区的长度增大。将优化的工艺参数(铸造速度2m/min、浇注温度640℃、换热系数15kW/(m2·℃)及水淬)用于镁合金铸轧试验,得到平均晶粒尺寸为50μm的镁合金板坯。三维仿真结果能更好地理解相变区的温度变化和铸轧过程中热裂纹的形成机理,为设计和优化镁合金铸轧的工艺参数提供帮助。     

某发动机齿轮转子的模态分析

利用MSC．MARC有限元计算软件及配套的硬件设备,采用多体接触三维有限元分析模型,在计算时主要考虑螺栓与齿轮、齿轮与齿轮间的接触问题。研究了螺栓过盈配合对齿轮转子模态的影响,以及螺栓个数对此齿轮转子模态的影响。通过比较,分析了特殊齿轮转子在工作过程中的振动特性。结果表明：装配过盈量对转子振动频率影响不大;改变齿轮间的连接方式（增减连接螺栓个数）则对齿轮转子振动频率影响比较大,可以采用不同的连接方式来增大齿轮转子的工作频率带宽度。     

超薄板料多次拉深成形数值模拟关键问题处理

针对超薄板料多次拉深数值模拟中出现的网格翘曲和质量增大过大问题,从有限元理论基础和材料厚度的特点出发,指出薄板多次拉深成形仿真过程中应注意的几个关键技术问题:单元大小、单元法向之间夹角、单元厚度、质量缩放因子.并通过钢笔外壳多次拉深实例说明,及时修改自适应划分网格参数可以避免网格翘曲,随着网格变小要相应调整质量缩放因子以降低虚拟惯性力.     

三维槽型重车削刀片有限元模拟仿真与试验研究

以热力耦合和温度场模型、材料本构关系及断裂准则等数学模型为理论基础,采用人工加密网格和软件自划分网格两种不同的方法,对自行开发的硬质合金三维复杂槽形重车削刀片的切削过程进行了有限元模拟仿真,并对仿真结果进行了试验验证。研究结果表明:在不同的切削条件下,采用人工加密网格,主切削力的仿真精度在14%～20%左右,而采用软件自划分网格,主切削力的仿真精度达到30%以上;另外,温度方面的仿真,采用人工加密网格比软件自划分网格的仿真结果更符合金属切削原理中切削温度的相关理论。故对重型刀片进行有限元分析时,采用人工加密网格的方法更有利于定性分析和找到刀片优化设计的正确方向。     

偏心件旋压成形数值模拟网格自适应技术的研究

为提高旋压成形数值模拟的计算效率和精度,对偏心管件缩径旋压成形数值模拟网格自适应技术进行了研究。通过有限元数值模拟软件MARC建立了偏心件三旋轮缩径旋压成形的有限元模型;基于MARC软件的UADAPBOX接口,采用箱盒准则,利用二次开发所获得的子程序来控制箱盒区域的运动,实现了成形模拟过程中的网格加密以及加密网格完全可逆等关键技术;对比了采用与未采用自适应技术的等效应变、外层网格扭转、轴向伸长量以及计算效率的变化。结果表明:采用自适应完全可逆技术可以在保证计算精度的前提下,大大缩短了计算时间,提高计算效率近3倍。     

新型6300kN模锻液压机结构有限元分析及优化

利用ANSYS软件中的APDL语言对6300kN液压机组合机架进行三维几何建模,并根据机架的力学模型建立有限元模型,进行组合机架的有限元分析及侧梁结构化设计。对组合机架进行静态有限元分析,得到机架的应力和位移分布规律,对机架的刚度和强度进行了校核。通过对组合机架进行模态分析,得到机架的前10阶的固有频率与相应振型,确保机架的动态特征符合设计要求。根据有限元分析结果,编制相关程序对侧梁结构进行优化,获得理想的结构参数,达到轻量化的目标。