薄壁铝型材挤压有限体积分步模拟

建立了铝型材挤压成形有限体积法分步模拟系统．研究了有限体积分步求解方法关键技术，实现了各分步有限体积模拟系统的数据传递和信息继承．在每一分步计算中，占用相对较少的计算机资源，可划分更为细致的有限体积网络．利用该方法成功地模拟了薄壁类铝型材挤压成形过程，并对成形中应力、应变及温度场分布的演化进行了分析．研究结果表明，有限体积分步法是模拟薄壁类铝型材挤压成形过程的有效方法．     

复杂铝型材挤压成形有限体积仿真

根据型材挤压成形属于特大变形、热-力耦合、坯料头部存在变形死区等特点，采用欧拉描述有限体积法(FVM)模拟了3级复杂型材的挤压成形过程，避免了传统刚塑性有限元法无法模拟变形死区，拉格朗日描述有限变形弹塑性有限元法难以重划特大变形网格等难题．模拟过程中，采用欧拉描述FVM仿真坏料流动，采用拉格朗日描述有限元法仿真模具变形和应力，采用显式动态接触算法仿真坏料与模具之间的相互作用．确定了兼顾仿真精度和速度的有限体积网格的最小尺寸和单元最大数量，提高了计算效率；建立了6063-T5铝合金在不同变形温度下的系列热-本构-摩擦模型，获得了金属流动、力能、温度、密度变化分布．为工艺和模具参数优化提供了依据．     

导热问题中4种有限体积方案对比

为研究平面导热问题中常用的3种有限体积方案(FVM2、FVM3、FVM4)和新提出的方案(FVM1)的精度差异问题.采用理论推导和实例验证的方法,对解算区域进行三角形网格划分,建立了平面导热问题有限体积法数学模型,推导出了有限体积法解决平面温度场问题的线性方程组,分析了各种有限体积法方案以及有限单元法计算公式的类似性和公式中参数的差异.编制了数值计算软件,结合特例,解算出不同有限体积方案的温度分布,并与理论解进行了对比.研究结果表明:方案FVM1与FEM精度相同,且与理论值基本一致,为最优方案.在不考虑第三类边界情况下,FVM4的精度也与FEM精度相同.该结果对工程计算数值模拟有一定的参考价值.     

弹性力学中三种有限体积法方案的对比

为了研究弹性力学中三种典型的有限体积法方案(FVM1,FVM2和FVM3)的精度差异问题,采用理论推导和算例验证的方法,建立了基于有限体积法原理的力平衡积分方程,利用三角形网格进行离散化,在计算出内部单元和边界单元对力平衡贡献的基础上,对每一种有限体积法方案确立了与有限单元法方案(FEM)刚度方程组相类似的线性方程组,对比所建立的各个方程组的待定系数.结果表明:方案FVM2与FEM精度相同,即为最优方案;在不考虑集中力的情况下,方案FVM3的精度也与FEM相同.最后以一个数值算例,对这三种有限体积法方案进行了对比分析,验证了上述分析.该结果对工程计算数值模拟具有一定的参考价值和指导意义.     

金属塑性成形过程仿真的网格再划分技术研究

针对金属塑性成形过程数值仿真技术的重要环节──有限元网格再划分技术进行了深入地研究．提出了一种全自动４节点四边形网格生成方法，就再划分技术中的一系列算法和技术处理方法进行了详尽的分析，并将这种再划分技术用于模锻成形过程的数值模拟．     

非稳态导热问题有限体积法

为了研究非稳态导热问题中的常用有限体积方案(FVM1)和新提出的有限体积方案(FVM2)的精度差异问题,采用理论推导和实例验证的方法,建立基于有限体积法原理的热平衡积分方程,利用矩形网格进行离散化,建立了平面非稳态热传导问题有限体积法数学模型,推导出与有限单元法(FEM)方案相类似的线性方程组,对比分析所建立的各个方程组中参数的差异.研究结果表明:方案FVM2与FEM精度相同,为较优方案.最后结合一个典型实例,用VB编制了数值计算软件,对比分析这两种方案,验证了上述结果.该结果对工程计算数值模拟有一定的参考价值.     

基于知识的铝型材挤压模具集成设计系统

提出了基于知识的铝型材挤压模具集成系统的框架，研究了事例推理技术(CBR)在铝型材挤压总体事例建模中的实现以及面向铝型材挤压成形过程的仿真方法．总结了集成知识模型中的几何处理技术，提出了基于CAD平台进行几何处理的基本原理并建立了相应的原型系统．     

薄壁铝型材挤压成形的一种有效模拟方法

基于大变形弹塑性有限元理论和有限体积法基本原理，建立了金属塑性成形的弹塑性UL有限元列式以及塑性流动中的有限体积控制方程．提出了有限元模拟系统到有限体积模拟系统的数据传递和信息继承方法。建立了铝型材挤压成形有限元/有限体积法复合模拟系统，对铝型材挤压过程进行了数值模拟，预示金属在成形中的塑性变形行为，从而为模具设计及工艺参数选取提供理论依据．     

基于CAD建模和有限元方法的三维中子扩散程序

有限元方法(finite element method,FEM)适应于复杂几何问题的数值计算,但目前反应堆物理有限元程序所采用的前处理(即几何建模和网格划分)方法繁琐抽象,较难应用于高维复杂结构。该文通过采用计算机辅助设计(computer aided design,CAD)商业软件GAMBIT进行可视化自动建模和网格划分,并应用于自主开发的有限元三维中子扩散程序FEMND,实现了对高维复杂堆芯的直接准确模拟。该程序系统对二维和三维几何分别采用非结构三角形和四面体网格划分,采用不完全LU分解预优共轭梯度法求解代数方程组,可处理临界和含外源问题。通过多个理论模型和基准问题验证了程序的可靠性和正确性,表明有限元方法与CAD前处理相结合,可以充分发挥有限元方法的优势,实现对复杂结构堆芯的有效模拟。     

基于曲面偏置的六面体有限元网格划分算法

根据曲面偏置理论，提出一种有效的同体网格再划分方法，并研究具体 实现中的若干关键技术和特殊问题的处理方法。该方法由表及里，逐层生成六面体单元，所生成的表层单元质量明显优于内部的单元，基于提出的算法建立了六面体网格再划分原型系统，并给出了几个算例。结果表明，所提出的算法是可靠的，适用于任何形状复杂的金属塑性成形过程数值模拟中的六面体网格再划分。     

有限体积法仿真金属塑性成形的基本理论

基于有限体积和塑性成形基本理论，推导出金属塑性成形的有限体积质量方程、动量方程、能量方程等控制方程，给出有限体积单元的速度分量和温度关于时间的微分方程，并提出了求解成形体的速度、温度、应变速率和应力等物理场量的计算方法。从而建立起了用有限体积法对金属塑性成形进行数值模拟的基本理论体系。     

采用无网格伽辽金法求解电容层析成像正问题

由于有限元法求解电容层析成像正问题的计算准备及后处理非常费时，对正问题的三维求解造成了瓶颈，为此，提出采用无网格伽辽金法求解电容层析成像正问题，获得正问题的弱变分形式，并用拉格朗日乘子法施加边界条件，从而得到数值解．在同样的仿真条件下，2种方法的计算时间分别为14．046S和5．078S．对5种典型流型进行仿真，结果表明，2种方法计算结果的最大相对误差为2．25％．因此，无网格伽辽金法与有限元法具有相当的精度，且计算速度有较大提高．     

有限体积法仿真金属塑性成形的关键技术

基于有限体积基本原理，对有限体积法模拟金属塑性成形中初始边值条件的生成、材料变形行为的动态跟踪描述、动态边界条件的处理等技术进行了详细的研究。探讨了有限体积网络体系的建立、模具及工件几何外形的描述、初始速度边界条件的获取以及摩擦边界条件的施加等问题，提出了表述变形体物理场量和跟踪描述变形体边界的技术路线，同时给出了选取时间加载步长以及处理动态接触约束条件的技术处理方法。从而有效地解决了有限体积法仿真金属塑性成形的关键技术问题。     

LD11铝合金活塞裙锻造成形坯料工艺

LD11铝合金活塞裙由于形状复杂、含硅最高,非常难以成形,成形过程中,坯料的形状直接影响产品的质量。因此,坯料形状的选择,一直是该类活塞裙成形的技术难点,首先从理论上对圆柱形的锥台形两种不同形状的坯料在成形过程中金属的流动行为进行了分析,初步了解了它们各自的变形特点,然后采用有限元方法,对圆柱形和锥台形两种坯料的成形过程进行对比模拟,进一步得到了它们在成形过程中速度场、应变场和金属纤维流线的分布规律,通过分析这些场量的不同分布对产品质量所产生的影响,初步选择了活塞裙成形的坯料工艺方案。最后,根据所选的方案进行实物锻造,得到了形状、尺寸和内部质量都比较理想的产品,采用这种理论分析、有限元模拟和实物锻造相结合的方法,不但确定了LD11铝合金活塞裙锻造成成形的坯料工艺方案,同时也说明了它是制订塑性加工工艺的一条良好技术路线。     

主动约束层阻尼杆结构纵振的多层谱有限元法

针对主动约束层阻尼(ACLD)覆盖的杆结构的纵向振动，采用一种新型的多层谱有限元法(MLSFEM)进行研究．该方法能避开使用谱有限元法(SFEM)须求解带未知参数的高阶特征方程以形成动力形状函数的困难，同时又保留SFEM仅用很少单元却精度高的优点，采用MLSFEM的典型算例表明，该方法比有限元法(FEM)更有效、精确．此外，研究了不同控制策略对悬臂ACLD杆结构频响函数的影响。     

基于不同减薄量的纵向内筋薄壁筒反向滚珠旋压分析

采用反向滚珠旋压制造带有纵向内筋的薄壁筒形件.将刚塑性有限元与工艺实验相结合,被应用于分析在不同壁厚减薄量下带有纵向内筋薄壁筒形件反向滚珠旋压成形.有限元模拟结果和实验结果都表明内筋的高度随着壁厚减薄量的增加而增加,但在模拟结果与实验结果之间存在着大约10%的误差.有限元模拟的应变等值线图表明在筒壁变形区的径向应变和内筋变形区的切向应变有助于内筋的成形.轴向旋压力有限元预测结果表明较大的壁厚减薄量导致了轴向旋压力的增加,同时也导致了旋压件表面金属材料的非稳定流动.     

汽车联轴节壳体挤压成形过程三维有限元数值模拟

针对汽车联轴节壳体温挤压成形过程,采用三维刚－粘塑性有限元法进行了热力耦合数值模拟以揭示金属的塑性变形行为,从而为模具设计及工艺制订提供理论依据．通过有限元模拟,给出了汽车联轴节壳体三维温挤压成形过程的金属塑性流动模式和详尽的应力、应变及温度分布,并分析了成形物理场分布与变形的外部条件之间的关系．同时也对三维塑性变形的有限元技术处理方法（如：模具的几何描述及变形体的离散化、三维动态边界接触问题）进行了探讨．