十定轴多工位模锻成形的三维有限元仿真

通过使用集成化技术,把ＣＡＤ系统和塑性成形有限元求解系统集成在一起,成功地解决了体积成形三维有限元仿真中的复杂三维模具几何建模、六面体网格划分及再划分、六面体网格质量优化和复杂三维模具／工件间的动态接触处理等关键技术难点,并建立了通用的功能完善的体积成形三维有限元仿真系统Ｆｏｒｍｉｎｇ３．使用Ｆｏｒｍｉｎｇ３对实际生产中的复杂锻件的多工位成形过程进行了三维有限元仿真,从而掌握了该锻件的成形规律,同     

复杂汽车锻件多工位成形的CAE分析

对利用三维刚塑性／刚粘塑性有限元分析复杂零件多工位体积成形的技术难点：三维速度奇异点的处理;三维模具几何信息的有效、精确、全面化描述;多工位成形时的信息传递;自由锻成形中特殊工艺三维有限元仿真的工步分解等进行了研究和解决．利用自行开发的三维体积成形仿真系统Ｆｏｒｍｉｎｇ３实现了对实际生产中未经简化的曲轴多工位成形过程的ＣＡＥ分析．从分析结果得到了曲轴多工位成形的金属流动规律,对合理制定其成形工艺作出了建议．     

约束方程的分区网格划分法

在有限元中．把形状复杂的模型划分成四边形或六面体网格,一直以来都是一个很难解决的问题．利用约束方程进行分区网格划分,把一个模型分成多个形状规则的小区域并对其进行映像网格划分,然后使用约束方程,把相邻区域相接面上的单元节点联系起来．解决对复杂模型进行网格划分时很难划分出理想网格的同腰．并对不同的小区域进行网格密度控制．     

复杂盘饼类锻件等温精密塑性成形数字化设计

以铝合金环形座锻件为例,采用数字化技术进行了复杂盘饼类锻件等温精密成形工艺及模具的设计,实现了模具设计制造的一体化,提高了模具的设计质量和加工精度,缩短了模具设计和制造的周期,降低了生产成本．通过有限元模拟和实验相结合,分析了复杂盘饼类锻件成形时的金属流动规律,研究了成形方案对成形质量的影响,并采用优化工艺获得了尺寸精度高、质量合格的7A09铝合金复杂盘饼类锻件．研究结果表明,采用反挤变形方式可以控制金属的径向流动速度,能有效地防止复杂盘饼类铝合金锻件的折叠缺陷．     

基于曲面偏置的六面体有限元网格再划分算法

根据曲面偏置理论 ,提出一种有效的六面体网格再划分方法 ,并研究了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 .     

基于拓扑分割的泵叶轮六面体网格划分方法

叶轮是泵设备的核心零部件之一,关系着泵设备运行的稳定性与安全性;为提高叶轮数值模拟试验的精度与求解效率,提出了一种基于拓扑分割的泵叶轮全六面体网格划分方法;首先进行物理三维模型的拓扑结构理论分析,获取模型的拓扑分割方法;其次研究基于映射理论的六面体网格生成方法,获得虚拟计算域模型;然后优化网格质量并进行网格规模控制;最后以泵叶轮为例,开展全六面体有限元网格划分,并利用ANSYS仿真软件,验证叶轮全六面体有限元网格划分方法的合理性;研究结果表明:叶轮全六面体网格模型具有网格质量高、抗畸变能力强、规模数量小、求解效率快等特点。     

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。     

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．     

叶片精锻三维刚粘塑性热力耦合有限元模拟系统

采用基于边界构形的内缩法,实现了三维畸变网格的重新划分;提出了初矢修正法对触模节点的位置进行修正,解决了由于离散的模具网格的法矢不连续造成的“死锁”问题;采用准静态迭代法简化了速度场和温度场耦合计算过程;特别是针对减速因子β的选取,建立了适用于三维复杂成形过程刚粘塑性罚函数法有限元三次因子法的计算公式,并结合进退搜索法提出了改进的三次因子快速算法,提高了模拟计算效率和稳定性,在此基础之上,开发了面向叶片精锻过程的三维刚粘塑性热力耦合有限元模拟分析系统(3D-CTM),系统的可靠性得到了圆柱体镦粗的验证．对单榫头叶片精锻过程的模拟分析结果表明,3D—CTM是模拟分析叶片精锻过程的可靠工具。     

孔状结构的六面体网格生成方法

针对孔状结构间由于边界曲率变化造成的网格划分困难,提出一种基于映射法的六面体网格划分方法.该方法首先将子域特征投射到统一源面下,对孔状结构进行包络处理并将各子域进行有效连接,然后通过设定子域边界方向找出贯穿路径,计算各子域边界间隔,最后结合超限映射算法实现全六面体有限元网格的划分.实验证明:该方法稳定、可靠,生成的六面体网格质量较高,能够解决不同孔状结构的网格相容问题.     

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．     

体积成形过程的三维刚塑性有限元模拟技术研究

对三维刚塑性有限元数值模拟过程中遇到的若干技术问题提出了有效的处理方法，并建立了相应的软件系统．最后对几种体积成形过程进行了计算机模拟，证明了所提出方法是合理的．     

上机盖模锻过程的数值模拟

采用三维刚塑性有限元法对上机盖模锻过程进行了数值模拟，得到了各主要变形场量的分布及金属流动规律，为合理地确定上机盖模锻工艺方案提供了依据。     

金属板料成形有限元方法中的接触问题算法

接触问题是金属板料成形过程中的重要方面,正确地处理接触问题是板料成形有限元模拟成功的关键环节－ 本文针对动态有限元模型和准静态有限元模型,分别对罚函数法、拉格郎日法和修正刚度法等算法作了讨论,并提出了一种处理简单的板料成形的接触算法     

从动螺旋伞齿轮精密锻造数值仿真

对从动螺旋伞齿轮的精密锻造过程进行三维刚塑性有限元模拟，获得了齿形充填饱满的模拟齿轮锻件及其变形过程，阐述了螺旋伞齿轮精密锻造成形阶段分类和齿形充填模式．铅试件实验从齿轮外形和成形力两方面验证有限元模拟的正确性．根据相似理论，预测出从动螺旋伞齿轮冷精锻成形力50州左右，解释了大截面的螺旋伞齿轮难以冷精锻的原因，提出了从动螺旋伞齿轮精密塑性成形的工艺方案．     

塑性有限元数值模拟的二维及三维网格重划技术

阐述了模拟金属大变形成形所用的塑性有限元二维及三维网格重划技术的理论和实 现方法，包括网格干涉与畸变的判据，网格局部调整与重划的理论与方法，新旧网格节点变形场 量的信息传递方法，以及网格重划技术在金属锻造成形工艺的过程模拟和工序优化设计中的 应用举例，探讨了金属成形数值模拟研究中网格重划技术的研究方向。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢薄板等离子电弧加热弯曲成形的温度场

为获得等离子电弧加热工艺参数和薄板几何尺寸对薄板温度场分布的影响规律,应用有限元方法对1Cr18Ni9Ti不锈钢薄板等离子电弧加热弯曲成形的三维瞬态温度场进行了数值模拟,分析了等离子电弧功率、扫描速度、薄板厚度以及冷却条件等对等离子电弧成形温度场的影响特性.结果表明:1Cr18Ni9Ti不锈钢薄板的弯曲角度随着等离子电弧功率的增加而增加,最佳扫描速度下薄板厚度方向温度梯度达到最大.改变温度梯度可以达到控制变形的目的.     

高温纵向压印过程的有限元热力耦合分析

利用作者开发的用于模拟二维（包括平面变形和轴对称变形）金属热塑性成形过程的有限元分析系统Ｓ－ＦＯＲＧＥ，对转子钢（２５Ｃｒ２Ｎｉ４ＭｏＶ）方坯高温纵向压印实验过程进行模拟，给出了模拟结果，并与实验结果进行对比，说明了Ｓ－ＦＯＲＧＥ系统的有效性。     

多道次辊弯成形数值模拟技术

利用ABAQUS软件对多道次辊弯成形数值模拟技术进行了研究.基于动力显式算法,采用引导板带动板料进入轧辊的模拟方式,建立开口类型钢多道次辊弯成形的有限元模型.重点分析了多道次模拟中,模型建立、单元选择、边界条件、虚拟成形速度、加载曲线、摩擦模型和回弹等关键问题,提出了适合于多道次辊弯成形分析的数值模拟方法.通过模拟外卷边槽钢的12道次辊弯成形过程,验证了方法的有效性.