體積成形過程數(shù)值模擬與優(yōu)化技術(shù)及其系統(tǒng)開發(fā)研究.pdf

1、該文針對體積成形過程數(shù)值模擬與優(yōu)化技術(shù)及其系統(tǒng)開發(fā)開展研究,研究和建立一系列保障軟件可靠、自動和實(shí)用的關(guān)鍵技術(shù)和算法,研究和建立基于靈敏度分析的模具優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,開發(fā)集模擬與優(yōu)化功能于一體的金屬體積成形過程仿真系統(tǒng),提升中國自主版權(quán)工程軟件的開發(fā)水平.該文在熱耦合有限元理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)等,在Windows環(huán)境下,以VisualC++、OpenGL、Power Station Fortran等語言為開發(fā)工具,開發(fā)

2、了二維體積成形有限元軟件CASFORM.對動態(tài)邊界條件、溫度邊界條件、流動應(yīng)力模型、數(shù)據(jù)庫管理、軟件的圖形界面和可視化以及軟件的加密和安裝等技術(shù)也進(jìn)行了研究.網(wǎng)格自動生成程序是體積成形有限元軟件的重要組成部分,該文獨(dú)立提出并建立了一種密度控制和區(qū)域分解相結(jié)合的四邊形網(wǎng)格生成方法——區(qū)域分解法.對區(qū)域分解法的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,提出并建立了一系列算法,包括幾何形狀的表示、關(guān)鍵點(diǎn)的確定、網(wǎng)格密度的生成、節(jié)點(diǎn)的生成、邊界單元的生成、剖分準(zhǔn)則、

3、模式匹配、光滑處理和半帶寬優(yōu)化等.該文對體積成形中的鍛造過程優(yōu)化設(shè)計(jì)建模問題進(jìn)行了研究.鍛造過程中的優(yōu)化設(shè)計(jì)建模包括選取合適的設(shè)計(jì)變量,建立目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型,選擇合適的優(yōu)化方法求解數(shù)學(xué)模型.采用有限元靈敏度分析方法,對鍛造過程的預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究.該文還對預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的一些技術(shù)進(jìn)行了研究,針對預(yù)成形模具下模速度為零時(shí),下模形狀在優(yōu)化過程中得不到優(yōu)化的缺點(diǎn),提出了一種能同時(shí)優(yōu)化上下模具形狀的方法;針對程序運(yùn)行時(shí)間長的缺點(diǎn)

4、,提出了一種貯存靈敏度剛度矩陣的方法及減少設(shè)計(jì)變量的方法,大大提高了程序的運(yùn)行速度:提出了一種解決有限元模擬過程中體積損失的補(bǔ)償方法;提出了初始預(yù)成形模具形狀的確定原則和方法;給出了有限元靈敏度分析過程中網(wǎng)格重劃的方法和步驟.該文應(yīng)用現(xiàn)有的組織演變模型,采用有限元靈敏度分析的方法,對鍛造過程中的微觀組織進(jìn)行了模擬和優(yōu)化設(shè)計(jì).首次以變形結(jié)束時(shí)的晶粒尺寸分布均勻性為目標(biāo),采用每個(gè)單元的晶粒尺寸與平均晶粒尺寸之差的平方和作為目標(biāo)函數(shù),對鍛造過