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)合計算機圖形學和數(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)鍵點的確定、網(wǎng)格密度的生成、節(jié)點的生成、邊界單元的生成、剖分準則、

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)計建模問題進行了研究.鍛造過程中的優(yōu)化設(shè)計建模包括選取合適的設(shè)計變量,建立目標函數(shù)的數(shù)學模型,選擇合適的優(yōu)化方法求解數(shù)學模型.采用有限元靈敏度分析方法,對鍛造過程的預成形優(yōu)化設(shè)計方法進行了研究.該文還對預成形優(yōu)化設(shè)計理論的一些技術(shù)進行了研究,針對預成形模具下模速度為零時,下模形狀在優(yōu)化過程中得不到優(yōu)化的缺點,提出了一種能同時優(yōu)化上下模具形狀的方法;針對程序運行時間長的缺點

4、,提出了一種貯存靈敏度剛度矩陣的方法及減少設(shè)計變量的方法,大大提高了程序的運行速度:提出了一種解決有限元模擬過程中體積損失的補償方法;提出了初始預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行了模擬和優(yōu)化設(shè)計.首次以變形結(jié)束時的晶粒尺寸分布均勻性為目標,采用每個單元的晶粒尺寸與平均晶粒尺寸之差的平方和作為目標函數(shù),對鍛造過