一、金属塑性成形有限元六面体网格自动生成方法及优化技术（论文文献综述）
刘安[1]（2021）在《高强铝合金搅拌摩擦焊时效成形集成模拟研究》文中指出高强铝合金强度高、密度小、加工性能好,大型飞机通常利用高强铝合金通过时效成形来制造飞机的机翼、壁板和蒙皮。这类壁板、壁板零件一般尺寸较大,对制造与运输装备要求较高。如果采用焊接拼板作为时效成形的板材原料,则可以显着减小原材料尺寸。搅拌摩擦焊是一种通过搅拌头摩擦产热实现连接的新型非熔化焊接方法,其焊接变形小、残余应力小,非常适合于铝合金材料的连接工艺。因此,本文预探索搅拌摩擦焊与时效成形连续工艺过程,首先开展了高强铝合金搅拌摩擦焊与时效成形集成模拟研究。目前这项研究尚处于探索阶段,搅拌摩擦焊与时效成形集成研究报道较少。搅拌摩擦焊数值模拟方面,搅拌摩擦焊热源模型建模时尚存在热源模型参数不确定问题;时效成形数值模拟方面,尚缺少考虑焊接残余应力与二相粒子相互影响关系的蠕变模型。且在搅拌摩擦焊与时效成形集成模拟研究中,尚未见时效温度和时间对蠕变应变及焊接残余应力的影响。基于上述,本文进行以下研究。基于搅拌摩擦焊产热原理,建立高强铝合金搅拌摩擦焊体热源模型,确定了体热源模型在工件模型的热流密度作用几何参数,并针对其中不确定性的参数,进行参数影响规律研究。在此基础上,通过高强铝合金搅拌摩擦焊实例的温度场校核了热源模型不确定性参数,获得了准确的搅拌摩擦焊体热源模型。建立搅拌摩擦焊热-力耦合有限元模型,通过随温度变化材料模型、搅拌针下压力以及热源模型,实现了高强铝合金搅拌摩擦焊的焊接残余应力与变形模拟。并利用焊接残余应力的试验与数值模拟对比结果,验证了体热源模型在热-力耦合模型的准确性。建立高强铝合金应力与二相粒子互相影响的蠕变有限元模型。该模型考虑了焊接残余应力对析出物演化的影响,初始应力和预应变对应力松弛的影响,以及微观组织、强度、应力松弛之间的联系。进一步通过微分方程离散和编程,成功开发了可用于时效成形数值模拟的子程序,并用于搅拌摩擦焊和时效成形的集成模拟。基于搅拌摩擦焊热源模型、热-力耦合数值模型、时效成形蠕变模型,建立了搅拌摩擦焊与时效成形集成有限元模型,成功实现了搅拌摩擦焊与时效成形集成模拟,通过搅拌摩擦焊与时效成形实例的回弹实验与模拟数据对比,验证了本研究集成模型。在此基础上,研究了时效时间、时效温度对蠕变应变和应力的影响。开展了搅拌摩擦焊与时效成形集成自动模拟系统研究,开发了搅拌摩擦焊平板工件过渡六面体网格划分、时效成形蠕变模型自动建模等系统功能,并基于VS,Fortran和Python等程序设计开发搅拌摩擦焊与时效成形集成自动模拟系统。
张鹏[2]（2020）在《SLM成形Ti-6Al-4V零件低周疲劳和滚动接触疲劳性能研究》文中指出Ti-6Al-4V作为工业应用中最重要的钛合金之一,因其密度低、强度高、耐腐蚀性强和生物相容性好的特点,被广泛应用于航空航天、海洋工程、汽车、能源、化工和生物医药等领域。选择性激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）增材制造技术,通过逐层叠加材料直接成形近净形金属零件,无需考虑刀具、模具和工装夹具的限制,具有成形传统制造方式无法加工的复杂形状Ti-6Al-4V零件的潜力。但激光快速熔化和冷却的特殊制造工艺使得SLM成形Ti-6Al-4V零件与传统方式制造的零件存在性能差异。疲劳性能对机械零件的使用寿命和服役可靠性有重要的影响。目前针对SLM成形Ti-6Al-4V的研究主要集中在静载和高周疲劳（High Cycle Fatigue,HCF）载荷下的材料性能方面,对低周疲劳（Low Cycle Fatigue,LCF）和滚动接触疲劳（Rolling Contact Fatigue,RCF）性能的研究较少,而材料在接近或超过其屈服强度的循环应力或者循环接触应力作用下会产生低周疲劳失效或滚动接触疲劳失效。因此,本课题开展SLM成形Ti-6Al-4V零件低周疲劳和滚动接触疲劳性能研究。论文的主要研究内容如下:（1）研究不同应变幅水平下SLM成形Ti-6Al-4V打印态和退火态低周疲劳性能及失效机制。采用循环应力应变迟滞回线和应力幅变化曲线分析其循环软化特性。采用循环Ramberg-Osgood和Basquin-Coffin-Manson模型分析其循环应力-应变和应变-寿命关系,得到SLM成形Ti-6Al-4V的低周疲劳性能参数。采用扫描电子显微镜（SEM）观察疲劳断口形貌,分析低周疲劳失效机制。疲劳寿命实验结果对比分析表明:SLM打印态表现出与锻造件相当的低周疲劳性能,退火处理后寿命减少。（2）SLM成形Ti-6Al-4V低周疲劳损伤模型研究。基于弹塑性本构理论、连续损伤力学以及SLM成形Ti-6Al-4V的低周疲劳实验数据,标定SLM成形Ti-6Al-4V的混合强化本构模型和连续损伤模型材料参数,建立混合强化本构和低周疲劳损伤综合有限元模型,分析SLM成形实体材料低周疲劳弹塑性行为,研究其疲劳损伤演化和失效规律。结果表明在不同应变幅水平下,应力-应变迟滞回线和疲劳寿命的仿真结果与实验结果具有较好的一致性,证明建立的有限元模型能够合理描述SLM成形Ti-6Al-4V零件在不同应变水平低周疲劳载荷下的应力应变行为,并可预测其疲劳寿命。（3）SLM成形Ti-6Al-4V多孔结构低周疲劳性能研究。采用三周期极小曲面（Triply Periodic Minimal Surface,TPMS）法设计Gyroid和Diamond多孔结构,并在SLM成形Ti-6Al-4V合金混合强化本构模型和连续损伤模型的基础上,建立TPMS多孔结构低周疲劳分析有限元模型,研究多孔结构在低周疲劳载荷下的应力-应变行为和损伤失效规律,对比分析相同体积分数下不同的单元晶胞类型对多孔结构低周疲劳性能的影响,研究发现Diamond多孔结构疲劳载荷下的应力分布更加均匀,具有更高的低周疲劳抗性。（4）提出SLM成形零件低周疲劳约束拓扑优化结构设计方法。基于低周疲劳损伤分析局部应力-应变法和SIMP插值模型疲劳约束拓扑优化理论以及SLM成形材料的低周疲劳性能参数,建立SLM成形零件低周疲劳约束拓扑优化设计流程,并对设计步骤进行详细阐述,实现SLM成形零件低周疲劳载荷下的结构优化设计。以铰链支架零件为例进行结构优化设计,验证SLM成形零件低周疲劳约束拓扑优化结构设计方法的有效性。（5）研究不同后处理条件下SLM成形Ti-6Al-4V的滚动接触疲劳性能。基于摩擦磨损理论和接触力学,分析不同的表面特性对SLM成形件滚动接触疲劳性能的影响,并与锻造Ti-6Al-4V件的实验结果作对比分析。结果表明,SLM成形Ti-6Al-4V的滚动接触疲劳性能优于锻造件,在抛光和退火处理后性能得到增强。采用光学显微镜观察分析失效磨损表面,研究发现表面和次表面缺陷是滚动接触疲劳裂纹萌生的主要原因,残余应力加剧了疲劳裂纹的扩展。
李宗旺[3]（2020）在《基于Abaqus的二维切削仿真局部网格动态细化及前处理关键技术研究》文中认为随着计算机技术的发展,有限元法在科学研究和工程应用领域正发挥着越来越重要的作用。有限元法的首要任务是进行模型离散,也就是有限元网格的生成,而作为一种近似的数值模拟方法,其分析结果与理论解的逼近程度依赖于单元数目、单元形状、节点位置等诸多因素,合理的网格能够在很大程度上提高有限元计算结果的精度。随着网格节点数量的增加,尽管能使求解的精度提高,但也会造成计算时间和资源的增加,而在实际仿真当中,人们仅需要在关注的区域,例如应力梯度较大的区域设置较为密集的网格即可。局部网格动态细化技术就是通过对网格区域进行筛选,动态地对局部区域的网格进行细化工作,最终能够在较短的时间内获得相对精确的结果。金属切削加工是一个热力耦合作用下具有非常复杂的几何非线性特征的大变形过程,在采用有限元仿真的方式进行金属切削过程的模拟时,需要关注的往往是刀尖附近的区域。因此,本文针对刀尖附近的网格进行了筛选,并对该区域的网格进行加密处理,同时对粗细间网格的物理场进行传递,完成了基于Abaqus有限元仿真软件局部网格动态细化技术的二次开发,在保证了仿真精度的同时,显着地减少了仿真所需要的时间。本文主要研究了以下内容:（1）针对在Abaqus中如何应用局部网格动态细化技术,提出了三个关键问题:细化区域的确定、细化方式及过渡方式的选择、物理场的传递,并针对这三个问题,提出了相应的解决方案,最终利用Python语言完成了网格区域筛选算法、网格细化过渡算法以及物理场传递算法的脚本程序编写。（2）基于Abaqus仿真软件与上述研究成果,将局部网格动态细化技术应用到了二维切削仿真当中,并进行了钛合金Ti6Al4V的正交车削试验,在相同的切削参数下,对采用了局部网格动态细化技术的有限元仿真模型精度进行了验证,同时对不同网格密度的有限元模型进行了计算效率上定量的对比分析,相比于全局网格细化的方式,计算效率提高了210%。（3）基于Abaqus中Plug-ins插件程序,采用Python语言对二维切削仿真进行参数化建模,通过对内核程序的编写并对关键字进行定义,完成了不同参数下二维切削模型的快速建模过程,包括刀具工件几何模型的建立以及网格划分、工件材料的确定以及切削参数的设定等,节省了有限元仿真中前处理所消耗的时间。
张晶飞[4]（2019）在《Delaunay网格剖分算法研究及其在动态大变形问题中的应用》文中研究指明各种计算方法的提出和计算机技术的迅速发展极大地促进了有限元方法的完善和应用。同时,各种有限元软件应运而生,这些都极大地方便了工业生产。网格生成技术就是其中的一个重要环节。众所周知在利用有限元方法进行数值分析之前需要对分析模型进行网格划分。因此关于有限元网格划分算法的研究和实现就显的至关重要。首先,论文对二维、三维Delaunay网格生成相关理论、算法进行详细分析,并对传统算法进行改进或提出了新的网格生成策略,以达到更加满意的剖分结果。其次,文章将Delaunay原理的优点巧妙的应用在金属成形之中,以解决网格退化问题。本文的主要工作归纳如下:（1）研究任意平面域的Delaunay三角网格生成方法。Delaunay三角化是基于点集的最优化网格生成,但会产生边界丢失现象或产生域外三角形现象。这就出现了优化准则与边界一致性相冲突的问题。相关学者对该问题进行了分析,提出了解决方案。本文在综合研究现有解决方案的基础上提出了更加可靠、通用的方法。并在此方法基础上提出最优化网格节点生成算法。该算法可以有效避免畸形单元产生,保证网格生成质量。最后将Delaunay原理的优势成功地应用到金属成形中,解决了金属大变形过程中网格退化（畸变）现象。（2）研究空间曲面Delaunay三角网格生成方法。本文利用映射法来实现对曲面三角网格生成算法的研究。首先,利用前面提出的最优化网格节点生成算法来实现对离散曲面节点集在二维参数域的网格生成。然后通过相应映射准则将参数域的网格单元映射回空间曲面中,以实现对空间曲面的三角划分。最后通过对映射法进行归纳总结,从理性方面总结用映射法进行分块时所需遵循的分块原则。这样既保证了网格质量又兼顾了计算效率。同时,将Delaunay的理论优势应用到金属冲压成形之中,以解决冲压过程中的网格退化现象。（3）研究空间四面体网格生成方法。Delaunay原理在三维空间领域的实现一直是很多学者致力于解决的重要课题。本文将算法中的关键问题进行了等效代替,使计算变得简单有效。并对该方法的可行性进行了证明。同时,为提高网格质量,本文将生长法的算法思路与三维Delaunay网格生成方法进行融合。最后把二者优势结合起来提出了新的网格控制策略,并进行相关测试。结果表明这种网格生成策略可以有效的实现Delaunay理论向三维空间的推广。
巩庆涛[5]（2018）在《船体大型结构装焊连续工艺模拟方法与应用研究》文中进行了进一步梳理焊接技术是船舶建造企业的关键工艺之一。船体结构装焊过程中,由焊接热循环引起的焊接残余应力与变形等缺陷不仅影响结构局部强度,也会影响后道工序的装配精度,是船体结构建造精度控制中应考虑的基础问题。目前焊接变形模拟分析多采用直接建立完整结构有限元模型的方式进行分析预测,但在船厂实际生产建造过程中,船体是由零件、部件等依次装配焊接而成的复杂大尺寸结构,且前道工序的焊接变形会对后道工序产生影响。焊接变形模拟分析应按照现场生产装配过程依次添加零部件模型,才能更真实准确的分析船体结构建造过程中其内部缺陷和外部形变的演变,为预测并优化结构变形及其工艺方案、精度管控等提供技术支撑,具有一定的工程应用价值。因此,基于国家科技支撑计划及军民融合项目资助,提出并研究了船体大型结构装焊连续工艺模拟方法及其应用。首先,通过梳理国内外焊接数值模拟方向的研究现状,提出了解决船体结构装焊连续工艺模拟方法,并与传统分析方法进行了对比分析,构建了本文的研究内容和框架。通过对船体结构及其装焊工艺特点、有限元分析技术的研究,探索了连续工艺模拟分析方法数据传递关键技术;针对其数据传递、再造型的要求,应用数据后处理技术对连续工艺模拟有限元模型进行网格重构,以实现变形数据的传递;针对形函数法迭代计算存在的问题,提出并设计了单元分割及比例系数法,将迭代计算转换为直接计算,从而提升了数据传递与映射效率。在此基础上,基于VC++平台,开发了数据映射工具,实现了不同网格模拟数据的映射传递。其次,为提升连续工艺模拟方法在大型船体结构模拟分析中的应用,开展了智能建模技术研究。提出并研究了基于控制组元的船体分段结构装焊六面体网格自动划分技术,设计了基于控制组元的焊缝、连接、过渡组元等,构建了基于知识的网格划分专家系统框架,给出了推理流程,探索了网格划分知识规则及知识表示方法,解决了装焊结构粗细过渡网格的自动划分问题,为实现船体结构焊接连续工艺模拟网格智能划分系统奠定了基础。同时,针对结构装焊连续工艺模拟分析方法中的热源模型加载存在的问题,设计了基于规则的热源模型智能设置系统,实现了热源模型参数的自动校核,解决了因操作经验不足、参数选取不当造成的模拟分析结果不准确的问题。再次,为解决连续工艺模拟方法在船舶实际应用中面临的模拟周期长、工作量大等挑战,通过对模拟工作量的分析预测、结构简化等预先规划以提升该方法的实用性,设计了船体焊接结构网格数量预算和网格密度变迁控制分析方法、船体相似结构特征拆分与网格复制建模及对局部网格数据映射计算方法等,为船体复杂大型焊接结构连续工艺模拟方法的有效应用奠定了基础,同时对典型船体分段结构装焊工艺过程进行了模拟规划。最后,为验证船体结构装焊连续工艺模拟方法的可行性和适用性,在船厂实际生产过程中开展了典型船体结构装焊连续工艺试验与应用。通过现场试验与模拟结果进行对比分析,验证了连续工艺模拟技术的可行性。并通过逐层添加焊层模型的方式成功解决了船体结构装焊常用分析方法——多层多道焊模拟分析中遇到的网格畸变及不收敛问题。综上,通过对船体结构装焊连续工艺模拟方法与应用的探索,为大型船体结构复杂连续工艺模拟的实际应用奠定了基础,使其有利于预测焊接变形等缺陷、预先设计修补工艺、建造实际与计划更切合,从而有利于提升船厂整体建造水平和竞争能力。
党玉功[6]（2017）在《准双曲面齿轮大轮冷摆辗加工关键技术研究》文中提出准双曲面齿轮广泛用作汽车驱动桥的主减速齿轮,目前主要采用铣削加工方式,这种加工方式会造成齿根弯曲疲劳强度低、齿面抗疲劳能力差、材料去除率高、生产效率低等问题。采用近净成形精密锻造加工准双曲面齿轮可以克服铣削加工的缺点,但是由于准双曲面齿轮形状复杂、成形难度大,导致锻造设备吨位要求高、工件齿形精度低。目前精锻后的准双曲面齿轮仍需拉齿或磨齿精加工才能保证齿形精度,锻后工件表面原本致密的金属纤维组织会被切断,降低或达不到抗疲劳制造的效果。为满足抗疲劳制造要求,本文针对传统冷摆辗技术模具结构复杂、容易产生齿面缺陷和应力集中等缺点,提出一种专用的摆辗加工方法对锻后准双曲面齿轮大轮进行精加工。采用数值模拟和试验验证相结合的方法,对该技术进行探索和研究,论文主要研究内容如下:基于成形法加工理论,提出一种专用的准双曲面齿轮冷摆辗加工方法。在构建冷摆辗加工坐标系的基础上,由虚拟砂轮方程推导出摆辗模具的方程。依据齿轮啮合过程中齿顶和齿根不干涉原则,确定了大轮齿根过渡曲线的最大圆弧半径。对摆辗模具和虚拟砂轮进行干涉检查,以确保摆辗的质量和精度。该方法采用单齿摆辗加工,可显着简化模具结构。基于金属弹塑性热力耦合有限元基本理论,分析几何网格模型、材料模型以及边界条件和工艺参数的合理设定,构建冷摆辗成形的有限元模型。通过对成形过程的数值模拟,分析研究工件与模具的接触区、金属流动速度场、温度场、应力场、摆辗力、摆辗力矩以及微观组织的变化规律。模拟结果证明该摆辗方法的局部加载性质,材料在难成形区能保持较好的塑性,金属晶粒最终被辗成条形的纤维组织,机械性能得到显着的改善。分别采用单因素和正交试验方法,运用数值模拟手段研究工艺参数对试验指标（即摆辗成形力和齿面最大回弹量）的影响规律,拟合摆辗成形力随工艺参数变化的趋势曲线,得到各因素较优的工艺参数组合,并对试验结果进行回归分析和相关性检验。通过对模具失效形式分析,构建基于局部应力应变理论的模具寿命预测模型。用单因素法通过数值模拟研究工艺参数对摆辗模具寿命的影响规律,得到较优的工艺参数以提高模具的寿命。根据有限元数值模拟结果重构回弹齿面,检测重构齿面得到回弹误差的大小和分布规律。由齿面参考点处的回弹量,获取齿高和齿长方向工件的弹性回复规律。采用综合补偿法对模具进行回弹补偿修正,根据修正算法构建回弹误差补偿迭代系统。对摆辗加工齿轮进行LTCA分析,验证模具回弹补偿修正算法的可行性。基于上述研究,在冷摆辗机床上采用修正后的模具进行加工试验。齿轮测量结果表明冷摆辗加工齿轮的精度能够达到7级。对摆辗加工齿轮进行金相分析,显示冷摆辗加工后齿轮金属纤维未被切断,在摆辗压应力作用下最终被辗成条形纤维组织,硬度得到显着提高,证明本文提出的摆辗加工方法可显着地提高其机械性能。
孙璐[7]（2012）在《基于栅格法的三维六面体网格自适应生成算法及优化技术研究》文中指出有限元法是计算科学和工程问题的通用数值分析方法,是计算机辅助设计的重要组成部分,其基本思想是离散化和分片插值,即用网格单元来描述所分析物体的空间。采用有限元法可以模拟各种复杂的材料结构、荷载关系和边界条件,因此,该方法广泛地应用于金属成形、机械、建筑、岩土工程、流体力学、生物医学工程、快速成形与制造、计算机图形学等领域。对于三维问题,通常采用四面体、六面体或二者混合网格。三维六面体网格由于在计算精度、生成网格数量、单元抗畸变程度和再划分次数等方面比四面体网格具有明显的优势,近几年来得到了广泛的应用。但由于六面体网格自适应生成技术自身的复杂性,仍然有很多问题未能得到解决。研究任意三维空间内六面体网格的自动生成算法,建立可靠高效的三维模型离散软件平台,具有重要的理论意义和工程应用价值。在各种常用的三维六面体网格自动生成方法中,基于栅格法具有高度的自动化,易于网格局部加密,比较适合六面体网格的自动生成。所以,本文以基于栅格法作为六面体网格自动生成的基本算法,根据基于栅格法的研究现状、存在问题以及发展方向,开展三维六面体网格自适应生成算法的深入研究,以增强基于栅格法的稳定性、可靠性和强壮性。本文研究了基于实体模型STL文件的几何特征识别关键技术；建立了一套较完善的加密模板；提出了基于实体模型几何特征建立加密信息场的基本判据；研究了基于栅格法的边界拟合技术,提出了优先点和相对位置关系相结合的边界拟合方法；深入研究了网格单元的质量优化技术,包括拓扑优化技术和节点平滑技术；建立了相对完善的局部加密技术和自主控制的多次加密技术。本文采用由CAD造型软件生成的STL文件来反映三维实体模型的表面几何信息,建立了具有拓扑关系的STL数据文件,避免了冗余数据的重复出现,提高了计算效率；建立了基于STL三角面片曲率变化的几何特征识别的关键技术,给出了特征边、特征点、子表面、边界边的识别方法以及特征边和边界边的凹凸属性和曲直属性的判断方法,并给出了特征点属性的识别方法；为了实现加密区域和非加密区域网格单元的协调过渡,本文在Ito模板的基础上建立了一套较为完善的六面体网格加密模板,改进了两个拐角模板（相邻面和相邻边加密模板）,提高了子单元的质量和尺寸均匀性,增加了孤立点加密模板,针对实体模型上固有的孤立点和局部加密中选择的孤立点进行加密。拐角模板和孤立点模板的加入避免了加密信息场的蔓延,实现了网格加密区域的可控制性。根据实体模型的表面曲率特征、局部厚度特征和小特征等,建立了基于实体模型表面几何特征的自适应加密判据。为了同时考虑到实体模型的曲率变化和STL三角面片密度分布的影响,提出了相对曲率的概念,根据相对曲率建立了加密源点信息场和加密单元信息场,并通过实例证明了相对曲率判据可以获得更合理的网格密度分布和更好的加密效果；根据实体模型小厚度区域网格单元的属性特点和分布规律,提出了新的基于实体模型局部厚度的网格加密判据,并提出了部分骑边单元的补充加密判据,实现了加密区域的准确判断和合理识别。深入研究了基于栅格法六面体网格自动生成的边界拟合技术,尤其是相对位置关系法的基本算法和关键技术,把优先点引入到相对位置关系法中,提出了一种优先点与相对位置关系相结合的边界拟合方法。总结归纳并给出了边界拟合的几何要求和拓扑连接要求；建立了八种网格表面自由四边形面片类型和五种补充面片类型,并给出了相应的拟合规则；提出了优先点的识别方法,包括边界拟合前第一、二级优先点和部分第三级优先点的识别方法以及边界拟合过程中优先点的逐级更新方法；建立了优先点与相对位置关系结合方法的基本算法和实现步骤；提出了一种基于几何拓扑关系和优先点的特征点拟合方法；提出了针对少数不合理拟合节点的修正方法和特殊子表面的处理方法,实现了特征边的有效拟合；针对凹曲边的拟合问题,提出了一种对不合理退化单元的表面节点进行拟合属性调整的方法,将同一条凹曲边上退化面片的指向调整为一致,有效解决了凹曲边的拟合与优化问题。实例证明本文提出的优先点与相对位置关系相结合的边界拟合方法以及凹曲边问题的处理方法能够实现网格模型表面与所分析实体模型表面的精确拟合,而且能够使网格边界单元和拟合节点的几何条件与拓扑连接关系符合边界拟合的基本要求,从而显着提高了所生成网格的精度。网格的质量直接影响数值分析的精度和效率,为了提高网格的质量,本文对三维六面体网格的质量优化技术进行了深入研究。建立了六面体单元最小雅可比矩阵行列式值的网格质量评价准则,将六面体网格的质量进行量化,使网格质量的检测更加简便和精确。研究了从内向外栅格法所生成的六面体网格边界单元之间的拓扑连接关系,分析了边界网格几何形状和拓扑连接问题出现的原因和拓扑优化的必要性。提出了插入新单元技术、单元退化技术和插入与退化相结合的技术,显着改善了表面网格边界单元之间的拓扑连接关系。在现有拓扑优化模式的基础上,提出了五种新的插入模式、四种新的退化模式和三种新的插入和退化相结合的混合模式,并用图表的形式对采用的十一种插入模式、七种退化模式和六种混合模式进行了归纳总结,给出了每个模式的几何特点、类型以及应用时单元数量的变化情况。建立了各种模式尤其是混合模式的协调应用规则以及相容性问题的处理方法。研究了拉普拉斯平滑技术,针对传统的拉普拉斯平滑算法往往引起实体模型体积变化的问题,提出了相应的改进方法。采用基于曲率拉普拉斯平滑算法对边界拟合点进行平滑,控制了边界拟合点相对于实体模型边界的偏离；提出了一种基于映射的拉普拉斯平滑算法对一般表面节点进行平滑,解决了传统的拉普拉斯平滑算法容易出现的几何形状失真和体积误差问题；提出了一种基于节点和面积相结合的拉普拉斯平滑方法对内部节点进行平滑,以保证内部节点和表面节点平滑的步调一致,从而提高了表面单元的质量。对网格局部加密技术进行了深入研究,包括针对节点、单元、单元面、单元边、网格边界边、网格表面和局部区域等的加密。总结了各种局部加密技术应用的原因和必要性；对于节点加密技术,给出了孤立点的判断依据和加密方法；对于网格边界边和网格表面的局部加密,需要首先识别出网格的边界边和网格表面,为此,本文给出了识别网格边界边和网格表面的基本方法和详细步骤；提出了多次加密技术,对实体网格的加密次数进行自主控制,使最终网格能够更精确地描述实体模型的几何特征和物理特征,进一步提高了有限元分析的精度。在对上述基于栅格法六面体网格自动生成算法和关键技术的研究基础上,对本课题组前期开发的三维六面体网格自动生成软件AUTOMESH-3D进行了改进和完善,进一步提高了其可靠性、稳定性和通用性,为科学与工程问题的研究提供了建立三维六面体网格模型的通用平台。介绍了该软件的模块结构及功能特点,并通过大量的六面体网格自动生成实例验证了所开发软件的精度和可靠性。
刘江伟[8]（2012）在《用于铝型材挤压过程数值模拟的六面体网格划分算法研究》文中认为随着工业和经济的发展,铝合金型材在工业生产中所占的比重逐渐提高。铝型材挤压过程中金属流动复杂,为保证铝合金型材出口处金属流动平衡和型材的质量,铝型材模具设计过程尤为重要。挤压模具设计需要依赖科学的分析方法而不能单纯依靠经验设计和试模修模。数值模拟方法在金属塑性成形领域应用广范,越来越多的商业化软件可以应用于铝合金型材挤压的数值模拟过程。然而有限元方法（FEM）采用拉格朗日网格,在挤压过程中会发生严重的网格畸变,需要进行频繁的网格再划分过程；有限体积方法（FVM）使用欧拉背景网格,避免了网格再划分过程,然而其商业化软件Msc/SuperForge并非铝合金型材挤压的专用软件,没有充分考虑铝型材模具和金属流动的特点,在网格离散和数值计算方面都存在瓶颈。本文针对铝合金型材挤压金属流动和变形的特点,研究了铝合金型材挤压流动模型的特点和六面体网格划分算法,建立了针对铝合金型材挤压流动模型的六面体网格划分算法,为铝合金型材挤压过程提供可靠的高质量六面体网格。本文研究了铝合金型材挤压流动模型的特点,建立了铝合金型材挤压分块流动模型,提出了识别分块模型和分块模型之间共享面几何信息的方法；研究了六面体网格划分算法,根据各个分块模型的特点,选择栅格法划分分流焊合分块模型的六面体网格,使用扫掠法划分工作带分块模型和棒料分块模型的六面体网格；建立了工作带与分流焊合分块模型共享面边界上畸变网格的识别方法,对畸变网格进行了拓扑结构优化,对分流焊合分块的网格节点进行了拉普拉斯平滑；对实心型材、空心型材和复杂型材的挤压流动模型进行了六面体网格划分,验证了本文算法的正确性与可靠性。
王忠雷[9]（2011）在《三维金属体积成形过程有限元模拟若干关键技术研究与系统开发》文中研究说明金属体积成形工艺就是将金属材料,在锻压设备及安装在其上的模具作用下发生塑性变形,成形为所需形状和性能工件的工艺过程,金属体积成形工艺主要包括锻造、挤压、轧制、辊锻、楔横轧等。在工业生产中,金属体积成形制造技术是支撑国民经济发展与国防建设的主要技术之一,在汽车、航天航空、装备制造、兵器、能源、造船等行业具有广泛用途。金属体积成形技术具有产品机械性能好、生产效率高、节省原材料等优点,但是同时也具有模具成本高、生产周期长、浪费能源、污染环境等缺点。在全球“低碳经济”和“节能减排”的大形势下,如何扬长避短,适应新的发展形势,成为金属体积塑性加工技术研究新的任务和要求。金属体积成形过程是一个受多因素影响的复杂物理过程,材料性能、模具形状、毛坯形状、工艺参数、成形温度等对成形过程都有影响,这使其工艺和模具设计变得非常复杂,传统的经验设计方法,通常会带来设备、材料和时间浪费的弊端。对金属体积成形过程进行准确的数值模拟不但可以节省昂贵的实验费用,而且对合理确定成形工艺、保证模具设计的一次性成功具有重要的理论指导意义和工程实用价值。随着数值计算方法和计算机技术的发展,数值模拟分析方法已经成为解决工程问题的重要方法,其中有限元方法最为成熟,在金属体积成形过程数值模拟中发挥着重要的作用。近年来,随着体积成形工艺的快速发展,目前的体积成形有限元模拟软件存在网格再划分次数多、复杂运动条件加载困难、大型问题分析效率低等问题,已不能满足体积成形有限元分析的需要。为此本文对金属体积成形有限元模拟的理论、算法和具体实现技术进行了研究,并建立了基于刚粘塑性理论的体积成形有限元模拟软件平台。对三维有限元网格的划分方法进行了研究,为解决有限元网格模型精度与单元数量的矛盾,提出了自适应网格划分的方法,对常用的六面体网格模型、四面体网格模型的自适应生成方法进行了研究；为了兼顾两种网格模型的优点,研究了四面体、六面体混合网格模型的自适应生成方法；提出了不同网格划分方法的选择原则,建立了三维初次网格划分算法。对三维有限元网格的再划分方法进行了研究,研究了畸变网格几何形状提取和修复的方法,提出了新旧网格物理场量传递的算法。为了提高物理场量的插值精度,提出了基于几何特征和计算物理场量的双重自适应网格再划分方法。为了提高网格再划分的效率,提出了三维有限元网格局部再划分技术,针对干涉网格提出了局部网格加密法；针对畸变网格提出了局部网格优化法和局部网格剖分法。制定了不同网格再划分方法的选择标准和原则。分析了目前的体积成形有限元模拟的理论和方法,采用刚粘塑性理论作为体积成形有限元分析的基本理论；研究了基于六面体网格模型、四面体网格模型及四面体、六面体混合网格模型等不同网格模型的刚粘塑性有限元总体刚度方程的建立方法和求解方法。对三维金属体积成形有限元分析计算的关键技术进行了研究,提出了基于STL文件数据重构的模具三维几何形状的描述方法；提出了一种局部坐标系的建立方法,保证了接触模具和对称约束边界条件的正确施加；研究了模具复杂运动的处理方法,确定了模具运动的描述方法,给出了模具速度求解方法和模具位置更新方法；提出了三维动态边界条件的处理方法,采用相对位置法判断节点的触模情况,采用最短距离法处理触模节点的位置调整问题；为了提高分析计算的效率,减少存储空间的消耗,提出了总体刚度方程的压缩存储算法和总体刚度方程的高效求解方法。在关键技术研究的基础上,开发了三维金属体积成形有限元模拟分析计算系统。研究了三维温度场有限元分析的基本理论和关键技术,开发了三维温度场有限元分析系统；研究了热力耦合有限元模拟的基本理论及关键技术,如温度场震荡的处理、热热力学参数的处理、速度场和温度场相互影响的处理等关键技术；在理论基础和关键技术研究的基础上,将三维温度场有限元分析系统与三维金属体积成形有限元模拟分析计算系统相结合,应用间接耦合的方法建立了三维金属体积成形热力耦合有限元模拟计算系统。基于三维金属体积成形有限元模拟辅助子系统关键技术和实现方法的研究,开发了三维金属体积成形有限元模拟辅助子系统,主要包括：建立有限元模型的前处理系统,分析有限元计算结果的后处理系统,支撑系统运行的数据库系统。将这些辅助子系统与三维金属体积成形有限元计算系统相结合,构建了三维金属体积成形有限元模拟软件平台CASFORM-3D系统。通过典型的体积成形工程实例的模拟,将模拟结果与商业化软件DEFORM-3D的模拟结果进行了比较,二者吻合良好,验证了本文建立的关键技术和相关处理算法的准确性、可行性以及所构建系统的可靠性。
陈文[10]（2011）在《增量体积成形数值模拟技术及其在多道次拔长工艺设计中的应用》文中指出为了实现对锻件产品精确“控形”和“控性”的目标,需要对成形工艺方案进行合理设计,并对成形产品质量进行准确预报。近几十年来,以有限元法为代表的数值模拟技术和相关计算机软硬件技术都取得了显着进步,从而为实现这一目标带来了巨大机遇。然而,目前的数值模拟技术和计算机软硬件技术还不能完全满足实现精确“控形”和“控性”的要求。例如对于许多增量体积成形工艺,由于其工序很多而且耗时很长,导致对工艺方案进行完整数值模拟的成本很高或者并不现实,因而难以采用数值模拟对工艺方案进行完整设计。因此,如何提高数值模拟对于增量体积成形工艺分析的适用性,以及如何将数值模拟合理地应用于成形工艺方案的设计,仍然是具有重要科学与工程价值的问题。本文从金属体积成形通用数值模拟技术、增量体积成形专用数值模拟技术、多道次平砧拔长工艺设计等几个方面进行了研究和探讨,对现有技术进行了改进并提出了一些新技术。提出了针对增量体积成形的预指定刚性区自由度缩聚原理,并改进了刚粘塑性有限元的非线性迭代算法与待定刚性区自动判别算法。针对增量体积成形的瞬时局部变形特点,根据刚性区材料对总能量泛函的贡献为零以及刚性区材料仅发生刚体运动,首次推导了预指定刚性区自由度缩聚原理——泛函积分区域缩减原理与刚性区节点自由度凝聚原理,从而降低分析系统的自由度规模。改进了非线性刚粘塑性有限元方程组的直接迭代解法与牛顿-拉夫森迭代解法,以提高迭代收敛的稳健性。改进了待定刚性区的自动判别算法,利用变形历史信息来不断更新当前参考平均等效应变率,从而可以适应不同变形条件。解决了增量体积成形高效稳健有限元模拟的关键技术,包括采用两套网格描述的预指定刚性区自由度缩聚技术、三维动态接触边界搜索处理技术以及离散型流动应力数据插值技术。针对增量体积成形中变形发生在局部区域而传热发生在全部区域的特点,提出了采用“全网格”和“子网格”的描述方法解决分析系统的计算量问题,其中“全网格”用于计算整体温度场,“子网格”用于计算变形区速度场。通过预指定刚性区自由度缩聚技术实现子网格生成以及两套网格间运动映射,从而构造了热力耦合问题的高效分析方法。提出了同时采用“穿透”判据和“靠近”判据的三维动态接触边界搜索算法以及考虑特殊“穿透”情形的接触节点调整算法,还提出了离散型流动应力数据的两种插值方式——简单分段插值和对数分段插值。引入基于栅格法中“表面零厚度单元层”概念,对非结构化与分层六面体网格分别提出了一种自动重划分方法,并改进了新旧网格间数据传递方式。对于非结构化六面体网格,提出了通过在旧网格空间域上直接覆盖表面零厚度六面体单元层以生成新网格的方法。针对拔长、扩孔、径向锻造等一类增量体积成形工艺,提出了一种分层六面体网格模型,通过四边形单元层插入、表面零厚度六面体单元层覆盖以及后续的网格平滑处理与边界拟合等步骤来实现网格质量优化。在将旧网格单元物理量传递至旧网格节点时,分别采用内部边外插和单元对角外插获得不同类型边界节点的传递值。在计算新网格节点在旧网格单元中局部坐标时,采用粒子群优化算法以提高算法的求解精度和稳健性。算例结果表明,由所提出的非结构化与分层六面体网格重划分方法生成的新网格具有较好质量,且新旧网格间数据传递具有较高精度。基于上述原理和技术,开发了具有自主知识版权的增量体积成形有限元模拟系统XFORM,并通过数值算例和物理实验对该系统的有效性进行了验证。算例和实验的结果表明:对于一般金属体积成形过程模拟,XFORM与商业有限元软件DEFORM的计算精度相当,且XFORM的迭代收敛速度具有一定优势;将所提出的预指定刚性区自由度缩聚技术应用于某正八角形截面坯料多工步拔长的有限元模拟后,计算效率提高了约62%,且计算精度并无明显损失,从而验证了该技术对于增量体积成形过程模拟的有效性。基于解析方法与有限元模拟,建立了一套多道次平砧拔长的工艺设计流程。首先,提出了一种基于Markov变分原理的平砧拔长压下过程解析方法。在该方法中,考虑摩擦及刚性端的影响建立了一组变形区瞬态动可容速度场,并采用增量法对压下过程进行分析。在每个增量步中,利用Markov变分原理对速度场进行求解,并将拉格朗日网格应用于数值积分和变形区构形更新。其次,以上述解析法为基础提出了一个多道次平砧拔长的工艺规划算法,可以快速生成满足成形尺寸要求的工艺方案集。然后,以XFORM为核心分析模块,开发了多道次平砧拔长的连续有限元模拟平台,并且包含了预指定刚性区自由度缩聚技术与分层六面体网格自动重划分技术。此外,从工艺角度对拔长过程中压机与操作机的动作进行了分析,并提出了一种描述压机与操作机联动的代码,以用于拔长过程的精确控制与自动化。利用上述工艺规划算法和连续有限元模拟平台,对某35吨特种钢模块的一个拔长工序进行了工艺设计,并生成了压机与操作机联动代码,从而为实际的锻造生产提供了科学的指导。
二、金属塑性成形有限元六面体网格自动生成方法及优化技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、金属塑性成形有限元六面体网格自动生成方法及优化技术（论文提纲范文）
（1）高强铝合金搅拌摩擦焊时效成形集成模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 搅拌摩擦焊 |
| 1.2.1 搅拌摩擦焊简介 |
| 1.2.2 搅拌摩擦焊温度场数值模拟的研究现状 |
| 1.2.3 搅拌摩擦焊应力场数值模拟的研究现状 |
| 1.3 时效成形 |
| 1.3.1 时效成形简介 |
| 1.3.2 时效成形数值模拟的研究现状 |
| 1.4 本论文主要的研究内容 |
| 2 高强铝合金搅拌摩擦焊体热源模型建模与校核 |
| 2.1 搅拌摩擦焊体热源模型及不确定性参数 |
| 2.1.1 摩擦产热 |
| 2.1.2 塑性变形产热 |
| 2.2 体热源模型不确定性参数的规律 |
| 2.2.1 不确定性参数与焊缝形貌的联系 |
| 2.2.2 不确定性参数随焊缝形貌的变化规律 |
| 2.3 体热源模型不确定性参数调节与校核 |
| 2.3.1 不确定性参数调节规则 |
| 2.3.2 不确定性参数校核 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 高强铝合金搅拌摩擦焊应力场的数值模拟 |
| 3.1 热-力耦合建模 |
| 3.1.1 几何建模 |
| 3.1.2 材料物性参数设置 |
| 3.1.3 网格划分 |
| 3.1.4 边界条件 |
| 3.1.5 工况 |
| 3.2 应力场数值模拟结果 |
| 3.2.1 焊接冷却阶段模拟结果 |
| 3.2.2 减弱约束阶段模拟结果 |
| 3.3 搅拌摩擦焊热-力耦合模型验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 高强铝合金应力与二相粒子的蠕变模型 |
| 4.1 蠕变过程影响因素 |
| 4.2 蠕变模型的建立 |
| 4.2.1 微观组织模型 |
| 4.2.2 强度模型 |
| 4.2.3 应力松弛模型 |
| 4.3 蠕变模型有限元建模 |
| 4.4 蠕变模型验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 高强铝合金搅拌摩擦焊时效成形集成数值模拟 |
| 5.1 平板件搅拌摩擦焊时效成形集成模拟过程 |
| 5.2 搅拌摩擦焊时效成形集成模拟结果与分析 |
| 5.2.1 残余应力和蠕变应变模拟结果与分析 |
| 5.2.2 时效温度对蠕变应变和应力的影响 |
| 5.2.3 时效时间对蠕变应变的影响 |
| 5.3 焊接残余应力对时效成形的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 用户搅拌摩擦焊时效成形自动模拟系统设计 |
| 6.1 基于组元拼接的焊接结构六面体网格全自动划分 |
| 6.1.1 基于组元拼接的平板焊接结构 |
| 6.1.2 过渡组元的自动划分 |
| 6.1.3 组元拼装 |
| 6.2 用户搅拌摩擦焊温度场模拟系统设计 |
| 6.3 用户搅拌摩擦焊应力场模拟系统设计 |
| 6.4 用户搅拌摩擦焊时效成形集成模拟系统设计 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（2）SLM成形Ti-6Al-4V零件低周疲劳和滚动接触疲劳性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 钛合金概述 |
| 1.1.2 增材制造技术 |
| 1.1.3 SLM成形Ti-6Al-4V的特点及优势 |
| 1.1.4 Ti-6Al-4V低周疲劳和滚动接触疲劳 |
| 1.1.5 疲劳约束拓扑优化设计 |
| 1.2 SLM成形Ti-6Al-4V性能研究现状 |
| 1.2.1 SLM成形Ti-6Al-4V静载荷下材料特性研究 |
| 1.2.2 SLM成形Ti-6Al-4V疲劳性能研究 |
| 1.2.3 疲劳载荷下SLM成形Ti-6Al-4V本构和损伤模型研究 |
| 1.3 面向增材制造成形工艺的拓扑优化设计研究现状 |
| 1.4 课题概述 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 研究目标 |
| 1.4.3 研究思路 |
| 1.4.4 主要研究内容 |
| 2 实验材料和表征方法 |
| 2.1 疲劳样件的SLM成形 |
| 2.1.1 SLM实验设备 |
| 2.1.2 实验原材料 |
| 2.1.3 SLM成形工艺 |
| 2.2 疲劳样件的致密度和原始表面形貌 |
| 2.2.1 致密度 |
| 2.2.2 原始表面形貌 |
| 2.3 退火处理 |
| 2.4 疲劳样件的微观组织 |
| 2.5 单调拉伸性能 |
| 2.6 低周疲劳和滚动接触疲劳实验设计及实验表征 |
| 2.6.1 低周疲劳实验 |
| 2.6.2 滚动接触疲劳实验 |
| 3 SLM成形Ti-6Al-4V循环弹塑性行为及低周疲劳性能 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 SLM成形Ti-6Al-4V循环软化分析 |
| 3.2.1 迟滞回线 |
| 3.2.2 循环应力幅值 |
| 3.2.3 弹性模量的变化 |
| 3.2.4 循环应力应变曲线 |
| 3.3 SLM成形Ti-6Al-4V低周疲劳性能分析 |
| 3.3.1 低周疲劳寿命分析 |
| 3.3.2 应变寿命曲线 |
| 3.4 SLM成形Ti-6Al-4V低周疲劳失效形式分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 SLM成形Ti-6Al-4V低周疲劳载荷下的本构模型和损伤模型 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 混合强化本构和疲劳损伤模型 |
| 4.2.1 弹塑性模型 |
| 4.2.2 低周疲劳损伤模型 |
| 4.3 SLM成形Ti-6Al-4V混合强化和损伤模型参数确定 |
| 4.3.1 各向同性强化部分参数标定 |
| 4.3.2 随动强化部分参数标定 |
| 4.3.3 低周疲劳损伤模型参数标定 |
| 4.4 SLM成形Ti-6Al-4V低周疲劳行为仿真和低周疲劳寿命预测 |
| 4.4.1 SLM成形Ti-6Al-4V低周疲劳行为仿真 |
| 4.4.2 SLM成形Ti-6Al-4V低周疲劳寿命预测 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 SLM成形Ti-6Al-4V多孔结构低周疲劳损伤和失效形式 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 多孔结构的设计 |
| 5.3 有限元模型和低周疲劳分析方法 |
| 5.4 多孔结构低周疲劳失效分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 SLM成形零件低周疲劳约束拓扑优化结构设计方法 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 低周疲劳约束拓扑优化设计理论 |
| 6.2.1 局部应力应变低周疲劳损伤分析理论 |
| 6.2.2 疲劳约束拓扑优化理论 |
| 6.3 SLM成形零件低周疲劳约束拓扑优化设计流程 |
| 6.3.1 初始模型疲劳损伤分析与评价 |
| 6.3.2 疲劳约束结构拓扑优化 |
| 6.3.3 优化后模型验证 |
| 6.4 案例分析 |
| 6.4.1 原始模型和载荷 |
| 6.4.2 原始模型疲劳性能分析 |
| 6.4.3 铰链支架疲劳约束拓扑优化设计 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 SLM成形Ti-6Al-4V滚动接触疲劳性能 |
| 7.1 前言 |
| 7.2 接触表面特性分析 |
| 7.2.1 表面粗糙度 |
| 7.2.2 表面硬度检测与分析 |
| 7.2.3 表面接触应力 |
| 7.3 滚动接触疲劳寿命分析 |
| 7.4 滚动接触疲劳失效分析 |
| 7.4.1 锻造Ti-6Al-4V粘附失效 |
| 7.4.2 SLM成形Ti-6Al-4V无后处理件裂纹失效 |
| 7.4.3 SLM成形Ti-6Al-4V退火态犁沟失效 |
| 7.4.4 SLM成形Ti-6Al-4V抛光件剥落失效 |
| 7.4.5 SLM成形Ti-6Al-4V退火+抛光件点蚀失效 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 总结 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
| B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录 |
| C.作者在攻读学位期间参加的科研项目 |
| D.作者在攻读学位期间获得的奖励 |
| E.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（3）基于Abaqus的二维切削仿真局部网格动态细化及前处理关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 有限元网格划分准则的研究现状 |
| 1.3 有限元网格生成方法的研究现状 |
| 1.4 局部网格动态细化在仿真中的应用现状 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第二章 局部网格动态细化的关键技术研究 |
| 2.1 Abaqus二次开发基础 |
| 2.1.1 Abaqus软件及脚本接口 |
| 2.1.2 Python语言简介 |
| 2.1.3 开发工具 |
| 2.2 细化区域判断准则与物理场传递的研究 |
| 2.2.1 细化区域的判断方法研究 |
| 2.2.2 物理场的传递方法研究 |
| 2.3 二维四边形网格细化及过渡算法的研究 |
| 2.3.1 二维四边形网格的局部细化 |
| 2.3.2 疏密网格过渡算法的研究 |
| 2.3.3 局部网细化程序开发的关键技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 局部网格动态细化技术在切削仿真中的应用 |
| 3.1 二维切削仿真模型的建立及结果分析 |
| 3.1.1 局部网格动态细化流程 |
| 3.1.2 有限元模型的建立 |
| 3.1.3 二维切削仿真结果分析 |
| 3.2 正交车削实验 |
| 3.2.1 工件与刀具材料 |
| 3.2.2 机床及测量装置 |
| 3.2.3 切削试验参数设置 |
| 3.2.4 试验结果 |
| 3.3 仿真结果的对比验证及分析 |
| 3.3.1 有限元仿真模型验证 |
| 3.3.2 不同网格划分方式下切削力与温度对比 |
| 3.3.3 工件应力应变及仿真效率对比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 前处理插件的二次开发 |
| 4.1 Abaqus GUI图形界面的二次开发简介 |
| 4.1.1 内核指令及其对象模型 |
| 4.1.2 注册文件代码 |
| 4.1.3 图形界面文件代码 |
| 4.1.4 GUI二次开发方式 |
| 4.2 二维切削前处理插件的设计与实现 |
| 4.2.1 插件设计的基本要求 |
| 4.2.2 内核程序设计 |
| 4.2.3 GUI图形界面的设计及插件注册 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（4）Delaunay网格剖分算法研究及其在动态大变形问题中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 网格剖分理论的发展历程 |
| 1.3 有限元网格 |
| 1.4 有限元分析在金属成形中应用 |
| 1.5 网格剖分算法简述 |
| 1.6 论文研究的主要内容及创新点 |
| 1.7 论文结构设置 |
| 第2章 Delaunay三角构网技术在任意平面的研究 |
| 2.1 平面三角剖分简介 |
| 2.2 Delaunay原理介绍 |
| 2.3 传统算法实现 |
| 2.3.1 全自动网格剖分实现 |
| 2.3.2 程序实现及结果分析 |
| 2.3.3 半自动网格剖分实现 |
| 2.3.4 程序实现及结果分析 |
| 2.4 本文网格生成策略 |
| 2.4.1 任意域网格生成问题 |
| 2.4.2 算法描述 |
| 2.4.3 以边界节点为目标的三角形单元的生成 |
| 2.4.4 TCOGM算法原理 |
| 2.4.5 最优化网格节点生成 |
| 2.4.6 实验结果及质量检测 |
| 2.4.7 有效性证明 |
| 2.5 大变形中网格退化问题 |
| 2.5.1 Delaunay理论在金属成型动态大变形中应用 |
| 2.5.2 平板拉伸问题 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 空间域中Delaunay三角构网技术 |
| 3.1 曲面网格剖分简介 |
| 3.2 空间参数域网格剖分特例 |
| 3.3 映射法对曲面网格剖分的实现 |
| 3.3.1 映射法的实现及存在的问题 |
| 3.3.2 对映射法的改进 |
| 3.3.3 空间曲面离散算法 |
| 3.3.4 定义分块原则 |
| 3.3.5 程序实现相关算例 |
| 3.4 大变形中网格退化问题 |
| 3.4.1 V型件冲压问题 |
| 3.4.2 不锈钢碗冲压问题 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 空间四面体网格剖分理论研究 |
| 4.1 四面体网格剖分简介 |
| 4.2 Delaunay四面体网格剖分 |
| 4.3 Delaunay四面体网格生成中关键问题 |
| 4.3.1 最小立体角-最大化准则 |
| 4.3.2 算法的可行性 |
| 4.4 Delaunay原理结合生长法实现四面体网格剖分 |
| 4.4.1 改进算法的介绍 |
| 4.4.2 程序实现的相关算例 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 全文总给 |
| 5.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间发表的论文和软着 |
| 已发表和录用的期刊论文和软件着作权 |
| 已投稿的论文 |
（5）船体大型结构装焊连续工艺模拟方法与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 焊接变形数值模拟研究现状 |
| 1.2.2 船体结构装焊工艺模拟研究现状 |
| 1.3 连续工艺模拟方法 |
| 1.3.1 连续工艺模拟方法 |
| 1.3.2 连续工艺模拟方法关键技术及分析流程 |
| 1.3.3 与传统数值模拟分析方法的对比 |
| 1.4 主要研究内容及创新点 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 论文主要创新点 |
| 第2章 连续工艺模拟数据传递方法研究 |
| 2.1 基于有限元的模拟数据传递过程 |
| 2.2 基于后处理的网格重构及再造型技术 |
| 2.2.1 有限元模拟结果数据结构分析 |
| 2.2.2 基于Marc软件的模拟数据后处理技术及流程 |
| 2.2.3 网格重构及再造型技术 |
| 2.3 基于单元分割比例映射的数据映射方法 |
| 2.3.1 单元应力数据结构 |
| 2.3.2 形函数数据映射技术 |
| 2.3.3 单元分割比例系数法 |
| 2.3.4 基于单元分割比例系数的数据映射法 |
| 2.4 数据传递与映射软件系统设计 |
| 2.4.1 软件功能模块 |
| 2.4.2 数据映射实例 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 船体结构装焊连续工艺模拟智能建模方法研究 |
| 3.1 控制组元法 |
| 3.1.1 控制组元法原型 |
| 3.1.2 控制组元法分析 |
| 3.2 船体结构焊接模拟网格建模控制组元构建 |
| 3.2.1 网格组元基本模型 |
| 3.2.2 角焊缝网格组元 |
| 3.2.3 连接网格组元 |
| 3.2.4 过渡网格组元 |
| 3.2.5 平板网格组元 |
| 3.2.6 六面体网格控制组元拼接原则 |
| 3.2.7 六面体网格控制组元控制信息 |
| 3.2.8 基于控制组元法六面体网格自动划分算法 |
| 3.3 基于网格组元的船体焊接模拟网格划分智能系统设计 |
| 3.3.1 系统组成 |
| 3.3.2 网格划分推理流程 |
| 3.3.3 网格划分知识表示 |
| 3.4 船体焊接工艺热源模型参数智能设置 |
| 3.4.1 热源模型参数表建立 |
| 3.4.2 双椭球热源模型参数知识 |
| 3.4.3 热源模型参数智能设置流程 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 船体大型结构装焊连续工艺模拟规划方法研究 |
| 4.1 大型船体结构网格数量控制技术 |
| 4.1.1 焊缝网格数量预算 |
| 4.1.2 工序间网格密度变迁 |
| 4.2 大型结构连续建模简化技术 |
| 4.2.1 网格特征结构拆分与网格复制技术 |
| 4.2.2 局部网格数据映射计算 |
| 4.3 典型船体大型分段连续建模规划 |
| 4.3.1 连续建模规划流程 |
| 4.3.2 典型分段结构连续建模规划 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 典型船体结构装焊连续模拟试验研究 |
| 5.1 船厂建造现场装焊试验设计 |
| 5.1.1 船体结构装焊流程 |
| 5.1.2 现场装焊工艺方法 |
| 5.1.3 现场装焊测量技术 |
| 5.2 装焊连续数值模拟建模 |
| 5.2.1 连续装焊网格建模流程 |
| 5.2.2 热弹塑性有限元模型 |
| 5.3 连续工艺模拟结果分析 |
| 5.3.1 连续装焊过程的装配误差分析 |
| 5.3.2 船体结构强度薄弱区随装焊过程的动态变迁 |
| 5.3.3 应力峰值随装焊过程的动态变化 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 连续模拟法在船体多层多道焊模拟中的应用 |
| 6.1 多层多道焊在船体结构中的应用 |
| 6.2 多层多道焊连续建模 |
| 6.2.1 多层多道焊对比试验模型 |
| 6.2.2 多层多道焊连续建模流程 |
| 6.3 多层多道焊模拟结果分析 |
| 6.3.1 模拟分析的收敛性对比 |
| 6.3.2 多层多道焊残余应力演变 |
| 6.3.3 多层多道焊纵向残余应力热-力演变机制分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）准双曲面齿轮大轮冷摆辗加工关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题意义 |
| 1.2 准双曲面齿轮设计理论与切削加工发展现状 |
| 1.2.1 啮合理论与设计研究现状 |
| 1.2.2 切削加工机床与成形技术发展现状 |
| 1.3 准双曲面齿轮少无切削加工方法及研究现状 |
| 1.3.1 模锻加工技术及其发展现状 |
| 1.3.2 冷挤压加工技术及其发展现状 |
| 1.3.3 滚轧加工技术及其发展现状 |
| 1.3.4 粉末冶金成形技术及其发展现状 |
| 1.3.5 摆动辗压成形技术 |
| 1.4 国内外摆动辗压技术发展概况 |
| 1.4.1 国外摆动辗压技术发展概况 |
| 1.4.2 国内摆动辗压技术发展概况 |
| 1.5 抗疲劳制造工艺流程和本文的研究内容及技术路线 |
| 1.5.1 准双曲面齿轮大轮抗疲劳制造工艺流程 |
| 1.5.2 论文研究内容 |
| 1.5.3 论文研究的技术路线 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 准双曲面齿轮大轮冷摆辗加工原理及模具设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 冷摆辗技术加工原理 |
| 2.2.1 传统准双曲面齿轮摆辗加工原理 |
| 2.2.2 专用冷摆辗技术加工原理 |
| 2.3 专用冷摆辗模具的数学模型 |
| 2.3.1 摆辗模具锥面方程 |
| 2.3.2 齿根过渡曲线圆弧处理原则 |
| 2.3.3 模具和虚拟砂轮磨削面的干涉检查 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 准双曲面齿轮大轮冷摆辗成形机制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数值模拟有限元模型分析 |
| 3.3 有限元模型的构建 |
| 3.3.1 几何模型和网格化 |
| 3.3.2 工件材料与摆辗工艺参数 |
| 3.4 冷摆辗成形机制分析 |
| 3.4.1 冷摆辗成形过程分析 |
| 3.4.2 应力场累积效应 |
| 3.4.3 摆辗成形力和成形力矩分析 |
| 3.4.4 大轮纤维组织分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 冷摆辗成形工艺参数优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 成形质量单因素试验工艺优化分析 |
| 4.2.1 计算条件 |
| 4.2.2 单因素试验结果及分析 |
| 4.3 成形质量多目标正交试验工艺优化分析 |
| 4.3.1 正交试验设计 |
| 4.3.2 正交试验结果分析 |
| 4.4 成形质量指标与工艺参数的数学模型 |
| 4.4.1 回归模型及参数求解 |
| 4.4.2 回归方程的显着性检验 |
| 4.5 模具疲劳寿命单因素试验工艺优化分析 |
| 4.5.1 模具寿命估算数学模型构建 |
| 4.5.2 模具寿命估算单因素试验结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 准双曲面齿轮大轮摆辗齿形精度控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 摆辗齿轮的弹性回复研究 |
| 5.2.1 回弹齿面与目标齿面的构建及回弹误差结果 |
| 5.2.2 沿齿长和齿高方向的弹性回复规律 |
| 5.3 摆辗模具的弹性回复研究 |
| 5.4 模具型面修正补偿算法 |
| 5.4.1 位移修正法存在的问题 |
| 5.4.2 综合位移补偿法原理 |
| 5.5 回弹补偿系统的构建 |
| 5.5.1 回弹齿面重构 |
| 5.5.2 回弹补偿系统模型 |
| 5.6 齿模修正实例分析 |
| 5.7 摆辗加工齿轮的LTCA验证 |
| 5.7.1 有限元网格模型的构建 |
| 5.7.2 有限元分析模型的建立 |
| 5.7.3 有限元分析模型的前处理 |
| 5.7.4 LTCA有限元分析结果 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 冷摆辗成形加工试验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 大轮冷摆辗加工试验 |
| 6.2.1 加工设备 |
| 6.2.2 摆辗模具设计 |
| 6.2.3 加工试验 |
| 6.3 摆辗加工试验结果分析 |
| 6.3.1 齿轮齿面检测及结果分析 |
| 6.3.2 齿轮滚动检测 |
| 6.3.3 摆辗加工齿轮的金相组织分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 研究工作总结 |
| 7.1.1 主要进展及研究成果 |
| 7.1.2 主要创新点 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文及参加科研项目说明 |
| 致谢 |
（7）基于栅格法的三维六面体网格自适应生成算法及优化技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 有限元网格生成方法概述 |
| 1.2.1 影响有限元网格生成的主要因素 |
| 1.2.2 有限元网格应具备的基本要求 |
| 1.2.3 有限元网格生成方法的主要分类 |
| 1.2.4 有限元网格生成方法的研究概况 |
| 1.2.5 有限元网格生成的发展趋势 |
| 1.3 六面体单元网格的生成方法及发展现状 |
| 1.3.1 六面体单元网格的主要特点与优势 |
| 1.3.2 六面体网格生成方法的研究概况 |
| 1.4 基于栅格法六面体网格生成方法的研究现状和存在问题 |
| 1.4.1 基于栅格法的研究现状 |
| 1.4.2 基于栅格法的分类 |
| 1.4.3 基于栅格法六面体网格生成方法的存在问题 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 自适应加密技术和核心网格生成 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实体模型建立和几何特征识别 |
| 2.2.1 实体模型的建立 |
| 2.2.2 几何特征识别 |
| 2.3 相容性加密模板的建立 |
| 2.4 基于实体模型几何特征建立加密信息场 |
| 2.4.1 基于实体模型表面曲率建立加密信息场 |
| 2.4.2 基于实体模型局部厚度建立加密信息场 |
| 2.4.3 基于实体模型小特征建立加密信息场 |
| 2.4.4 补充加密判据的建立 |
| 2.4.5 逐级加密方法和自适应包络网格的建立 |
| 2.5 “锯齿”状核心网格生成 |
| 2.5.1 节点属性的判断 |
| 2.5.2 单元属性的判断 |
| 2.5.3 核心网格的生成 |
| 2.6 表面拟合和质量优化 |
| 2.6.1 表面拟合 |
| 2.6.2 网格质量优化 |
| 2.7 基于栅格法三维六面体网格自适应生成流程图 |
| 2.8 网格自适应生成实例分析 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 六面体网格边界拟合技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 核心网格的建立和表面空隙填充 |
| 3.2.1 “锯齿”状核心网格的生成 |
| 3.2.2 表面空隙填充单元的产生 |
| 3.3 基于优先点和相对位置关系的边界拟合方法 |
| 3.3.1 边界拟合的几何要求和拓扑要求 |
| 3.3.2 表面自由四边形面片的八种类型 |
| 3.3.3 优先点的识别 |
| 3.3.4 边界拟合过程 |
| 3.3.5 特征点拟合 |
| 3.4 特殊子表面的情况 |
| 3.5 边界拟合点的修正 |
| 3.5.1 一个不合理拟合节点的修正 |
| 3.5.2 两个相邻不合理拟合节点的修正 |
| 3.6 凹曲边拟合问题 |
| 3.6.1 表面拟合网格的生成 |
| 3.6.2 凹曲边附近退化四边形面片的拟合调整 |
| 3.6.3 凹曲边拟合流程图 |
| 3.7 凸曲边处退化面片的拟合调整 |
| 3.8 六面体网格边界拟合实例分析 |
| 3.8.1 关于优先点和相对位置关系结合法的应用实例 |
| 3.8.2 关于凹曲边拟合的网格生成实例 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 六面体网格质量优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 网格质量评价模型 |
| 4.3 边界单元的拓扑优化技术 |
| 4.3.1 不合理的拓扑连接关系 |
| 4.3.2 插入新单元技术 |
| 4.3.3 退化单元技术 |
| 4.3.4 插入与退化相结合的技术 |
| 4.3.5 各种拓扑优化模式的协调应用规则 |
| 4.4 节点平滑技术 |
| 4.4.1 边界拟合点的平滑 |
| 4.4.2 一般表面节点的平滑 |
| 4.4.3 内部节点的平滑 |
| 4.4.4 节点平滑实例 |
| 4.5 六面体网格质量优化实例分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 六面体网格局部加密技术 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 加密模板的选择 |
| 5.3 局部加密技术应用的场合和条件 |
| 5.4 局部加密技术 |
| 5.4.1 节点加密技术 |
| 5.4.2 单元加密技术 |
| 5.4.3 单元边和单元面加密技术 |
| 5.4.4 网格边界边加密技术 |
| 5.4.5 网格表面加密技术 |
| 5.4.6 局部区域加密技术 |
| 5.4.7 多次加密技术 |
| 5.4.8 局部加密流程图 |
| 5.5 局部加密实例分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 三维六面体网格自动生成软件开发 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 AUTOMESH-3D各模块的功能特点 |
| 6.2.1 软件的整体结构 |
| 6.2.2 AUTOMESH-3D软件系统各模块的实现界面 |
| 6.3 AUTOMESH-3D软件系统的功能和特点 |
| 6.4 应用实例 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间完成的论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 攻读博士学位期间获得的奖励 |
| 发表论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）用于铝型材挤压过程数值模拟的六面体网格划分算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 铝合金型材挤压的数值模拟研究现状 |
| 1.2 网格划分研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 常用网格划分算法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 挤压流动模型的网格类型选择 |
| 2.3 六面体网格划分方法 |
| 2.3.1 映射法(Mapping method) |
| 2.3.2 扫掠法(Sweeping method) |
| 2.3.3 四面体分解法(单元转换法) |
| 2.3.4 铺路/铺层法(Paving/Plastering单元法) |
| 2.3.5 栅格法(Grid-based Method) |
| 2.3.6 中轴面分解法(Medial Surface Method) |
| 2.3.7 六面体优先法(Hex-Dominant Methods) |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 铝型材挤压流动模型的网格划分算法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 网格划分算法的选择 |
| 3.2.1 模型分块的原则 |
| 3.2.2 分块模型的网格划分算法 |
| 3.3 分块模型的共享面网格 |
| 3.3.1 分块网格的连接方式 |
| 3.3.2 分块模型的共享面网格 |
| 3.4 栅格法划分分块模型 |
| 3.4.1 模型准备 |
| 3.4.2 栅格法划分网格 |
| 3.5 扫掠法划分分块网格 |
| 3.5.1 扫掠法划分工作带分块网格 |
| 3.5.2 扫掠法划分棒料分块网格 |
| 3.6 铝型材挤压流动模型的网格划分流程 |
| 3.7 与四面体网格进行比较 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 网格质量优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 网格的拓扑关系优化 |
| 4.2.1 识别畸变单元 |
| 4.2.2 识别优化单元 |
| 4.2.3 网格拓扑优化模板 |
| 4.2.4 网格拓扑优化实例 |
| 4.3 网格的形状质量优化 |
| 4.3.1 边界节点的形状质量优化 |
| 4.3.2 一般表面节点的形状质量优化 |
| 4.3.3 内部节点的形状质量优化 |
| 4.4 网格质量评价标准 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 挤压流动模型网格划分实例 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实心截面型材网格划分 |
| 5.2.1 实心截面型材网格划分实例一 |
| 5.2.2 实心截面型材网格划分实例二 |
| 5.3 空心截面型材网格划分 |
| 5.4 复杂截面型材网格划分 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（9）三维金属体积成形过程有限元模拟若干关键技术研究与系统开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 有限元研究现状概述 |
| 1.2.1 有限元理论研究现状概术 |
| 1.2.2 有限元软件研究现状概术 |
| 1.3 体积成形有限元模拟的应用现状 |
| 1.3.1 体积成形有限元模拟的应用现状 |
| 1.3.2 基于有限元的体积成形工艺优化 |
| 1.4 体积成形有限元模拟关键技术研究现状 |
| 1.4.1 体积成形有限元网格划分方法的研究现状 |
| 1.4.2 体积成形有限元分析计算系统的研究现状 |
| 1.4.3 体积成形有限元模拟辅助系统的研究现状 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 三维金属体积成形有限元模拟基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 刚粘塑性有限元基本方程 |
| 2.2.1 刚粘塑性有限元的基本假设 |
| 2.2.2 刚粘塑性有限元的基础公式 |
| 2.2.3 刚粘塑性有限元的基本原理 |
| 2.3 刚粘塑性有限元刚度矩阵 |
| 2.3.1 六面体网格刚粘塑性有限元刚度矩阵 |
| 2.3.2 四面体网格刚粘塑性有限元刚度矩阵 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 三维金属体积成形有限元网格划分与再划分方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 三维有限元网格自适应划分 |
| 3.2.1 加密单元信息场建立 |
| 3.2.2 六面体网格自适应划分 |
| 3.2.3 四面体网格自适应划分 |
| 3.2.4 混合网格自适应划分 |
| 3.2.5 网格划分方法的选择原则 |
| 3.3 三维有限元网格自适应再划分 |
| 3.3.1 网格再划分判断标准 |
| 3.3.2 网格再划分几何模型处理 |
| 3.3.3 新旧网格物理场传递 |
| 3.3.4 双重自适应网格再划分 |
| 3.3.5 自适应网格再划分实例 |
| 3.4 三维有限元网格局部再划分 |
| 3.4.1 干涉网格的局部再划分 |
| 3.4.2 畸变网格的局部再划分 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 三维金属体积成形有限元分析计算关键技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三维模具形状的描述方法 |
| 4.3 三维边界条件的施加方法 |
| 4.3.1 速度边界条件的施加 |
| 4.3.2 混合边界条件的施加 |
| 4.4 三维复杂运动的处理技术 |
| 4.4.1 模具复杂运动的描述 |
| 4.4.2 模具瞬时速度的求解 |
| 4.4.3 模具位置更新的实现 |
| 4.5 三维动态边界条件的处理 |
| 4.5.1 自由节点的触模判断 |
| 4.5.2 触模节点的位置调整 |
| 4.5.3 触模节点的脱模判断 |
| 4.6 总体刚度矩阵压缩存储技术 |
| 4.6.1 总体刚度矩阵非零元素确定 |
| 4.6.2 总体刚度矩阵非零元素存储原理 |
| 4.6.3 总体刚度矩阵压缩存储生成方法 |
| 4.6.4 总体刚度矩阵压缩存储程序流程 |
| 4.6.5 总体刚度矩阵压缩存储方法分析 |
| 4.7 总体刚度方程高效求解方法研究 |
| 4.7.1 初始速度场的确定 |
| 4.7.2 衰减因子的确定 |
| 4.7.3 线性方程组的求解 |
| 4.8 三维体积成形有限元分析程序设计 |
| 4.8.1 三维体积成形有限元模拟程序流程设计 |
| 4.8.2 三维体积成形有限元模拟程序结构设计 |
| 4.9 三维体积成形有限元模拟程序分析实例 |
| 4.9.1 连杆预锻成形有限元模型建立 |
| 4.9.2 连杆预锻成形有限元结果分析 |
| 4.10 本章小结 |
| 第五章 三维金属体积成形有限元热力耦合关键技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 热力耦合模拟基本理论 |
| 5.2.1 温度场有限元基本方程 |
| 5.2.2 热力耦合模拟基本原理 |
| 5.3 热力耦合模拟关键技术 |
| 5.3.1 温度场震荡的处理 |
| 5.3.2 热力学参数的处理 |
| 5.3.3 速度场对温度场影响的处理 |
| 5.3.4 温度场对速度场影响的处理 |
| 5.4 热力耦合模拟工程实例 |
| 5.4.1 热力耦合有限元模型建立 |
| 5.4.2 热力耦合有限元模拟结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 三维金属体积成形有限元辅助系统关键技术研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 前处理系统的建立 |
| 6.2.1 前处理功能分析 |
| 6.2.2 前处理关键算法 |
| 6.2.3 前处理系统演示 |
| 6.3 后处理系统的建立 |
| 6.3.1 后处理功能分析 |
| 6.3.2 后处理关键算法 |
| 6.3.3 后处理系统演示 |
| 6.4 接口文件的建立 |
| 6.4.1 接口文件的内容 |
| 6.4.2 接口文件的数据结构 |
| 6.4.3 接口文件的存储结构 |
| 6.4.4 DEFORM-3D接口文件的建立 |
| 6.5 材料数据库的建立 |
| 6.5.1 基于流动应力模型的材料数据库 |
| 6.5.2 基于试验数据的材料数据库 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 三维金属体积成形有限元模拟软件平台的应用 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 挤压成形模拟实例 |
| 7.2.1 挤压成形模拟模型 |
| 7.2.2 挤压成形试验验证 |
| 7.3 转向节锻造模拟实例 |
| 7.3.1 转向节锻造工艺方案 |
| 7.3.2 整体拔长工步模拟 |
| 7.3.3 杆部拔长工步模拟 |
| 7.3.4 劈挤叉部工步模拟 |
| 7.3.5 预锻成形工步模拟 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间完成的论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 攻读博士学位期间获得的奖励 |
| 附录:英文论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）增量体积成形数值模拟技术及其在多道次拔长工艺设计中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外相关研究现状 |
| 1.2.1 金属体积成形通用数值模拟技术的研究进展 |
| 1.2.2 增量体积成形高效数值模拟技术的研究进展 |
| 1.2.3 六面体网格自动划分与重划分技术的研究进展 |
| 1.2.4 多道次平砧拔长工艺规划与分析的研究进展 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 刚粘塑性有限元改进算法与刚性区自由度缩聚原理 |
| 2.1 刚粘塑性有限元法的基本原理 |
| 2.2 非线性刚粘塑性有限元方程组的迭代解法 |
| 2.2.1 方法一：直接迭代法 |
| 2.2.2 方法二：牛顿-拉夫森迭代法 |
| 2.3 待定刚性区的自动判别方法 |
| 2.4 预指定刚性区自由度缩聚原理 |
| 2.4.1 原理一：泛函积分区域缩减 |
| 2.4.2 原理二：刚性区节点自由度凝聚 |
| 2.4.3 两种原理的综合 |
| 2.5 瞬态传热有限元法与热力耦合分析方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 增量体积成形有限元模拟的关键技术 |
| 3.1 三维动态接触边界的搜索与处理 |
| 3.2 离散型流动应力数据的处理 |
| 3.3 预指定刚性区自由度缩聚技术 |
| 3.3.1 预指定刚性区自由度缩聚技术的算法流程 |
| 3.3.2 子网格生成 |
| 3.3.3 刚性面节点自由度凝聚处理 |
| 3.4 预指定刚性区参数的选取 |
| 3.4.1 数值试验方案 |
| 3.4.2 数值试验结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 非结构化与分层六面体网格自动重划分技术 |
| 4.1 非结构化六面体网格的自动重划分 |
| 4.1.1 网格重划分的判断准则 |
| 4.1.2 生成新网格的算法流程 |
| 4.1.3 旧网格边界特征提取 |
| 4.1.4 表面零厚度六面体单元层覆盖 |
| 4.1.5 网格平滑处理与边界拟合 |
| 4.1.6 新网格质量判断 |
| 4.2 分层六面体网格的自动重划分 |
| 4.2.1 分层六面体网格模型 |
| 4.2.2 网格重划分的判断准则 |
| 4.2.3 生成新网格的算法流程 |
| 4.2.4 旧网格边界特征提取 |
| 4.2.5 四边形单元层插入 |
| 4.2.6 表面零厚度六面体单元层覆盖 |
| 4.3 新旧网格间数据传递 |
| 4.4 六面体网格自动重划分技术的验证 |
| 4.4.1 算例1 |
| 4.4.2 算例2 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 增量体积成形有限元模拟系统的开发及验证 |
| 5.1 增量体积成形有限元模拟系统的结构及功能 |
| 5.1.1 系统模块与程序结构 |
| 5.1.2 系统功能与数据接口 |
| 5.2 三维热力耦合刚粘塑性有限元关键技术的验证 |
| 5.2.1 算例1 |
| 5.2.2 算例2 |
| 5.2.3 热锻实验 |
| 5.3 预指定刚性区自由度缩聚技术的验证与多工步拔长模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于解析法与有限元模拟的多道次平砧拔长工艺设计 |
| 6.1 平砧拔长压下过程的解析模型 |
| 6.1.1 瞬态动可容速度场的建立 |
| 6.1.2 基于 Markov 变分原理的变形分析 |
| 6.1.3 变形分析的实验结果验证 |
| 6.2 多道次平砧拔长的快速工艺规划 |
| 6.3 多道次平砧拔长的连续有限元模拟 |
| 6.4 多道次平砧拔长的工艺评价指标 |
| 6.5 拔长过程中压机与操作机联动描述 |
| 6.5.1 压机与操作机动作分析 |
| 6.5.2 压机与操作机联动代码 |
| 6.6 工艺设计实践 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
四、金属塑性成形有限元六面体网格自动生成方法及优化技术（论文参考文献）
- [1]高强铝合金搅拌摩擦焊时效成形集成模拟研究[D]. 刘安. 哈尔滨商业大学, 2021(12)
- [2]SLM成形Ti-6Al-4V零件低周疲劳和滚动接触疲劳性能研究[D]. 张鹏. 重庆大学, 2020
- [3]基于Abaqus的二维切削仿真局部网格动态细化及前处理关键技术研究[D]. 李宗旺. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [4]Delaunay网格剖分算法研究及其在动态大变形问题中的应用[D]. 张晶飞. 湖南大学, 2019(07)
- [5]船体大型结构装焊连续工艺模拟方法与应用研究[D]. 巩庆涛. 哈尔滨工程大学, 2018(01)
- [6]准双曲面齿轮大轮冷摆辗加工关键技术研究[D]. 党玉功. 西北工业大学, 2017(02)
- [7]基于栅格法的三维六面体网格自适应生成算法及优化技术研究[D]. 孙璐. 山东大学, 2012(12)
- [8]用于铝型材挤压过程数值模拟的六面体网格划分算法研究[D]. 刘江伟. 山东大学, 2012(02)
- [9]三维金属体积成形过程有限元模拟若干关键技术研究与系统开发[D]. 王忠雷. 山东大学, 2011(06)
- [10]增量体积成形数值模拟技术及其在多道次拔长工艺设计中的应用[D]. 陈文. 上海交通大学, 2011(12)