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《华中科技大学》 2008年
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金属环件冷辗扩成形模拟前处理系统的设计与实现

邓南方  
【摘要】: 环件冷辗扩是一种生产高质量无缝环件的先进制造技术,环件冷辗扩过程涉及到运动学和动力学的几何非线性、材料非线性、接触非线性等复杂力学问题,成形模拟过程非常困难。国外一些大型通用的软件虽然可以对环件冷辗扩成形进行模拟,但是软件操作过程复杂,需要很专业的技术人员才能使用。为简化用户操作和提高有限元软件的实用性,论文结合国家自然科学基金重点项目“金属环件冷辗扩塑性成形机理及工艺设备研究”(No.50335060)开发了环件冷辗扩数值模拟专用系统的部分模块。 论文的主要研究内容是针对环件冷辗扩成形工艺特点,开发专用环件冷辗扩数值模拟前处理系统,为用户提供可视化、易操作的图形交互界面,为模拟计算提供所需的数据。 首先,对环件冷辗扩原理和有限元理论进行了深入的研究。根据环件冷辗扩的工艺特点,对系统的功能需求进行了分析,提出了系统的设计思想和目标。对前处理系统应用程序框架类的创建及类之间的关联进行分析,并运用软件工程和面向对象的程序设计方法对系统的总体框架、组织结构和功能、数据结构和专用材料库、环件冷辗扩前处理系统的人机交互界面进行了分析和设计。 对前处理系统的关键技术进行了研究。在六面体单元网格生成方法的基础上,采用边界节点法实现了环件截面网格剖分;依据剖分的截面网格利用扫掠法实现了环件六面体单元的网格生成并对单元和节点进行重排;基于曲面网格技术实现了模具网格的剖分和法向量的自动调整;为模拟计算提供必要的网格数据。在此基础上,通过程序设计的实现,完成了环件冷辗扩数值模拟前处理系统的开发。 最后,利用开发的前处理系统,对矩形环件冷辗扩进行了模拟。并将前处理系统的功能同商业软件ABAQUS进行了比较。通过对计算结果分析,证明开发的前处理系统可以有效地应用于环件冷辗扩系统模型的创建。为优化工艺参数和模具结构,降低产品开发成本,提供了有效工具。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TG306

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