节点积分动态自适应算法研究及其在动态大变形问题中的应用

发布时间：2020-10-16 20:01

　　 金属成形技术,由初级开放锻造与简单冲压,已经发展到大量新的工程分支,如挤压、轧制和超塑性成形等,在工业制造中发挥着重要的作用,成为汽车,航空航天、兵器、农业机械和电气电子部件等领域的重要的加工手段。从金属成形过程的建模和计算角度来看现有技术的总体情况,有限元方法是用于分析复杂工业过程的最普遍的数值方法。然而随着实际工程问题复杂化,进行数值模拟所需要计算的离散模型也逐渐庞大,因此,亟需开发更高效、更精确、更高性能和更低成本现代数值分析技术。基于这一需求,本文提出一种高效的自适应方案,并将其应用于金属成形数值分析中。针对金属成形中网格畸变问题,提出一种局部网格重划算法。本文完成的主要工作和得到的结论,归纳如下:(1)详细地描述了AFT算法理论、算法流程及程序实现。基于此,针对AFT在内外边界尺寸差距大和复杂边界下存在的网格质量低下,甚至不能进行网格剖分的问题,通过改变新单元生成机制的方法来对AFT算法进行改进。并通过算例证明,改进AFT算法能成功地应用于内外边界尺寸差距大和复杂边界问题,并获得高质量的平面三角形网格剖分图,为下文的研究提供了网格剖分算法基础。(2)开发了基于N-SFEM自适应网格加密分析方案,构建了基本的结构框架和流程图。算法分为两部分:基于N-SFEM自适应控制策略和多重网格细分准则。其中,通过节点积分算法计算出节点的应变能密度作为自适应控制策略以找出高应变区域,将网格节点分为不同的加密类别。基于节点分类,应用多重网格细分准则对模型进行自适应网格加密。通过多个算例验证,自适应加密算法中优良的控制策略能准确地定位高应力区域,合适的多重网格细分准则可以实现网格快速加密。结果显示:该算法能够使用更少的迭代次数,得到更为精确的结果。(3)将基于N-SFEM自适应网格加密算法应用于金属成形大变形算法分析中。给出了考虑接触的金属成型过程中动态大变形问题的基本方程,并简要介绍了接触算法及接触力的计算方法。同时,为了解决大变形中网格畸变问题,提出自适应网格重划算法,其中,设计了一种新的节点物理量传递方法。通过一系列案例分析,验证了本章所提算法的精确性、稳定性和实用性,结果表明:自适应网格重划算法解决了金属成形中的网格畸变问题,新网格具有良好的网格质量,并且经过物理量的传递,新网格也具有了完整的物理量。之后,进行自适应网格加密,进一步提高算法的计算精度。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG301
【部分图文】：

节点积分动态自适应算法研究及其在动态大变形问题中的应用( 1 0) 0′ 0 12( 1 0)( 0′ 0 12) 坐标： 0′32( 1 0) 0 12 0′32( 0 1) 0 12

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图 2.3 新生成的边与已有边相交程中，要随时注意 1， 2角度的可将点P0与已有前沿边上与点P图 2.4 新生产的边与已有边的夹角在着一个问题，即无论如何处理响网格的收敛效果。此时，除的位置关系，如图 2.5，当出现将产生的新点P0与已有的点 P
【参考文献】

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本文编号：2843711