参数化网格划分及其在板料成形有限元分析中的应用

《参数化网格划分及其在板料成形有限元分析中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要有限元数值模拟技术在板料冲压成形中得到了十分广泛的应用。有限元网格划分是有限元模型建立最为核心的环节，有关复杂区域的网格全自动生成问题已成为一个非常热门的研究方向。在数值化的今天，需要广泛地采用优化技术进行产品设计，而参数化有限元分析(ParameterizedFiniteElementAnalysis，简称为PFEA)是快速获得优化参数的有效方法，具有无可比拟的优势。参数化网格划分是参数化有限元分析实现的前提和基础。本文研究了三维复杂曲面参数化网格划分的实现方法。在大型通用CAD软件Unigraphics(以

2、下简称UGII或UG)上开发了一个高效的曲面网格划分系统；首次开发了一个基于历史的全自动曲面参数化网格划分(ParameterizedMesh，简称ParaMesh)系统；提出了在有限元建模中用网格模型转换替代几何模型转换的思想，实现了CAD系统、ParaMesh系统和CAE系统的集成；利用对外缘翻边工艺的优化设计和实验研究对上述成果进行了验证。研究表明：本文的ParaMesh系统对指导产品设计、缩短产品开发周期、减少材料消耗和保证产品质量等具有重要的理论意义和实际应用价值。主要研究内容包括：提出了参数化网格划分的

3、要求，研究了参数化网格划分的实现方法和实现途径。针对有限元模型建立的特点和不足，提出了通过基于历史的参数化网格划分的方法来建立有限元模型的思想。提出了UG模型的一种自动识别算法。改进了经典的Delaunay三角划分法，根据种子填充算法，改进了种子网格划分法。在UG上开发了一个高效的曲面网格划分系统，实现了对汽车覆盖件等复杂空间曲面的全自动网格划分。首次提出了基于历史的全自动曲面参数化网格划分算法实现流程并开发了曲面参数化网格划分ParaMesh系统。借助于基准网格模型，使用ParaMesh系统，可对更新后的几何模型

4、进行参数化网格划分，为参数化有限元分析和优化设计提供了一种新的高效快捷的实现手段。在有限元分析建模中，提出了用网格模型转换替代几何模型转换的思想，分析了其优点和可行性，并编写了从UG分别到ANsYs、ABAQUS和DYNAFORM的网格模型转换接口程序，实现了cAD系统、ParaMesh系统和CAE系统的集成和零失真转换。编制了从ANSYS到DYNAFORM的有限元模型转换接口程序，并集成了从DYNAFORM到ABAQus和从ANSYS至IJABAQUS的有限元模型转换接口程序，方便、快捷地实现了三者之间的数据资源

5、有效共享。最后，将本文开发的ParaMesh系统和网格模型转换接口程序应用于PFEA和参数化网格划分及其在板料成形有限元分析中的应用优化设计之中。基于PFEA把人工神经网络(ANN)和遗传算法(GA)相结合，研究了外缘翻边过程中的板料形状优化和工艺参数优化，并利用外缘内曲、外缘外曲和外缘内、外曲组合翻边的实验结果，验证了所开发的三维复杂曲面ParaMesh系统的正确性和可行性。关键词：参数化有限元分析，参数化网格划分，网格模型，接口程序，翻边成形参数优化IIABSTRACTThetechnologyoffinite

6、elementnumericalsimulationhasbeenappliedextensivelyinsheetmetalforming．Finiteelementgridgenerationisthemostimportantcorepartinestablishing丘niteelementmodel，itisbecomingapopularstudyorientationaboutgridgenerationfull—automaticoncomplicatedarea．Intheeraofnumeral

7、oftoday，optimizationtechnologyisadoptedwidelyinproductdesign，PFEA(ParameterizedFiniteElementAnalysis)iSalleffectivemethodinobtainingoptimizedparameterquickly,ithasunexampledadvantages．Parameterizedmesh(ParaMeshforshort)iSthepreconditionandthefoundationinrealiz

8、ingPFEA．TherealizationmethodofParaMeshin3Dcomplicatedsurfacehasbeenstudiedinthisdissertation．AnefficientgridgenerationsystemofsurfacehasbeendevelopedonthegeneralCADsoftware--Unigra