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有限元逆算法及其在工艺参数优化中的应用
| 论文题名： | 有限元逆算法及其在工艺参数优化中的应用 |
| 关键词： | 有限元逆算法;板料成形;工艺参数优化;汽车覆盖件;复杂冲压件 |
| 摘要： | 汽车覆盖件多是尺寸大，形状复杂的三维曲面，从外观质量到配合精度等要求都很高。覆盖件冲压成形过程是几何，材料和边界条件三重非线性问题，需要用以计算机为基础的数值方法来分析其成形规律。但是，现有的增量法板料成形有限元方法计算时间长，仅适合模拟覆盖件拉延成形过程，然而在覆盖件产品设计、工艺设计和模具设计初期，许多因素都是未知的，增量法板料成形有限元方法无法完成模拟。而有限元逆算法可以很好地解决这个问题，基于形变理论的有限元逆算法只考虑初始构形及最终构形两个形态，因而具有快速，高效的特点。同时它也具有比较高的模拟精度，可作为一个设计早期应用的分析工具。本文详细阐述了逆算法的理论和方法。采用三角形薄膜单元开发了精度较高的有限元逆算法，算法中真实、精确地考虑了摩擦、压边力、拉深筋、背压力、曲压料面等实际工艺条件；方程组求解引入快速求解算法，比一般的LDLT解法快几倍，尤其对于大型复杂冲压件问题来说求解效率提高更多。压边力和拉伸筋是覆盖件冲压成形中重要的工艺参数。由于逆算法计算速度快，计算准备数据量少，可以快速地对这些工艺参数进行优化。本文在逆算法的基础上，以变形后工件的厚度分布和厚向应变为目标函数，分别用一维搜索方法和灵敏度分析的方法，建立了冲压过程中的压边力和拉伸筋的优化算法。并通过实例证明逆算法以及基于逆算法的工艺参数优化的有效性。初步探索了逆算法用于工艺参数优化的可行性。本研究得到了国家自然科学基金重点项目(编号50335060)和教育部重点项目(编号03111)的联合资助。 |
| 作者： | 金涛 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 李志刚;柳玉起 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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