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基于UG的板料成形有限元模拟系统的研究和开发

作　者: 代安健
导　师: 柳玉起
学　校: 华中科技大学
专　业: 数字化材料成形
关键词: 有限元板料成形模拟 UG二次开发 FASTAMP
分类号: TG386
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

数值模拟技术在航空航天、汽车、五金家电等行业已经得到广泛应用,CAE系统在产品设计和模具开发过程中发挥了至关重要的作用。但现有的CAE系统与CAD系统集成化程度很低,在板料成形CAE系统方面还没有与CAD系统直接集成。传统的板料成形CAE系统是通过中间的CAD格式文件进行数据交换。这种方式容易造成模型数据的丢失和模型精度的损失。因此,开发一种快速简捷、界面统一的CAD和CAE无缝集成系统,实现便捷无损的板料冲压成形过程模拟具有重要的意义。课题来源于国家自然科学基金项目“面向自主设计的汽车覆盖件成形性快速仿真及工艺优化技术研究”(N0.50575080)和国家863计划项目“基于仿真的汽车零部件可成形性设计与工艺优化”(N0.2006AA04Z140)。基于UG平台进行二次开发,无缝集成FASTAMP增量法求解器,设计和开发出板料成形有限元模拟系统。论文阐述了UG二次开发的开发环境和开发工具,研究了UG二次开发的框架和功能实现方式。针对动力显式算法,分析现有板料成形有限元软件的结构和设计方法,总结出系统的设计原则。紧密结合实际生产需要,以无缝集成为设计思想,完成了系统的功能需求分析和界面设计。在此基础上,采用模块化设计,实现了系统的各项功能。对网格的剖分和显示、材料库的建立、等效拉深筋模型、基于UDO的数据保存等关键技术做了较为深入的探讨。基于UG平台开发了板料成形有限元模拟系统Forming Analysis Wizard(简称FAW)。FAW系统采用FASTAMP软件增量法求解器,操作风格与UG保持一致,实现了与UG无缝集成。该系统能实现参数化网格剖分,具有独立的材料参数库,考虑了真实的摩擦、压边力、拉深筋、切口线等工艺条件。在UG环境下实现了金属板料精密成形过程仿真,包括重力效应模拟、冲压成形过程模拟等,帮助模具设计以及工艺人员校核设计方案,虚拟试模,减少潜在的设计问题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 课题来源、目的及意义  9-10
  1.2 国内外研究概况  10-16
  1.3 本文的主要研究工作  16-18
2 基于UG 的板料成形有限元模拟系统的开发基础  18-28
  2.1 引言  18
  2.2 FAW 系统的开发平台  18-19
  2.3 FAW 系统的开发工具  19-23
  2.4 FAW 系统的开发框架  23-24
  2.5 FAW 系统相关的理论基础  24-28
3 基于UG 的板料成形有限元模拟系统的设计  28-42
  3.1 引言  28
  3.2 FAW 系统的设计原则  28-29
  3.3 FAW 系统的需求分析  29-33
  3.4 FAW 系统的界面设计  33-41
  3.5 小结  41-42
4 基于UG 的板料成形有限元模拟系统的关键技术  42-57
  4.1 引言  42
  4.2 网格的划分和显示  42-47
  4.3 材料库的建立  47-51
  4.4 等效拉深筋模型  51-52
  4.5 基于UDO 的数据存储  52-56
  4.6 小结  56-57
5 基于UG 的板料成形有限元模拟系统的应用  57-65
  5.1 引言  57
  5.2 汽车前覆盖件成形性模拟  57-61
  5.3 模拟结果的分析与对比  61-64
  5.4 小结  64-65
6 全文总结及展望  65-67
  6.1 全文总结  65-66
  6.2 研究展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71

基于UG的板料成形有限元模拟系统的研究和开发

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