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

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1、学校代号10532学号S1502W0212分类号TG391密级公开工程硕士学位论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学位申请人姓名陈加慧培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称崔向阳副教授田永高级工程师学科专业车辆工程研究方向动态自适应算法研究及应用论文提交日期2018年04月23日学校代号：10532学号：S1502W0212密级：公开湖南大学工程硕士学位论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学位申请人姓名：陈加慧导师姓名及职称：崔向阳副教授田永高级工程师培养单位：机械与运载工程学院专业名称：车辆工程

2、论文提交日期：2018年04月23日论文答辩日期：2018年05月21日答辩委员会主席：方棋洪教授ResearchonNodeIntegralDynamicAdaptiveAlgorithmandItsApplicationinDynamicLargeDeformationbyCHENJiaHuiB.E.(LiaoningUniversityofTechnology)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeri

3、nginVehicleEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorCUIXiangyangSeniorEngineerTianYongMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人

4、承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在年解密后适用本授权书。2、不保密。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I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摘要金属成形技术，由初级开放锻造与简单

5、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

6、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

7、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

8、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