11-12计算机辅助工程试卷

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1、山东交通学院本科生课程论文课程名称：任课教师：成绩专业学号姓名2011年11月30日有限元模拟技术及实例应用摘要:木文介绍有限元模拟技术的发展并阐述了有限元分析软fl-Dynaform的特点及利用其进行板料成形时的步骤和未来的发展方向，口重点介绍了其在门外板上的应用实例。关键词：有限元法；dynaform；板料成形有限元法的基本前提是：将连续求解域离散为一组有限个单元的组合体，这样的组合体能近似的模拟或逼近求解区域。由于单元能按各种不同的联结方式组合在一起，且单元本身可以具冇不同的形状，因此可以模拟形状复杂的求解域,有限元法作为一种数值分析法的另--重要步骤

2、是利用在每一单元内假设的近似函数來表示全求解域上待求的位置场函数。单元内的近似函数通常山未知场函数在单元各个节点上的数值以及插值函数表达。这样一來，一个问题的冇限元分析中，未知场函数的节点值就成为新的未知量，从而使一个连续的无限自由度问题变为离散的有限自由度问题。一经求解岀这些未知量，就可以利用插值函数确定单元组合体上的场函数。显然，随着单元数目的增加，亦即单元尺寸的缩小，解的近似程度将不断改进，如果单元是满足收敛性耍求的，其近似解最后将收敛丁•精确解。1.有限单元法发展史：有限单元法最初于1956年由turner和clough等人在分析飞行器结构力学性能时

3、提岀，由于这种方法是由矩阵位移法推广应用于弹性力学平而问题，故当时称为直接刚度法。随后，将这种方法命名为冇限单元法，2、CAE软件一eta/DYNAFORM的应用eta/DYNAFORM是美国ETA公司和LSTC公司联合推岀的专业板成形软件，致力于解决最复杂板成形工艺，广泛用于世界各大汽车公司、模具厂和大学以及研究机构中。eta/DYNAFORM的求解器是业界著名的动态显式有限元分析程序：LS-DYNA,作为显式有限元程序的鼻祖，LS-DYNA在其固有的强大显式求解技术基础上又增加了隐式分析能力，进一步扩大了程序的应用范围。对于缩减积分模式带来的计算谋差，L

4、S-DYNA具冇多种沙漏控制技术来克服，在保证分析精度的同时，提高了求解效率。eta公司在与美国三大汽车公司（通用、福特、克莱斯勒）20年的合作中合作，积累了丰富的板成形仿真工程经验，程序中固化了大量经过试验验证的专家经验，对于不同的成形工艺给出了最优的仿真参数如：质量比例参数、速度和阻尼系数等，大大降低了对使用者的要求，成为模具及工艺设让人员的工具。eta/DYNAFORM的主要特点如下：（1）完全工艺化的风格，易学易用；（2）标准的CAD接口（IGES/VDA）；（3）先进的网格牛成器，三角形、四边形网格混合以及网格修改、剪裁功能；成形过程屮网格的自适应

5、（adaptive）划分功能；（4）方便的拉延筋生成功能，并有DBFP预报拉延筋力；（5）板材落料尺寸估算器，提高成材率；（6）快速的拉延分析功能（无须建立凸模及接触、载荷曲线）；（7）DFE—模面设计模块，山产品儿何外形生成压边和凹模；（8）变厚度板料（焊板）成形分析；（9）丰富的材料库（135种金属及非金属材料）；（10）显隐式无缝转换（回弹分析）；（11）结果各变最（应力、应变、厚度、能量等）历史曲线、云图及动画，切取截面显示（如厚度变化等），FLD图可以显示每个单元的成形状况等；（12）二次开发功能。3.1利用eta/DYNAFORM进行板料成形模拟

6、的步骤（1）曲面模型的建立。可通过两种方式建立曲面模型，一种是在Dynaform中直接建立。另一种是通过商品化的Pro/E和UG等软件导入。因第一种方式功能较简单，应用不太方便，所以常用第二种方法。即在Pro/E和UG等软件中建立覆盖件模型，并进行必要的工艺补充，然后建立相应的凸凹模和压边圈模型,捉取各自的曲而，然后存为IGES格式，并导入Dynaform软件。也可将外界建立好且经过工艺补充的覆盖件模型导入Dynaform,然后通过偏置等处理牛成凸凹模和压边圈模世。（2）单元网格的划分。一般采用先占动划分单元网格后手动划分的方法。如Illi面模型形状较复杂或

7、由多垂曲面组成贝J往往易产生误差或单元面法向不一致滩以划出正确的结果。因此在划分完网格后，耍检查凸凹模、压边圈和板料网格的法欠量边界、重复单元、修改网格直至没有错误为止。网格的划分应正确地反映结构的受力和变形情况，网格的粗细稠密选择要适当。网格细密则结果更精确，但计算量也更大，浪费机时；网格太粗则计算量小，但误差较大R不能真实反映变化情况。应在保证计算梢度和目的的询捉下，选用适当的单元类型，先刈■预估受力变形剧烈的地方，采用较细密的网格划分，以保证有足够的单元反映该区域的变化情况。（3）分析模型的建立。网格划分完毕并检查正确后，将各单元集分别定义为凸凹模、板

8、料和压边圈。设置好模具、板料和压边圈Z间的相对位置，