[發(fā)明專利]用于鍛造成型加工有限元計(jì)算的仿真模擬計(jì)算方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811365674.6
• 申請(qǐng)日: 2018-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN109255204A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李俊洪;羅許;劉序江;肖強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所(普通合伙) 51124
• 代理人: 林天福

本發(fā)明公開了一種仿真模擬計(jì)算方法，尤其是公開了一種用于鍛造成型加工有限元計(jì)算的仿真模擬計(jì)算方法，屬于金屬鍛壓制造工藝方法技術(shù)領(lǐng)域。提供一種計(jì)算速度快，計(jì)算精度高的用于鍛造成型加工有限元計(jì)算的仿真模擬計(jì)算方法。所述的仿真模擬計(jì)算方法包括多個(gè)道次的有限元鍛造計(jì)算，在每一個(gè)道次的有限元鍛造計(jì)算中，除了第一個(gè)道次的有限元鍛造計(jì)算外均以截取的上一個(gè)相鄰道次的一小段鍛造件為計(jì)算對(duì)象繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算直到完成整個(gè)鍛件的仿真模擬計(jì)算工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種仿真模擬計(jì)算方法，尤其是涉及一種用于鍛造成型加工有限元計(jì)算的仿真模擬計(jì)算方法，屬于金屬鍛壓制造工藝方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展，有限元計(jì)算技術(shù)已成為科學(xué)研究及工程設(shè)計(jì)的重要計(jì)算手段。通過有限元技術(shù)的應(yīng)用，可以預(yù)測設(shè)計(jì)存在的問題，在產(chǎn)品制造或生產(chǎn)前將預(yù)計(jì)的缺陷或不足進(jìn)行優(yōu)化修正，避免造成不必要的損失。

金屬鍛造是金屬塑性成型的重要手段之一，產(chǎn)品有板材、帶材、型材、管材等，是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要原材料。為了研究鍛造工藝對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，通常采用有限元技術(shù)對(duì)鍛造過程進(jìn)行模擬計(jì)算，以期在工藝設(shè)計(jì)階段預(yù)測工藝存在的問題，從而優(yōu)化工藝減小損失。為了提高鍛造過程有限元計(jì)算速度，一方面在硬件上充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)如多CPU技術(shù)，另一方面開發(fā)了并行算法，采用幾十甚至成百的CPU同時(shí)計(jì)算。這些都大大提高了有限元方法的計(jì)算速度。但是，由于問題復(fù)雜性的增加及計(jì)算要求的提高，仍然少則需要幾天，多則需要半個(gè)月甚至一個(gè)月的時(shí)間才能計(jì)算出滿足研究需求的結(jié)果，效率上難以滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的需要。另外，隨著鍛造道次的增加及變形程度的加大，雖然有網(wǎng)格重劃分技術(shù)，但是鍛件表面積不斷加大，原有網(wǎng)格數(shù)或單元數(shù)保持不變，不僅浪費(fèi)了大量的計(jì)算時(shí)間，而且造成計(jì)算精度的大幅下降。

如圖1所示的長度500mm、直徑360mm的圓坯，經(jīng)鍛造后成為圖2所檔的寬度300mm、厚度16.0mm的板材。但計(jì)算到厚度20.0mm時(shí)，長度有7700mm。這時(shí)，厚度方向只有一層單元。如果繼續(xù)計(jì)算，不僅計(jì)算時(shí)間很長，而且計(jì)算精度差，無法滿足研究需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種計(jì)算速度快，計(jì)算精度高的用于鍛造成型加工有限元計(jì)算的仿真模擬計(jì)算方法。

為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種用于鍛造成型加工有限元計(jì)算的仿真模擬計(jì)算方法，所述的仿真模擬計(jì)算方法包括多個(gè)道次的有限元鍛造計(jì)算，在每一個(gè)道次的有限元鍛造計(jì)算中，除了第一個(gè)道次的有限元鍛造計(jì)算外均以截取的上一個(gè)相鄰道次的一小段鍛造件為計(jì)算對(duì)象繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算直到完成整個(gè)鍛件的仿真模擬計(jì)算工作。

進(jìn)一步的是，在進(jìn)行下一個(gè)道次的有限元鍛造計(jì)算前，先需要對(duì)截取的上一個(gè)道次的那一小段鍛造件進(jìn)行網(wǎng)格重新劃分，并以該重新劃分的網(wǎng)格獲得的相應(yīng)信息為基礎(chǔ)進(jìn)行下一個(gè)道次的有限元鍛造計(jì)算。

上述方案的優(yōu)選方式是，在進(jìn)行網(wǎng)格重新劃分時(shí)，以該段鍛造件上原有的節(jié)點(diǎn)溫度、位移、應(yīng)變以及應(yīng)力信息為基本信息獲取新增節(jié)點(diǎn)的溫度、位移、應(yīng)變以及應(yīng)力信息。

進(jìn)一步的是，在以原有的節(jié)點(diǎn)溫度、位移、應(yīng)變以及應(yīng)力信息為基本信息獲取新增節(jié)點(diǎn)的溫度、位移、應(yīng)變以及應(yīng)力信息時(shí)是采用非線性插值法從原有節(jié)點(diǎn)上獲得新增節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)信息的。

上述方案的優(yōu)選方式是，在進(jìn)行網(wǎng)格重新劃分時(shí)，新設(shè)置的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)可以少于、等于或者多于原有的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)。

進(jìn)一步的是，當(dāng)新設(shè)置的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)少于原有網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)時(shí)，計(jì)算時(shí)間將會(huì)縮短；當(dāng)新設(shè)置的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)等于原有網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)時(shí)，計(jì)算時(shí)間變化不大；當(dāng)新設(shè)置的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)大于原有網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)時(shí)，計(jì)算時(shí)間將會(huì)變長，但隨著網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，計(jì)算精度會(huì)得到大幅增加。