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一种简易模拟旋压的数值仿真方法

一种简易模拟旋压的数值仿真方法
一种简易模拟旋压的数值仿真方法

一种简易模拟旋压的数值仿真方法

旋压加工技术是一种节能优质的先进加工工艺,具有节能、环保等优点,但是由于加工工艺复杂,目前在工业制造中还没有普遍运用。特别是gf6输出支架壳体这类具有复杂的几何结构的旋压工艺技术,目前没有详细的资料,被欧美等一些企业所垄断,这对于我国自行研发该产品的系列具有一定的困难。因此有必要提出一种关于旋压加工虚拟仿真方法以减少该产品研发周期和成本。尽管有限元模拟仿真技术已经在冷加工成型方面得到了广泛的应用,但是与旋压有关的有限元模拟仿真报道很少,特别是本文所讨论的具有内花键的复杂几何结构的模拟仿真还未见报道。本文在旋压加工技术三维模拟仿真的基础上,提出一种简

易的数值仿真方法。

1 旋压加工的有限元模型

旋压加工过程是一个强非线性、大变形的金属塑性加工过程。笔者曾运用mar。软件进行该产品三维模型的强力旋压加工模拟,但是对于一个运用三维实体单元模拟旋压过程中的强非线性接触问题,划分单元数达到数万个以上,计算时间很长,每次计算要持续几十天时间。而且对计算机的配置要求非常高,可知数值模拟耗费的代价很高,因此有必要寻找一种较为简便的模拟方法。根据文献,采用平面应变的方法近似模拟旋压加工过程。再根据实际观察旋压加工过程和三维有限元模拟计算结果可知,旋转加工的过程,如果忽略加工毛坯旋转加工产生的偏斜率,那么观察毛坯件在沿纵向变形的情况,将是由旋轮对毛坯件产生的向下压力和沿纵向的推力。当用平面应变问题来近似模拟时,滚轮单纯对毛坯件沿纵向截面所产生的作用一面向下压,一面沿纵向推进的加工过程。具体建立有限元模型方法如下。

采用abaqus软件expcilit模块,由于只关心毛坯件旋压加工中变形情况,将下模和旋压的滚轮设定为刚体,毛坯为变形体,按照实际加工进给路线设计出刚体滚轮的前进路线。由于旋压零件关于上下对称,因此只考虑其上半部分具体模型,见图1所示。其中,节点总数1039,刚性线性单元280个,可变形平面单元918个。滚轮与毛坯、下模与毛坯的接触面根据实际情况进行定义。

加工的毛坯材料分别考虑两种材料,即所提供的冷轧钢材和经过热处理后的材料。由于模拟仿真需要用到

材料的应力-应变曲线,因此首先将不同的材料在上海材料研究所做实验,得到相应的曲线[8]。然后对两种不同材料状态以及不同形状的加工毛坯进行旋压加工模拟,每次计算时间需要5239min。表1给出的是上

海材料研究所所做的材料试验结果。

2 计算结果

计算步骤模拟实际加工情况。首先考虑毛坯件的形状为圆片,给出在不同材料和不同加工毛坯的几何形状

下,加工件内表面的等效应力分布情况。

2.1 冷轧材料做模拟旋压加工时计算

对于冷轧材料做模拟旋压加工时的计算,其工件内表面等效应力分布情况见图2所示。在零件的端部和花键成形的末端应力较大,其vonmises等效应力>;5oompa。

图2 工件内表面等效应力分布

2.2 退火材料做模拟旋压加工时计算

对于经过热处理材料做模拟旋压加工时计算工件内表面等效应力分布情况见图3所示。

图3

其应力分布情况与第一种工况基本相同,其中vonmises等效应力<;50ompa。

2.3 考虑碗状毛坯件为退火材料的应力分布情况根据文献,将毛坯件做成变截面碗状,其等效应力在工件内表面分布情况见图4所示。可见应力分布情况与前两种工况完全不同,在内花键成形部分的应力较小,最大应力发生在工件根部,最大的vonmises等效应力值<;400mpa。

图4

3 讨论

根据材料拉伸试验结果可知,经过退火处理后的材料与原材料相比,屈服极限没有变化,但是强度极限变

小,伸长率增加,截面收缩率增加。

经过退火处理后的材料与原材料毛坯模拟旋压计算结果相比,前者在旋压工件上下表面的应力比未加工的材料要小。由此可以看出,经过退火处理后,材料进行旋压加工的质量要高。

根据计算所得到的旋压件应力分布看,沿零件上下两端应力较大。实际加工过程证明了这一点,即该产品

易出现掉底和内花键根部开裂或齿形不饱满现象。

对毛坯的形状进行比较,可以看出用碗状毛坯材料进行旋压加工比对圆片状材料加工时的应力值要小。因此,用于这种形状的毛坯件进行旋压加工比用原盘形状毛坯件易于旋压加工,特别是在形成饱满的内花键

方面成功率要高。

特别要指出的是,实际旋压实验结果和三维有限元模拟仿真结果都验证了由本文提出的方法的有效性。采

用本文提出的方法,可以有效地确定出所要加工的毛坯件的大小尺寸。对于全新设计的产品,可以运用上述方法,设计出各种不同形状、尺寸的毛坯件,分别进行模拟仿真,看看是否能够满足成形要求,旋压加工零件的应力分布是否满足设计要求。通过比较可以设计出合理的用于旋压用的毛坯件。而不需要利用材料体积不变原理,计算出复杂旋压件的体积,确定毛坯件形状和尺寸。这样做可以节省研发费用和缩短研

发周期。

最全测试方法

★测试方法 一、编写用例的方法 等价类划分、边界值、因果图、判定表、正交排列法、场景法、状态转换图法、测试大纲方法 ☆等价类划分 1.应用场合: 只要有数据输入的地方,就可以应用等价类划分。 从很多的数据中,选取具有代表性的数据进行测试,可以提高测试效率,节约测试成本。 2.核心概念: (1)有效等价类: 对程序有意义、合理的输入数据 程序接收有效等价类数据,应该正确计算、执行 (2)无效等价类: 对程序无意义、不合理的输入数据 程序接收无效等价类数据,应该给出错误提示,或者根本不让输入 3.步骤: (1)根据需求,划分等价类 (2)细化等价类 再次检查,等价类能不能细分,一般依据的不是书面上的需求,而是基于对计算机数据存储、 处理方式的深入理解。——对正数和负数一般需要单独测试 (3)建立等价类表(熟练后,直接做这一步) 个人认为这一步是多余的。 (4)编写测试用例 从每个等价类中至少选取一个数据进行测试即可 4.边界值法 说明:一般不会单独说到用边界值,等价类和边界值是小情侣,结合使用设计一套较为完善的测试用

例。 边界值选取规则:得到需求的边界值时,取大于,等于,小于三个值设计测试用例。 5.等价类法经验 1)在一条用例中,可以尽可能多的测试(覆盖)不同控件的1个有效等价类(包括有效边界值)—— 对于不同控件的有效等价类(有效边界值)可以组合着去测。 2)在一条用例中,只测试一个控件的一个无效等价类(包括无效边界值)——无效等价类先不要组 合(无效等价类先单独测试,避免屏蔽现象,最后可以考虑无效等价类的组合) ☆因果图法 1.应用场合 在一个界面中,有多个控件,要考虑控件之间的组合,不同控件的组合会产生不同的输出结果组合,为了弄清输入组合和输出组合之间的对应关系,可以使用因果图(控件之间的组合) 2.因果图的核心 (1)因——原因,输入动作 (2)果——结果,输出结果 找出原因(输入)和结果(输出),以及它们之间的对应关系 3.图形符号 (1)基本符号 表达输入(因)和输出(果)的对应关系 (2)约束条件 约束的是同一类型(全部是输入或者全部是输出) 4.步骤 1)找出所有的原因(输入)和找出所有的结果(输出) 2)找到各输入的限制关系和组合关系和找出各输出的限制关系和组合关系

数值模拟步骤

数值模拟 1、CFD方法简介 利用CFD方法,采用流体力学分析软件Fluent对三相分离器的流场进行了研究与分析,为实验研究提供理论支持。 CFD就是英文Computational Fluid Dynamics(计算流体动力学) 的缩写,就是一门用数值计算方法求解流动主控方程以发现各种流动现象规律的学科]。用CFD 技术进行数值求解的基本思想就是: 把原来在空间与时间坐标中连续的物理量的场, 用一系列有限个离散点上的值的集合来代替, 通过一定的原则来建立离散点上变量值之间关系的代数方程, 求解代数方程以获得所求解变量的近似值。其主要用途就是对流态进行数值仿真模拟计算,因此,CFD技术的用途十分广泛,可用于传质、传热、动量传递及燃烧等方面的研究。 流体机械的研究中多用CFD方法对分离器进行仿真模拟,其基本应用步骤如下: 1) 利用Gimbit进行前处理 a、根据分离的形状、结构及尺寸建立几何模型; b、对所建立的几何模型进行网格划分; 2) 利用Fluent进行求解 a、确定计算模型及材料属性; b、对研究模型设置边界条件; c、对前期设置进行初始化,选择监视器,进行迭代计算; 3)利用Fluent进行后续处理,实现计算结果可视化及动画处理。 上述迭代求解后的结果就是离散后的各网格节点上的数值,这样的结果不直观。因此需要将求解结果的速度场、温度场或浓度场等用计算机表示出来,这也就是CFD 技术应用的必要组成部分。 利用CFD方法进行仿真模拟可以对分离器的结构设计及参数选择作出指导,保证设计的准确度,也可以为分离器样机的试验提供理论参考。由于CFD仿真模拟的广泛使用及其重要性,国内外很多学者,如Mark D Turrell、M、Narasimha、师奇威等都对其进行了研究,尤其就是A、F、 Nowakowski及Daniel J、SUASNABAR等人]对CFD技术在旋流器模拟方面的应用做了详细的介绍,这些工作对CFD技术的发展起到了积极的促进作用。

旋压成形技术和设备的应用与发展

旋压成形技术的应用 摘要:本文阐述了金属旋压成形技术和设备的在各个主要领域的应用与发展,详细介绍了旋压工艺技术、典型旋压件的工艺技术方案、旋压设备及关键装置、典型旋压设备的应用,提出了旋压技术中值得探讨的表面粗糙度等问题,并对今后旋压技术和设备的发展进行了展望。 关键词:旋压成形技术旋压设备 The Application and Development of Metal Spinning Technology and Equipment Zhao Linyu Han dun Wang beiping Yang yantao (The 7414th Factory of the Fourth Academy of CASC, Xi’an 710025, China) Abstract:Introduce the application and development of metal spinning technology and equipment in all sorts of main fields, detailedly account for spinning process technology, typical spinning part’s process projects,spinning Equipment and pivotal devices, typical spinning equipment’s application, bring forward worthy discuss ible questions,such as roughness,and in expectation of the development of metal spinning technology and equipment in the future. Keywords: Metal Spinning Technology; Metal Spinning Equipment 1 前言 旋压技术是一项具有悠久历史的传统技术,据文献记载最早起源于我国唐代,由制陶工艺发展出了金属的旋压工艺。到20世纪中叶以后,随着工业的发展和宇航事业的开拓,普旋工艺大规模应用于金属板料成形领域,从而促进了该工艺的研究与发展。在二十世纪中叶以后,普通旋压有了以下三个方面的重大进展:一是,普通旋压设备逐渐机械化与自动化,在20世纪50年代出现了模拟手工旋压的设备,即采用液压助力器等驱动旋轮往复移动,以实现进给和回程,因而减轻了劳动强度。二是,在20世纪60~70年代出现了能单向多道次进给的、电器液压程序控制的半自动旋压机。三是,由于电子技术的发展,于20世纪60年代后期,国外在半自动旋压机的基础上,发展了数控和录返式旋压机。这些设备的快速发展将旋压工艺带进了中、大批量化的生产中[1-11]。 强力旋压是上世纪五十年代在普通旋压的基础上发展起来的,最早是在瑞典、德国被用于民间工业(例如,加工锅皿等容器)。由于旋压工艺的先进性、经济性和实用性,且该工艺具有变形力小,节约原材料等特点,在近四十年中,旋压技术得到了长足的发展,不仅在航空航天领域,而且在化工、机械、轻工等民用工业中都得到了广泛应用。目前,旋压技术已日趋成熟,已经成为金属压力加工中的一个新的领域。 近20年来,旋压成形技术突飞猛进,高精度数控和录返旋压机不断出现并迅速推广应用,目前正向着系列化和标准化方向发展。在许多国家,如美国、俄罗斯、德国、日本和加拿大等国己生产出先进的标准化程度很高的旋压设备,这些旋压设备己基本定型,旋压工艺稳定,产品多种多样,应用范围日益广泛[19]。 我国旋压技术的发展状况与国外先进水平相比有较大差距。但近年来取得了较大发展,许多产品精度和性能都接近或达到了国外较先进水平。国内许多研究所(如北航现代技术研究所、黑龙江省旋压技术研究所、长春55所等)已经研制出了性能较好的旋压机。

第一章系统仿真的基本概念与方法

第一章控制系统及仿真概述 控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算数学与计算机技术的综合性新型学科。这门学科的产生及发展差不多是与计算机的发明及发展同步进行的。它包含控制系统分析、综合、设计、检验等多方面的计算机处理。计算机仿真基于计算机的高速而精确的运算,以实现各种功能。 第一节控制系统仿真的基本概念 1.系统: 系统是物质世界中相互制约又相互联系着的、以期实现某种目的的一个运动整体,这个整体叫做系统。 “系统”是一个很大的概念,通常研究的系统有工程系统和非工程系统。 工程系统有:电力拖动自动控制系统、机械系统、水力、冶金、化工、热力学系统等。 非工程系统:宇宙、自然界、人类社会、经济系统、交通系统、管理系统、生态系统、人口系统等。 2.模型: 模型是对所要研究的系统在某些特定方面的抽象。通过模型对原型系统进行研究,将具有更深刻、更集中的特点。 模型分为物理模型和数学模型两种。数学模型可分为机理模型、统计模型与混合模型。 3.系统仿真: 系统仿真,就是通过对系统模型的实验,研究一个存在的或设计中的系统。更多的情况是指以系统数学模型为基础,以计算机为工具对系统进行实验研究的一种方法。 要对系统进行研究,首先要建立系统的数学模型。对于一个简单的数学模型,可以采用分析法或数学解析法进行研究,但对于复杂的系统,则需要借助于仿真的方法来研究。 那么,什么是系统仿真呢?顾名思义,系统仿真就是模仿真实的事物,也就是用一个模型(包括物理模型和数学模型)来模仿真实的系统,对其进行实验研究。用物理模型来进行仿真一般称为物理仿真,它主要是应用几何相似及环境条件相似来进行。而由数学模型在计算机上进行实验研究的仿真一般则称为数字仿真。我们这里讲的是后一种仿真。 数字仿真是指把系统的数学模型转化为仿真模型,并编成程序在计算机上投入运行、实验的全过程。通常把在计算机上进行的仿真实验称为数字仿真,又称计算机仿真。

模拟法测静电场示范实验报告

实验七:模拟法测静电场 示范实验报告 【实验目的】 1. 理解模拟实验法的适用条件。 2. 对于给定的电极,能用模拟法求出其电场分布。 3. 加深对电场强度和电势概念的理解。 【实验仪器】 YJ-MJ-Ⅲ型激光描点模拟静电场描绘仪、白纸、夹子 【实验原理】 直接测量静电场,是非常困难的,因为: ① 静电场是没有电流的,测量静电场中各点的电势需要静电式仪表。而教学实验室只有磁电式仪表。任何磁电式电表都需要有电流通过才能偏转,所以想利用磁电式电压表直接测定静电场中各点的电势,是不可能的。 ② 任何磁电式电表的内阻都远小于空气或真空的电阻,若在静电场中引入电表,势必使电场发生严重畸变;同时,电表或其它探测器置于电场中,要引起静电感应,会使场源电荷的分布发生变化。 人们在实践中发现:两个物理量之间,只要具有相同的物理模型或相同的数学表达式,就可以用一个物理量去定量或定性地去模拟另一个物理量,这种测量方法称为模拟法。本实验用稳恒电流场模拟静电场进行测量。 从电磁学理论知道,稳恒电流场与静电场满足相同的场方程: 0E dl ?=? (静电场的环路定理) , 0E dS ?=?? (闭合面内无电荷时静电场的高斯定理); 0j dl ?=? (由?=?0l d E ,得?=?0l d E σ,又E j σ=,故?=?0l d j ) , 0j ds ?=?? (电流场的稳恒条件); 如果二者有相同的边界条件,则场分布必定相同,故可用稳恒电流场模拟静电场。 1.长直同轴圆柱面电极间的电场分布 在真空中有一个半径为r 0的长圆柱导体A 和一个内半径为R0的长圆筒导体B ,其中心轴重合且均匀带电,设A 、B 各带等量异种电荷,沿轴线每单位长度上内外柱面各带电荷σ+和

常见的阴影计算模拟分析方法及其结果对比

常见的阴影计算模拟分析方法及其结果对比 作者:陆星光QQ:845064009 目前我们做光伏电站的前后排阵列阴影遮挡,障碍物阴影遮挡分析计算的时候,会采用各自的不同计算方法。本人对手头上现有的几种阴影模拟计算方法整理总结了一下,做了简单的使用介绍和对比分析。 这里我们以上海(纬度31.2度)为阴影分析地点,2米高且与水平面竖直90度角的墙作为遮挡障碍物来分析,这里考虑到正南正北朝向太简单了,我们选用障碍物朝向为南偏西45度。如下图所示的模型: 1.借助论坛上网友编制的公式表格计算(如光伏系统设计多功能软件——友哥、山 区型光伏电站布置间距计算,这里十分感谢周长友、蒋华庆等前辈大牛制作的表 格) 把以上的一些相关信息分别输入,得到以下结果:

光伏系统设计多功能软件——友哥的计算结果 (不得不说友哥的表格真心不错,功能齐全,适合各种间距计算需要,手动在蓝色区域里填写信息即可,这里我用了计算南北坡屋面计算的模块,由于障碍物垂直水平面,且南偏西朝向,所以手动做了一些数据模型优化处理) 2.使用CAD VBA的插件shadeobject,首先CAD里需要安装VBA,然后加载shadeobject 文件,加载完成即可使用。过程如下: 1)打开CAD,输入命令shr 2)输入纬度:31.2 3)选择点,这里我们随便选择一个点。 4)输入高度(这里的高度不是mm,而是需要转化过得到结果为167)167并回车 5)把得到的阴影旋转45°即可得到所需结果。最终阴影结果如下图

图中线为红色(夏至)7根,绿色(春分秋分)7根,浅蓝色(冬至)7根,同一颜色长短不一的7根射线分别代表那一天从左往右为上午9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点时候的阴影长度。 3.使用pkpm里的一个功能模块sunlight软件做阴影计算分析(该软件可以集成在 pkpm中,也可以单独安装) 1)打开sunlight软件,新建工程。 2)使用矩形和拉伸命令绘制成模型。 3)把建好的模型转过45°角。如下图

运算放大器参数的基本仿真方法示例(2nd edition)

运算放大器参数的基本仿真方法示例(2nd edition) 刘泰源,LTC1733 GROUP ROOM 237,SOC DESIGN CENTRE 目的:仿真一个两级的运放,熟悉模拟电路仿真软件的使用。 采用软件:workview ,hspice 2005.03 工艺库的说明:采用韩国MagnaChip 0.5umCMOS工艺库 对所采用电路描述:首先在workview中生成一个两级的运算放大器,并导出网表,第一级是差分的输入放大器,其作用是放大差模信号,抑制共模信号,第二级是一个共源放大器,提供更大的增益。在第一级里,m1、m2为差动输入管,m5提供由基准电压产生的偏置电流,m3、m4两管是一对电流镜,保证m3,m4两管为两个输入端提供相等的电流。第二级m8是负载管,m7是倒相器的输入管。 主要仿真的运算放大器特性: 增益,增益带宽,建立时间,摆率,ICMR,CMRR,PSRR,输出摆幅,失调电压 运放电路结构图: 图1运放电路

静态工作点的调节在整个模拟电路的设计中是非常重要的,因为不同功能的模块对器件的工作状态有不同的要求,在电路设计初期确定下的管子的工作状态就在这个阶段与以实现。实现的语句在hspice里面是.op语句。这个语句会在仿真生成的.lis文件里面形成一个关于管子工作状态的理解,查找.lis文件中的region关键字,就能找到各个管子工作点的列表。 静态工作点的调节: 采用的方法,先设计第一级的的工作点,再设计第二级的工作点。 第一级工作点设计要求五个管子都工作在饱和区,并且保证电路的对称,在vcc,in1,in2和bias上要加上适当的偏置电压。我设定的bias为 1.5v,in1=in2=2.5v,这个时候要注意调节各管子的宽长比使管子达到饱和,如果m3,m4是线形区,则应该调节减小m3,m4的宽长比,同时通过增加m5的宽长比增大偏置电流,如果m5处于线形区,则应该采取与上面所说的相反的方法,如果输入管处于线形区,要考虑输入的偏置电压是否合适,同时折中上面的调节方法。 在调整第一级进入管子都饱和后,加上第二级一起调整,目的是使两级的管子都进入饱和区,这里遇到的一个问题,就是第二级的两个管子很难同时到达饱和区,发现问题在于m3,m4管的vds太小,使第二级的m7管只能在线形区,减小m3,m4的宽长比和调节m5的偏置电流后,可以使两管都饱和。 在整个过程中,都需要保持偏置管和电流镜对管的对称性。 NOTE:(上述调节过程仅是一个参考,实际电路中BIAS电流不可能这么精确,所以,在实际情况中,调试电路的中的偏置电压更多的由实际偏置电路提供。) 1.开环增益: 1)输入差模信号,调节使各晶体管的工作点都处在饱和区,在输入端in1加入交流信号,in2加上偏置信号。 2)输入激励: vcc vcc 0 5 vbias bias 0 1.2 vin1 in1 0 2.5 vin2 in2 0 2.5 ac 1

数量分析方法模拟试题三

商务统计方法模拟试题三 一、判断题 1、定义数据结构是在数据视窗中进行的。() 2、在进行二项分布检验时,要求检验变量必须是二值变量。() 3、Kendall相关系数适用于度量定类变量间的线性相关关系。() 4、非参数检验要求样本来自的总体服从或近似服从正态分布。() 5、配对样本中个案个数一定是相同的。() 6、在SPSS数据文件中,一行代表一个个案(case)。() 7、单样本t检验也可用于对总体比率进行检验。() 8、在进行方差分析时,若总方差主要是由组内方差引起的,则会拒绝原假设。() 9、二值变量序列中,游程数最小为1.() 10、变量值越大,对应的秩就会越小。() 二、单项选择题 1、SPSS数据文件默认的扩展名() A、.sps B、.spo C、.sav D、.rtf 2、在SPSS的运行方式中,最常见,对初学者最适用的方式是() A、程序运行方式 B、完全窗口菜单方式 C、混合运行方式 D、联机帮助方式 3、面对100份调查问卷,在进行SPSS数据输入时,应采用() A、原始数据的组织方式 B、计数数据的组织形式 4、下列关于变量名的取名规则的说法,不正确的是() A、变量名的字符数不能超过8个 B、变量名不区分大小写字母 C、“3G”是一个合法的变量名 D、变量名可以以汉字开头 5、在定义数据结构时,Label是指定义() A、变量名 B、变量名标签 C、变量值标签 D、变量类型 6、“年龄”这个变量属于() A、定类型变量 B、定序型变量 C、定距型变量 7、欲插入一个个案,应选择的一级菜单是() A、File B、Edit C、View D、Data 8、在横向合并时,[Excluded V ariables]框中的变量是() A、两个待合并的数据文件中的所有变量 B、合并后新的数据文件中包括的变量 C、合并后新的数据文件中不包括的变量 D、第二个待合并的数据文件中的变量 9、如果只想对收入大于5000或者职称不小于4级的职工进行计算,应输入的条件表达式是() A、收入>5000or 职称>4 B、收入>5000and 职称>4 C、收入>5000 or not(职称>4) D、收入>5000 or not(职称<4) 10、希望从全部231个个案中随机选出32个个案,应采用的选取方式是() A、指定条件选取 B、近似选取 C、精确选取 D、过滤变量选取 11、分类汇总中,默认计算的是各分类组的()

基于MATLAB的数字模拟仿真..

基于MATLAB的数字模拟仿真 摘要:本文阐述了计算机模拟仿真在解决实际问题时的重要性,并较为系统的介绍了使用计算机仿真的原理及方法。对于计算机模拟仿真的三大类方法:蒙特卡罗法、连续系统模拟和离散事件系统模拟,在本文中均给出了与之对应的实例及基于MATLAB模拟仿真的相关程序,并通过实例深入的分析了计算机模拟解决实际问题的优势及不足。 关键词:计算机模拟;仿真原理;数学模型;蒙特卡罗法;连续系统模拟;离散事件系统模拟 在实际问题中,我们通常会面对一些带随机因素的复杂系统,用分析方法建模常常需要作许多简化假设,这样进行处理过后的模型与我们面临的实际问题可能相差很远,以致求解得到答案根本无法应用,这时,计算机模拟几乎成为唯一的选择。本文通过对计算机模拟仿真进行系统地介绍,寻求利用模拟仿真来解决问题的一般方法,并深入探讨了这些方法的长处和不足。我们定义一些具有特定的功能、相互之间以一定的规律联系的对象所组成的总体为一个系统,模拟就是利用物理的、数学的模型以系统为问题解决对象,来类比、模仿现实系统及其演变过程,以寻求过程规律的一种方法。模拟的基本思想是建立一个实验的模型,这个模型包含所研究系统的主要特点,这样做的目的就是通过对这个实验模型的运行,获得所要研究系统的必要信息。另外,系统的运行离不开算法,仿真算法是将系统模型转换成仿真模型的一类算法,在数字仿真模型中起核心和关键作用。 1、所谓计算机仿真 计算机仿真是利用计算机对一个实际系统的结构和行为进行动态演示,以评价或预测该系统的行为效果。它是解决较复杂的实际问题的一条有效途径。针对一个确定的系统,根据运行的相似原理,利用计算机来逼真模仿研究对象(研究对象可以是真实的系统,也可以是设想中的系统),计算机仿真是将研究对象进行数学描述,建模编程,且在计算机中运行实现。 对比于物理模拟通常花费较大、周期较长,且在物理模型上改变系统结构和系数都较困难的诸多缺陷,计算机模拟不怕破坏、易修改、可重用,有更强的系统适应能力。但是计算机模拟也有缺陷,比如受限于系统建模技术,即系统数学模型不易建立、程序调试复杂等。 计算机仿真可以用于研制产品或设计系统的全过程中,包括方案论证、技术指标确定、设计分析、生产制造、试验测试、维护训练、故障处理等各个阶段。 2、计算机仿真的目的 对于一个系统,是否选择进行计算机模拟的问题,基于判断计算机模拟与非计算机模拟方法孰优孰劣的问题。归纳以下运用计算机模拟的情况: (1)在一个实际系统还没有建立起来之前,要对系统的行为或结果进行分析研究时,计算机仿真是一种行之有效的方法。 (2)在有些真实系统上做实验会影响系统的正常运行,这时进行计算机模拟就是为了避免给实际系统带来不必要的损失。如在生产中任意改变工艺参数可能会导致废品,在经济活动中随意将一个决策付诸行动可能会引起经济混乱。 (3)当人是系统的一部分时,他的行为往往会影响实验的效果,这时运用系统进行仿真研究,就是为了排除人的主观因素的影响。

随机模拟分析方法研究

题目:随机模拟方法研究 学生姓名吴含 学院名称建筑工程学院 专业水工结构工程 学号2014205151 随机模拟方法研究 摘要随机模拟方法,也称为蒙特·卡罗(MonteCarlo)方法。它的基本思想是:为了求解数学、物理、工程技术以及生产管理等方面的问题,首先建立一个概率模型或随机过程,使它的参数等于问题的解;然后通过对模型或过程的观察或抽样试验来计算所求参数的统计特征,最后给出所求解的近似值。所谓随机模拟,是指根据收集的信息,人工合成反映变量Z(u)空间分布的模型,且该模型是可选的、高精度的和等概率的。本文根据文献及相关数据查阅,简单描述总结了随机模拟方法在地质建模、风险分析、水文随机模拟等领域中的一些应用。 1.随机模拟方法的起源及思想 随机模拟方法,或称蒙特卡罗(Monte Carlo)方法,是一种基于“随机数”的计算方法。二十世纪四十年代中期,由于科学技术的发展和电子计算机的发明,蒙特卡罗方法作为一种独立的方法被提出来,这一方法源于美国在第二次世界大战中研制原子弹的“曼哈顿计划”。该计划的主持人之一、数学家冯·诺伊曼用驰名世界的赌城—摩纳哥的Monte Carlo—来命名这种方法,为它蒙上了一层神秘色彩。 Monte Carlo方法的基本思想很早以前就被人们所发现和利用。早在17世纪,人们就知道用事件发生的“频率”来决定事件的“概率”。19世纪人们用投针试验的方法来决定圆周率π。本世纪40年代电子计算机的出现,特别是近年来高速电子计算机的出现,使得用数学方法在计算机上大量、

快速地模拟这样的试验成为可能。 考虑平面上的一个边长为1的正方形及其内部的一个形状不规则的“图形”,如何求出这个“图形”的面积呢?Monte Carlo方法是这样一种“随机化”的方法:向该正方形“随机地”投掷N个点,有M个点落于“图形”内,则该“图形”的面积近似为M/N。 可用民意测验来作一个不严格的比喻。民意测验的人不是征询每一个登记选民的意见,而是通过对选民进行小规模的抽样调查来确定可能的优胜者。其基本思想是一样的。 科技计算中的问题比这要复杂得多。比如金融衍生产品(期权、期货、掉期等)的定价及交易风险估算,问题的维数(即变量的个数)可能高达数百甚至数千。对这类问题,难度随维数的增加呈指数增长,这就是所谓的“维数的灾难”(Course Dimensionality),传统的数值方法难以对付(即使使用速度最快的计算机)。Monte Carlo方法能很好地用来对付维数的灾难,因为该方法的计算复杂性不再依赖于维数。以前那些本来是无法计算的问题现在也能够计算量。为提高方法的效率,科学家们提出了许多所谓的“方差缩减”技巧。 另一类形式与Monte Carlo方法相似,但理论基础不同的方法—“拟蒙特卡罗方法”(Quasi-Monte Carlo方法)—近年来也获得迅速发展。我国数学家华罗庚、王元提出的“华—王”方法即是其中的一例。这种方法的基本思想是“用确定性的超均匀分布序列(数学上称为Low Discrepancy Sequences)代替Monte Carlo方法中的随机数序列。对某些问题该方法的实际速度一般可比Monte Carlo方法提出高数百倍,并可计算精确度。 蒙特卡罗方法在金融工程学,宏观经济学,计算物理学(如粒子输运计算、量子热力学计算、空气动力学计算)等领域应用广泛。 2随机模拟方法介绍 2.1随机模拟方法基本原理 由概率定义知,某事件的概率可以用大量试验中该事件发生的频率来估算,当样本容量足够大时,可以认为该事件的发生频率即为其概率。因此,可以先对影响其可靠度的随机变量进行大量的随机抽样,然后把这些抽样值一组一组地代入功能函数式,确定结构是否失效,最后从中求得结构的失效概率。蒙特卡罗法正是基于此思路进行分析的。 X(i=1,2,3,…,k),它们对应的概率密度设有统计独立的随机变量 i

旋压成型技术研究进展

旋压成型技术研究进展Newly compiled on November 23, 2020

旋压成型技术研究进展摘要:主要介绍了旋压成型工艺的概念、特点、分类以及发展。同时,着重介绍了普通旋压成型技术和强力旋压成型技术。最后介绍了国内外旋压成型技术的现状以及展望。关键词:旋压成型;概念;分类;进展 前言 旋压技术是一项传统技术, 据文献记载,最早起源于我国唐代,由制陶工艺发展出了金属的旋压工艺[1]。到20世纪中叶以后,随着工业的发展和航空航天技术的开拓,旋压工艺开始大规模应用于金属板料成型领域,从而促进了该工艺的研究和发展[2]。 由于旋压工艺的先进性、经济性和实用性, 且该工艺具有变形力小,节约原材料等特点, 在近年中, 又得到了长足的发展,并已经成为金属压力加工中的一个新的领域[3]。随着旋压成形技术的突飞猛进, 高精度数控和录返旋压机不断出现并迅速推广应用, 目前正向着系列化和标准化方向发展。在许多工业发达国家,己生产出先进的、标准化程度很高的旋压设备, 这些旋压设备己基本定型, 旋压工艺稳定, 产品多种多样, 应用范围日益广泛[4]。 1. 旋压成型 旋压成型的概念 旋压是综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚压等工艺特点的少、无切削的先进加工工艺,广泛地应用于回转体零件的加工成形中。是根据材料的塑性特点,将毛坯装卡在芯模上并随之旋转,选用合理的旋压工艺参数,旋压工具(旋轮或其他异形件)与芯模相对连续地进给,依次对工件的极小部分施加变形压力,使毛坯受压,并产生连续逐点变形而逐渐成形工件的一种先进的塑性加工方法[5]。 旋压成型的特点

1)在旋压过程中,旋轮(或钢球)对坯料逐点施压,接触面积小,单位压力可达250~350kgf/mm2以上,对于加工高强度难变形材料,所需总变形力较小,从而使功率消耗大大降低。 2)坯料的金属晶粒在三向变形力的作用下,沿变形区滑移面错移,滑移面各滑移层的方向与变形方向一致,因此,金属纤维保持连续完整。 3)强力旋压可使制品达到较高的尺寸精度和表面光洁度。在旋压过程中,旋轮不仅对被旋压的金属有压延的作用,还有平整的作用,因此制品表面光洁度高。 4)制品范围很广。根据旋压机的能力可以制作大直径薄壁管材、特殊管材、变截面管材以及球形、半球形、椭圆形、曲母线形以及带有阶梯和变化壁厚的几乎所有回转体制件,如火箭、导弹和卫星的鼻锥和壳体潜水艇渗透密封环和鱼雷外壳;雷达反射镜和探照灯外壳;喷气发动机整流罩和原动机零件;液压缸、压气机外壳和圆筒涡轮轴、喷管、电视锥、燃烧室锥体以及波纹管。 5)同一台旋压设备可进行旋压、接缝、卷边、缩颈、精整等加工,因而可生产多种产品。同时产品规格范围大。 6)坯料来源广,可采用空心的冲压件、挤压件、铸件、焊接件、机加工的锻件和轧制件以及圆板作坯料,能旋压有色金属、黑色金属以及含钛、钼、钨、钽、铌一类难变形的合金金属, 7)在旋压过程中,由于被旋压坯料近似逐点变形,因此,其中任何夹渣、夹层、裂纹、砂眼等缺陷很容易暴露出来,这样旋压过程也附带起到了对制品的自动检验的作用。 8)金属旋压与板材冲压相比较,金属旋压能大大简化工艺所使用的装备,一些需要多次冲压的制件,旋压一次即可制造出来。

仿真方法

仿真方法 仿真方法是一种求解问题的方法。它可以运用各种模型和技术,对实际问题进行建模,通过模型采用人工试验的手段,来理解需要解决的实际问题。通过仿真,可以评价各种替代方案,证实哪些措施对解决实际问题有效。 仿真方法的一个突出优点是能够解决用解析方法难以解决的十分复杂的问题。有些问题不仅难以求解,甚至难以建立数学模型,当然也就无法得到分析解。仿真可以用于动态过程。可以通过反复试验(Trial-and-error)求优。与实体试验相比,仿真的费用是比较低的,而且可以在较短的时间内得到结果。 仿真方法是建立系统的数学模型并将它转换为适合在计算机上编程的 仿真模型,然后对模型进行仿真试验的方法。由于连续系统和离散事件系统的数学模型有很大差别,所以仿真方法基本上分为两大类:连续系统仿真方法和离散事件系统仿真方法。 连续系统的数学模型一般是用微分方程来描述的,模型中的变量随时间连续变化。根据仿真时所采用的计算机不同,可分为模拟仿真法、数字仿真法和混合仿真法三类。①模拟仿真法:采用模拟计算机对连续系统进行仿真的方法,主要包括建立模拟电路图,确定仿真的幅度比例尺和时间比例尺,并根据这些比例尺修改仿真模型中的参数。②数字仿真法:采用数字计算机对连续系统进行仿真的方法,主要是将连续系统的数学模型转换为适合在数字计算机上处理的递推计算形式。③混合仿真法:采用混合计算机对连续系统进行仿真的方法,还包括采用混合模拟计算机的仿真方法。除上述仿真方法的内容外,还需要解决仿真任务的分配、采样周期的选择和误差的补偿等特殊问题。 离散事件系统仿真方法 离散事件系统的状态只在离散时刻发生变化,通常用“离散事件”这一术语来表示这样的变化。离散事件系统中的实体依其在系统中存在的时间特性可分为临时实体(或称顾客)和永久实体(或称服务台)。临时实体的到达和永久实体为临时实体服务完毕,都构成离散事件。描述这类系统的数学模型一般不是一组数学表达式,而是一幅表示数量关系和逻辑关系的流程图,可分为三部分:到达模型,服务模型和排队模型。前两者一般用一组不同概率分布的随机数来描述,而包括排队模型在内的系统活动则由一个运行程序来描述。对这类系统,主要使用数字计算机进行仿真。仿真方法解决的问题是:产生不同概率分布的随机数和设计描述系统活动的程序。

数学物理方法仿真

仿真实验 第一部分:计算机仿真在复变函数中的应用 仿真实验1: 绘出对数函数Ln z 的图形. 【Matlab 源程序】 z=cplxgrid(20); w=log(z); for k=0:3 w=w+i*2*pi; surf(real(z),imag(z),imag(w),real(w)); hold on title('Lnz') end view(-75,30) 仿真实验2:若 (1,2,,)k z k n =???对应为10n z -=的根,其中2n ≥且取整数.试用计算机 仿真编程验证下列数学恒等式 1 1() 1 0, () n n k k m m m k z z ==≠=-∑ ∏ 成立. 【Matlab 源程序】 n=round(1000*random('beta',1,1))+1 % n=input('please enter n=') su=1; sum=0; for s=1:n N(s)=exp(i*2*s*pi/n); end for k=1:n for s=1:n if s~=k su=1/(N(k)-N(s))*su; end end sum=sum+su; su=1; end sum %仿真验证结果为:n =735 sum =2.2335e-016 -5.1707e-016i 仿真实验3: 对于复变函数sin ()z f z z = ,用Mtlab 仿真计算极限0lim ()z f z →,1lim () z i f z →+. 【Matlab 源程序】 clear syms z f=sin(z)/z; limit(f,z,0) %仿真结果为ans=1 limit(f,z,1+i) %仿真结果为

事故模拟分析法

5.3事故后模拟法 (1)方法介绍 事故后模拟法是采用定量计算来精确判断事故发生对人员、财产造成的伤害损失半径的一种方法。 (2)评价过程 根据爆炸力学理论,采用范登伯格(V an den Berg)和兰诺伊(Lannoy)TNT当量法,将其它易燃、易爆物质转化成相对应的X千克当量TNT,来描述爆炸事故的威力,即能量释放程度。就可以利用长时间军事上积累的大量的TNT药量与目标破坏程度之间关系的试验数据,计算出危害程度。计算公式如下: W TNT=a?Q f?W f /Q TNT 式中:W TNT—蒸汽云的TNT当量,kg; a—蒸汽云的当量系数,通常取4% Q f—燃料的燃烧热,MJ/kg;查美国DOW公司火灾爆炸指数法附录《物质系数和特性》表并换算,汽油为43.7MJ/kg,柴油为43.5MJ/kg; Q TNT—TNT的爆炸热,4.52MJ/kg; W f—蒸汽云爆炸中燃烧掉的总质量,kg。 车用汽油爆炸极限,根据有关资料爆炸下限为1.3%,上限为6%。地下油罐一般是罐内油品蒸汽形成爆炸性混合气体,遇到明火或高温等情况发生爆炸。因此应以油罐容积为限,计算其达到爆炸极限时油品蒸汽的爆炸能量。 已知汽油相对标准状态下对于干空气的密度为3.5。标准状态下干空气密度为1.293kg/m3。设油罐容积为X,且假设整个储罐为一个点爆炸源。设1m3达到爆炸极限的汽油蒸汽质量为B,则有:

B下=3.5×1.293×1.3%=0.0588315 B上=3.5×1.293×6%=0.27153 则W f=X?B 现已知该站汽油储罐单罐容积为20m3,则将之代入上式可计算得出该站的爆炸能量W TNT范围为:0.45~2.09。以下按照W TNT=2.09进行计算。 1)计算公式 地下储罐爆炸冲击波计算应采用岩土爆破研究有关的成果,结合地下储油罐属于沙土覆盖和填充,采用G.M莱克霍夫的研究成果。莱克霍夫对于砂质土壤中的冲击波超压,有: △Pm=8[R/(W TNT)1/3]-3 式中:△Pm—爆炸冲击波超压,k g·f/cm2; R—爆心到所研究点的距离,m; W TNT—蒸汽云的TNT当量,kg; 根据上式,则有: R=[8 W TNT/△Pm] 1/3 2)地下储油罐爆炸冲击波对人员伤害范围计算 根据爆炸事故后果模拟评价方法中的超压准则,冲击波对人体的伤害和建筑物破坏作用如下表: 表5-8 人员伤害超压准则 设△P=△Pm,将爆炸能量计算结果带入上式,则可模拟计算出地下储油罐发生爆炸时产生的爆炸冲击波对人员的伤害分布情况,本次评估分析人

Fluent数值模拟步骤

Fluent数值模拟的主要步骤 使用Gambit划分网格的工作: 首先建立几何模型,再进行网格划分,最后定义边界条件。 Gambit中采用的单位是mm,Fluent默认的长度是m。 Fluent数值模拟的主要步骤: (1)根据具体问题选择2D或3D求解器进行数值模拟; (2)导入网格(File-Read-Case),然后选择由Gambit导出的msh文件。 (3)检查网格(Grid-Check),如果网格最小体积为负值,就要重新进行网格划分。(4)选择计算模型(Define-Models-Solver)。(6) (5)确定流体的物理性质(Define-Materials)。 (6)定义操作环境(Define-Operating Conditions)。 (7)指定边界条件(Define-Boundary Conditions )。 (8)求解方法的设置及其控制(Solve-Control-Solution)。 (9)流场初始化(Solve-Initialize)。 (10)打开残插图(Solve-Monitors-Residual)可动态显示残差,然后保存当前的Case和Data文件(File-Writer-Case&Data)。 (11)迭代求解(Solve-Iterate)。 (12)检查结果。 (13)保存结果(File-Writer-Case&Data),后处理等。 在运行Fluent软件包时,会经常遇到以下形式的文件: .jou文件:日志文档,可以编辑运行。 .dbs文件:Gambit工作文件,若想修改网格,可以打开这个文件进行再编辑。 .msh文件:Gambit输出的网格文件。 .cas文件:是.msh文件经过Fluent处理后得到的文件。 .dat文件:Fluent计算数据结果的数据文件。 三维定常速度场的计算实例操作步骤 对于三维管道的速度场的数值模拟,首先利用Gambit画出计算区域,并且对边界条件进行相应的指定,然后导出Mesh文件。接着,将Mesh文件导入到Fluent求解器中,再经过一些设置就得到形影的Case文件,再利用Fluent求解器进行求解。最后,可以将Fluent 求解的结果导入到Tecplot中,并对感兴趣的结果进行进一步的处理。

模拟仿真教学方法初探

模拟仿真教学方法初探 《山西导游讲解》这门课程是中等职业学校旅游服务与管 理专业的一门专业核心课程,是学生从事导游服务岗位工作所需掌握的必修课程。同时也是山西省旅游局导游资格证考试中口试必考科目,本课程还承担着山西省的技能大赛考核。本文重点探讨了模拟仿真教学法在这门课程中的应用,以激发学生学习的积极性。 标签:模拟仿真教学法山西导游讲解应用 1 模拟仿真教学法 模拟仿真教学法,是指在教师指导下,学生模拟扮演某一角色进行技能训练的一种教学方法。模拟教学能在很大程度上弥补客观条件的不足,为学生提供近似真实的训练环境,提高学生职业技能。 2 《山西导游讲解》课程分析 2.1 课程性质本课程是中等职业学校旅游服务与管理专业的一门专业核心课程,是学生从事导游服务岗位工作所需掌握的必修课程。其功能在于让学生在熟悉山西概况以及主要景区景点的基础上,掌握导游讲解的基本规范和技巧,具备从事导游服务工作相关的职业能力。 2.2 课程定位(教材三部曲)01年教材叫《山西导游》--学院派教材,本书介绍了山西的107个景点,虽较为全面、系统、翔实地反映了我省旅游景观的基本情况,但书中学术性过强。02年叫《走遍山西》——精英导游词。选取山西的22个景点,即山西著名景区景点导游词选萃,不足之处就是缺少沿途导游词、专题导游词,不能满足实际导游的需要。05年至今叫《情系山西·旅行社导游词选编》,按工作过程编写,将原来的景区景点导游词,改编扩展为基本旅游线路导游词。全书分四部分编撰:专题文化、沿途讲解、基本旅游线路上的主要旅游区(点)讲解、旅游者较为关注山西的其他讲解资料。选取两条线路讲授(古建宗教游、晋商文化游)。 3 模拟教学应用于山西导游教学中的优点 3.1 创设情境激发学生学习的兴趣,吸引学生主动参与教学活动的主体是学生,让学生动起来,积极参与到教学过程中。不仅有助于更好地理解知识,更主要的是激发学生的生命活力,促进学生成长的需要。因此,激发学生学习的动力,培养他们的好奇心、求知欲,就应根据学生的身心发展规律,创设学生感兴趣的情境,只有这样学生才会产生好奇心和求知欲,才能积极主动地投入到学习中去。情境的创设既要符合学生的身心特点,让学生有兴趣参与其中,又要落实课堂目标,并使二者有机统一起来,使学生通过情境探究活动,既激“兴趣”,更

建模与仿真的方法

建模 建立概念关系、数学或计算机模型的过程,又称模型化,就是为了理解事物而对事物做出的一种抽象,是对事物的一种描述系统的因果关系或相互关系的过程都属于建模,所以实现这一过程的手段和方法也是多种多样的。 仿真 利用模型复现实际系统中发生的本质过程,并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统,又称模拟。即模型随时间变化的实现方法。这里所指的模型包括物理的和数学的,静态的和动态的,连续的和离散的各种模型。广义而言, 仿真是采用建模和物理的方法对客观事物进行抽象、映射、描述和复现。 建模与仿真的方法: 1时间序列预测法 时间序列预测法就是通过编制和分析时间序列,根据时间序列所反映出来的发展过程、方向和趋势,进行类推或延伸,借以预测下一段时间或以后若干年内可能达到的水平。其内容包括:收集与整理某种社会现象的历史资料;对这些资料进行检查鉴别,排成数列;分析时间数列,从中寻找该社会现象随时间变化而变化的规律,得出一定的模式;以此模式去预测该社会现象将来的情况。

2定性仿真方法 基于建立模型框架,对于参数采取定性处理(从一定性的约束集和一个初始状态出发预测系统未来行为)的方法. 3归纳推理方法 基于黑箱概念,假设对系统结构一无所知,只从系统的行为一级进行建模与仿真,根据系统观测数据,生成系统定性行为模型,用于预测系统行为. 4系统动力学方法 基于信息反馈及系统稳定性的概念,认为物理系统中的动力学性质及反馈控制过程在复杂系统中同样存在。系统动力学仿真的主要目的是研究系统的变化趋势,而不注重数据的精确性。 5频域建模方法 频域建模方法就是从s域的传递函数G(s),根据相似原理得到与它匹配的z域传递函数G(z),从而导出其差分模型。 6图解建模 图解建模法是一种采用点和线组成的、用以描述系统的图形或称图的建模方法。图模型属于结构模型,可以用于描述自然界和人类社会中的大量事物和事物之间的关系。在建模中采用图论作为工具。按图的性质进行分析,为研究各种系统特别是复杂系统提供了一种有效的方法。 7灰色理论法 它是一门研究信息部分清楚、部分不清楚并带有不确定性现

一种简易模拟旋压的数值仿真方法

一种简易模拟旋压的数值仿真方法 旋压加工技术是一种节能优质的先进加工工艺,具有节能、环保等优点,但是由于加工工艺复杂,目前在工业制造中还没有普遍运用。特别是gf6输出支架壳体这类具有复杂的几何结构的旋压工艺技术,目前没有详细的资料,被欧美等一些企业所垄断,这对于我国自行研发该产品的系列具有一定的困难。因此有必要提出一种关于旋压加工虚拟仿真方法以减少该产品研发周期和成本。尽管有限元模拟仿真技术已经在冷加工成型方面得到了广泛的应用,但是与旋压有关的有限元模拟仿真报道很少,特别是本文所讨论的具有内花键的复杂几何结构的模拟仿真还未见报道。本文在旋压加工技术三维模拟仿真的基础上,提出一种简 易的数值仿真方法。 1 旋压加工的有限元模型 旋压加工过程是一个强非线性、大变形的金属塑性加工过程。笔者曾运用mar。软件进行该产品三维模型的强力旋压加工模拟,但是对于一个运用三维实体单元模拟旋压过程中的强非线性接触问题,划分单元数达到数万个以上,计算时间很长,每次计算要持续几十天时间。而且对计算机的配置要求非常高,可知数值模拟耗费的代价很高,因此有必要寻找一种较为简便的模拟方法。根据文献,采用平面应变的方法近似模拟旋压加工过程。再根据实际观察旋压加工过程和三维有限元模拟计算结果可知,旋转加工的过程,如果忽略加工毛坯旋转加工产生的偏斜率,那么观察毛坯件在沿纵向变形的情况,将是由旋轮对毛坯件产生的向下压力和沿纵向的推力。当用平面应变问题来近似模拟时,滚轮单纯对毛坯件沿纵向截面所产生的作用一面向下压,一面沿纵向推进的加工过程。具体建立有限元模型方法如下。 采用abaqus软件expcilit模块,由于只关心毛坯件旋压加工中变形情况,将下模和旋压的滚轮设定为刚体,毛坯为变形体,按照实际加工进给路线设计出刚体滚轮的前进路线。由于旋压零件关于上下对称,因此只考虑其上半部分具体模型,见图1所示。其中,节点总数1039,刚性线性单元280个,可变形平面单元918个。滚轮与毛坯、下模与毛坯的接触面根据实际情况进行定义。 加工的毛坯材料分别考虑两种材料,即所提供的冷轧钢材和经过热处理后的材料。由于模拟仿真需要用到

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