[发明专利]用于锻造成型加工有限元计算的仿真模拟计算方法

说明书

本发明公开了一种仿真模拟计算方法，尤其是公开了一种用于锻造成型加工有限元计算的仿真模拟计算方法，属于金属锻压制造工艺方法技术领域。提供一种计算速度快，计算精度高的用于锻造成型加工有限元计算的仿真模拟计算方法。所述的仿真模拟计算方法包括多个道次的有限元锻造计算，在每一个道次的有限元锻造计算中，除了第一个道次的有限元锻造计算外均以截取的上一个相邻道次的一小段锻造件为计算对象继续进行计算直到完成整个锻件的仿真模拟计算工作。

技术领域

本发明涉及一种仿真模拟计算方法，尤其是涉及一种用于锻造成型加工有限元计算的仿真模拟计算方法，属于金属锻压制造工艺方法技术领域。

背景技术

随着计算机技术及数值模拟技术的发展，有限元计算技术已成为科学研究及工程设计的重要计算手段。通过有限元技术的应用，可以预测设计存在的问题，在产品制造或生产前将预计的缺陷或不足进行优化修正，避免造成不必要的损失。

金属锻造是金属塑性成型的重要手段之一，产品有板材、带材、型材、管材等，是国民经济建设的重要原材料。为了研究锻造工艺对产品质量的影响，通常采用有限元技术对锻造过程进行模拟计算，以期在工艺设计阶段预测工艺存在的问题，从而优化工艺减小损失。为了提高锻造过程有限元计算速度，一方面在硬件上充分利用先进的计算机如多CPU技术，另一方面开发了并行算法，采用几十甚至成百的CPU同时计算。这些都大大提高了有限元方法的计算速度。但是，由于问题复杂性的增加及计算要求的提高，仍然少则需要几天，多则需要半个月甚至一个月的时间才能计算出满足研究需求的结果，效率上难以满足现场生产的需要。另外，随着锻造道次的增加及变形程度的加大，虽然有网格重划分技术，但是锻件表面积不断加大，原有网格数或单元数保持不变，不仅浪费了大量的计算时间，而且造成计算精度的大幅下降。

如图1所示的长度500mm、直径360mm的圆坯，经锻造后成为图2所档的宽度300mm、厚度16.0mm的板材。但计算到厚度20.0mm时，长度有7700mm。这时，厚度方向只有一层单元。如果继续计算，不仅计算时间很长，而且计算精度差，无法满足研究需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种计算速度快，计算精度高的用于锻造成型加工有限元计算的仿真模拟计算方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于锻造成型加工有限元计算的仿真模拟计算方法，所述的仿真模拟计算方法包括多个道次的有限元锻造计算，在每一个道次的有限元锻造计算中，除了第一个道次的有限元锻造计算外均以截取的上一个相邻道次的一小段锻造件为计算对象继续进行计算直到完成整个锻件的仿真模拟计算工作。

进一步的是，在进行下一个道次的有限元锻造计算前，先需要对截取的上一个道次的那一小段锻造件进行网格重新划分，并以该重新划分的网格获得的相应信息为基础进行下一个道次的有限元锻造计算。

上述方案的优选方式是，在进行网格重新划分时，以该段锻造件上原有的节点温度、位移、应变以及应力信息为基本信息获取新增节点的温度、位移、应变以及应力信息。

进一步的是，在以原有的节点温度、位移、应变以及应力信息为基本信息获取新增节点的温度、位移、应变以及应力信息时是采用非线性插值法从原有节点上获得新增节点的相应信息的。

上述方案的优选方式是，在进行网格重新划分时，新设置的网格节点数可以少于、等于或者多于原有的网格节点数。

进一步的是，当新设置的网格节点数少于原有网格节点数时，计算时间将会缩短；当新设置的网格节点数等于原有网格节点数时，计算时间变化不大；当新设置的网格节点数大于原有网格节点数时，计算时间将会变长，但随着网格节点数的增加，计算精度会得到大幅增加。