基于SolidWorks的板料成形快速仿真系统的研究和开发

论文摘要

有限元数值模拟技术在板料冲压成形领域应用广泛,可以在零件和模具设计的初期阶段验证其设计的有效性,提高开发效率。但是专业的板料CAE软件对用户的有限元知识的要求较高,且模型在CAD与CAE软件之间通过中间数据格式进行交换会导致数据损失。因此,开发集成的CAD/CAE系统,可以扩大CAD和CAE技术在企业中的应用程度,对提高设计质量和降低开发周期具有重要的现实意义。论文结合国家自然科学基金项目（N0.50905067）和中国博士后基金面上资助项目(No.20080440930,基于SolidWorks平台,开发了面向钣金结构件的板料展开快速模拟系统SW-BEX（StampingWorks-Blank Estimation Xpert）,实现了CAD/CAE的无缝集成。文中首先阐述了板料成形数值模拟技术在国内外的发展情况和SolidWorks平台的板料展开技术的集成情况,随后论文以SW-BEX系统的设计和开发为中心,研究了有限元逆算法基本思想、SolidWorks二次开发等系统开发的基本理论和开发工具;分析了SW-BEX系统的设计开发目标和系统需求,并运用模块化思想实现了系统框架结构和详细功能的设计;文中详细阐述了系统界面、功能、数据结构的设计和开发过程,重点研究了网格剖分、有限元模型显示、节点搜索和映射、数据存储等系统实现的关键技术,结合FASTAMP的拓扑网格剖分器和逆算法求解器,完成了整个系统的开发。SW-BEX系统采用操作树和属性页相结合的界面风格来引导用户操作,实现了面向工艺流程的操作方法;同时考虑了边界约束、摩擦、压边圈、托料块、拉深筋等真实的工艺条件,增加了系统的模拟精度。最后,以典型钣金件和汽车地板件为例,采用SW-BEX系统对它们进行分析,测试了系统的实用性和准确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题目的和意义
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势
• 1.4 本文研究内容
• 2 基于 SolidWorks 平台的板料成形快速仿真系统开发基础
• 2.1 板料成形有限元逆算法
• 2.2 SolidWorks 二次开发基础
• 2.3 本章小结
• 3 SW-BEX系统的设计与实现
• 3.1 系统需求分析
• 3.2 系统的结构设计
• 3.3 系统实现的若干关键技术
• 3.4 本章小结
• 4 SW-BEX系统实例应用
• 4.1 典型钣金件件展开分析
• 4.2 系统精度验证
• 4.3 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文