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申请/专利权人：西北工业大学深圳研究院

摘要：本发明一种用于旋压移动网格法的维度分离弹簧比拟法，属于旋压成形加工数值仿真领域；首先依据旋轮的位置设计了工件网格的尺寸场，随后依该尺寸场在柱面上以维度分离的弹簧比拟法生成变密度的全四边形网格，再将该网格投影至工件以生成内外表面网格，最后通过线性插值获得内部节点，连接各节点即可获得最终的变密度网格。本发明采用维度分离法与柱面退化网格大幅缩减了网格节点位置迭代的计算量，加之线性弹簧比拟法有效降低了迭代方程的非线性程度，使得平滑过渡的局部加密全六面体网格可被快速生成。在该变密度网格中，由于采用点加密形式，模型计算规模可得到超过70％的大幅缩减，由此带来高达4倍的仿真加速。

主权项：1.一种用于旋压移动网格法的维度分离弹簧比拟法，其特征在于具体步骤如下：S1：网格尺寸场的确定；S11：确定加密区与过渡区的位置；所述加密区的位置确定：旋轮的位置在柱坐标系下表示为ρ,θ,z，假设每时刻旋轮的塑性变形被局限在[θ-θl,θ+θr]×[z-zb,z+zt]的矩形影响区内，则在ΔT时间内由旋轮影响区的包络[θ-ωΔT-θl,θ+θr]×[z-zb,z+vΔT+zt]表示加密区的范围，其中，ω为芯模转速，v为旋轮进给速度，θl与θr为旋轮接触位置距影响区左右边界的弧度值，zt与zb为旋轮接触位置距影响区上下边界的尺寸；所述过渡区的位置确定：加密区RZ沿边界向外分别沿周向与轴向延伸θtrans与ztrans的范围定义为过渡区，假设过渡区内有n个单元，加密区内单元的尺寸为s0，单元的放大倍数是m，则过渡区的尺寸应在[ns0,nms0]的范围内，取为S12：确定单元尺寸场；S2：依据单元尺寸场生成柱面上的平滑过渡局部加密全四边形网格；S21：布置单维度的控制节点；S22：依据弹簧比拟法迭代确定控制节点位置分布；所述依据弹簧比拟法迭代确定控制节点位置分布的方法为，假设控制节点间由虚拟的线性弹簧连接，则控制节点i受虚拟弹簧力为fi，组装得力矢量FX＝{f1,f2,…,fN}T；当FX＝0时网格密度分布达标，据此构造常微分方程并由前向Euler差分格式递推计算Xk+1＝Xk+ΔτFn直至收敛；其中，Δτ为平衡方程的虚拟时间增量步长，取10-4s的恒定值；所述确定控制节点位置分布的方法具体步骤如下：S221：初始化；记k＝0，初始控制节点位置为X0；S222：计算连接控制节点的虚拟弹簧当前长度与其原长；第i个弹簧的当前长度计算见式41，由相邻控制节点的坐标之差求得；第i个弹簧的原长需符合网格内单元的尺寸分布，需将弹簧两端点处的单元尺寸值依式42平均化求得； S223：计算控制节点的虚拟弹簧力；采用收敛性更好的线性弹簧依式5算得第i个弹簧的受力式中K为虚拟弹簧的劲度系数，取104；第i个控制节点的受力由连接其的弹簧提供，为其中 S224：施加固定边界条件，令S225：更新控制节点位置Xk+1＝Xk+ΔτFn；S226：若||Xk+1-Xk||2TOL则迭代收敛；否则k＝k+1并转S222；S23：由控制节点生成平滑过渡的局部加密四边形网格；S3：依据柱面网格构造工件的变密度全六面体计算网格；S31：提取工件原始网格内外表面的轴向线；S32：利用柱面网格的轴向控制节点截取轴向线，获取系列等高节点；S33：依据等高节点，采用非扭结边界条件的三次样条曲线，重构内外表面的周向线；S34：利用柱面网格的周向控制节点截取重构的周向线，创建网格内外表面节点；S35：基于新生成的内外表面节点，通过线性插值构造内部节点，并依据结构化网格节点间拓扑关系创建六面体单元。

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