ALE旋壓
關(guān)注創(chuàng)建者：憶風(fēng) 創(chuàng)建時間：2020-06-24
ALE旋壓的實例教程
ALE法是融合了Euler法和Lagrange法各自的優(yōu)點，使網(wǎng)格在整個分析過程中保持一種比較良好的狀態(tài)，不會出現(xiàn)巨大的扭曲與變形，在保證精度的前提下提高了旋壓計算效率。
Flow Forming旋壓模塊靈活應(yīng)用了ALE法，具體如下圖所示，通過向?qū)K自動生成的工件和旋壓輪，對接觸部位的網(wǎng)格和幾何線條在旋轉(zhuǎn)方向上自動局部加密，提高接觸部分的計算精度。由于旋壓過程中工件和旋壓輪不斷發(fā)生旋轉(zhuǎn)，相互接觸位置也在不斷變化，ALE法正好能夠克服了網(wǎng)格需要不斷重劃分的缺點，又能夠保證旋壓狀態(tài)下工件邊界形狀的變化。
旋壓過程中ALE法的幾何和網(wǎng)格
對于強力旋壓，工件壁厚減薄嚴(yán)重時，F(xiàn)low Forming旋壓模塊又能夠自動重劃分工件的2D截面網(wǎng)格，使得整個計算過程都使用六面體網(wǎng)格，并且接觸部位保持局部細(xì)化網(wǎng)格，實現(xiàn)高效高精度計算。
3、隱式與顯式算法的應(yīng)用
旋壓過程在塑形變形較大時，工件一般作為剛塑性體處理，通常采用隱式算法即可高效求解，而對于彈性變形不可忽略的情況下，必須采用彈塑性模型才能得到精確模擬結(jié)果，采用隱式算法求解彈塑性物體變形，計算較慢，且容易發(fā)生不收斂的情況。DEFORM軟件在v11版本之后引入了顯式求解算法，很好地解決了彈塑性模型的求解過程，對于旋壓彈塑性模擬完全能夠使用顯式算法，下面是一組案例，分別使用剛塑性體隱式求解和彈塑性顯式求解得到的結(jié)果。
精度對比
從圖中對比可以看出，旋壓模擬最后的結(jié)果基本相同，如果只是對工藝參數(shù)及材料流動規(guī)律研究，塑形模型也可滿足要求，而彈塑性模型更加接近實驗結(jié)果。另外從計算時間上來看，彈塑性模型采用顯式算法，與剛塑性模型隱式求解時間上幾乎相同，甚至更快一些。
展開 模具運動設(shè)置界面
其余的模擬設(shè)置Flow Forming旋壓模塊都會幫助用戶快速完成，包括接觸定義、步長、停止條件、算法選擇等都有快速選擇界面或推薦值，等使工藝人員將全部的精力投入到可變工藝參數(shù)的制定上，全心研究旋壓成形規(guī)律，優(yōu)化工藝參數(shù)。
2、ALE法與旋壓的完美結(jié)合
DEFORM軟件的Flow Forming旋壓模塊采用的是ALE任意拉格朗日歐拉算法。Lagrange法是網(wǎng)格節(jié)點與物質(zhì)點保持一致運動，因此在描述運動邊界或者運動界面時非常方便；而Euler法網(wǎng)格節(jié)點固定在空間，不隨物體質(zhì)點流動，因此在描述大變形時沒有糾纏問題，缺點是處理對流效應(yīng)比較困難，也無法精確確定運動邊界。ALE法是融合了Euler法和Lagrange法各自的優(yōu)點，使網(wǎng)格在整個分析過程中保持一種比較良好的狀態(tài)，不會出現(xiàn)巨大的扭曲與變形，在保證精度的前提下提高了旋壓計算效率。
Flow Forming旋壓模塊靈活應(yīng)用了ALE法，具體如下圖所示，通過向?qū)K自動生成的工件和旋壓輪，對接觸部位的網(wǎng)格和幾何線條在旋轉(zhuǎn)方向上自動局部加密，提高接觸部分的計算精度。由于旋壓過程中工件和旋壓輪不斷發(fā)生旋轉(zhuǎn)，相互接觸位置也在不斷變化，ALE法正好能夠克服了網(wǎng)格需要不斷重劃分的缺點，又能夠保證旋壓狀態(tài)下工件邊界形狀的變化。
旋壓過程中ALE法的幾何和網(wǎng)格
對于強力旋壓，工件壁厚減薄嚴(yán)重時，F(xiàn)low Forming旋壓模塊又能夠自動重劃分工件的2D截面網(wǎng)格，使得整個計算過程都使用六面體網(wǎng)格，并且接觸部位保持局部細(xì)化網(wǎng)格，實現(xiàn)高效高精度計算。
展開 新的攪拌摩擦焊算法將采用ALE算法更加快速方便地進行計算。ALE算法避免了單元大變形引起的不斷細(xì)化問題，大大降低了攪拌摩擦焊的計算難度和計算耗時。
1.8 新增振動摩擦焊工藝
DEFORM早期版本在摩擦焊方面已經(jīng)有不少應(yīng)用，新版本推出基于壓力及正弦周期運動方式的振動/線性摩擦焊工藝分析功能，振動參數(shù)模型涉及振動時施加的壓力、振幅及頻率。振動摩擦焊工藝可分析焊接焊縫及飛邊形態(tài)、溫度場等結(jié)果，從而實現(xiàn)振動工藝參數(shù)的優(yōu)化。
1.9 新增擴散焊工藝
新增擴散焊工藝功能能夠模擬不同金屬在高溫加壓條件下的擴散焊接現(xiàn)象。通過輸入材料壓力-溫度及擴散時間數(shù)據(jù)（可實驗獲?。┮约皵U散壓力、時間及溫度條件，可計算不同結(jié)構(gòu)不同類型金屬的擴散焊結(jié)果如擴散率等。
1.10 ALE法旋壓成形工藝
DEFORM最早期版本的旋壓采用Lagrange算法進行模擬計算，后期版本推出ALE算法解決傳統(tǒng)Lagrange算法引起的單元大變形及大量耗時問題。ALE算法可用于拉伸旋壓、筒型件強力旋壓的成形。新增算法中，對于復(fù)雜旋壓型面如鋁輪轂旋壓成形則采用全六面體單元，旋輪與輪轂計算接觸，在非接觸區(qū)域則采用梁單元算法大大降低全局接觸搜索時間。同時，采用Explicit顯示求解器，在模擬時間上較舊版本快-2-3倍。
1.11 增材成形工藝
新增增材工藝功能能夠?qū)Ψ勰┐布皣姺垲愋瓦M行模擬計算，能夠考慮多物理場問題。激光熱源模型能夠建立不同類型的鋪層路徑，計算增材過程溫度場變化、殘余應(yīng)力、組織成分及去除基板后的變形結(jié)果。新增網(wǎng)格算法中，可采用Voxel網(wǎng)格進行分層劃分。
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1.10 ALE法旋壓成形工藝
DEFORM最早期版本的旋壓采用Lagrange算法進行模擬計算，后期版本推出ALE算法解決傳統(tǒng)Lagrange算法引起的單元大變形及大量耗時問題。ALE算法可用于拉伸旋壓、筒型件強力旋壓的成形。新增算法中，對于復(fù)雜旋壓型面如鋁輪轂旋壓成形則采用全六面體單元，旋輪與輪轂計算接觸，在非接觸區(qū)域則采用梁單元算法大大降低全局接觸搜索時間。
旋壓過程中ALE法的幾何和網(wǎng)格
對于強力旋壓，工件壁厚減薄嚴(yán)重時，F(xiàn)low Forming旋壓模塊又能夠自動重劃分工件的2D截面網(wǎng)格，使得整個計算過程都使用六面體網(wǎng)格，并且接觸部位保持局部細(xì)化網(wǎng)格，實現(xiàn)高效高精度計算。
2、ALE法與旋壓的完美結(jié)合
DEFORM軟件的Flow Forming旋壓模塊采用的是ALE任意拉格朗日歐拉算法。
