1.一种基于SPH的筒形件旋压成形过程分析方法, 其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:根据待研究对象的几何及运动信息确定分析模型的对称性,并根据毛坯的几何信息将毛坯离散为三维实粒子模型,将毛坯实粒子定义为Ⅰ类型粒子并进行初始状态的密度、质量、弹性模量、泊松比、位置、速度、应力、光滑长度的参数赋值;
步骤二:设置计算旋压成型力学分析过程中需要采用的数值处理技术及参数,并设置时间步长及时间步数;
步骤三:根据分析模型对称性建立毛坯对称边界虚粒子模型,根据芯模、旋轮的几何信息将芯模、旋轮离散为三维虚粒子模型,并将毛坯边界虚粒子、芯模虚粒子、旋轮虚粒子分别定义为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类型虚粒子并进行密度、质量、位置、速度、应力、光滑长度的参数赋值;
步骤四:分别进行Ⅰ‑Ⅰ类型、Ⅰ‑Ⅱ类型、Ⅰ‑Ⅲ类型、Ⅰ‑Ⅳ类型粒子的相邻粒子对的搜索;
步骤五:通过Ⅰ‑Ⅰ类型、Ⅰ‑Ⅱ类型粒子对进行密度求解,得到Ⅰ类型粒子密度变化率;
步骤六:通过Ⅰ‑Ⅰ类型、Ⅰ‑Ⅱ类型粒子进行应力应变的求解,得到Ⅰ类型粒子应力变化率,并由应力应变结果得到由内力引起的Ⅰ类型粒子内力速度变化率;
步骤七:对Ⅰ‑Ⅰ类型、Ⅰ‑Ⅱ类型、Ⅰ‑Ⅲ类型粒子对进行人工粘度求解,得到Ⅰ类型粒子的人工粘度速度变化率;
步骤八:通过Ⅰ‑Ⅲ、Ⅰ‑Ⅳ类型粒子对进行外力作用下引起的外力速度变化率的求解,得到Ⅰ类型粒子的外力速度变化率;
步骤九:根据Ⅰ类型粒子的密度变化率、应力变化率、内力速度变化率、人工粘度速度变化率、外力速度变化率之和更新Ⅰ类型粒子的质点密度、质量、应力、位置、速度信息;
步骤十:判定时间步是否达到预设的时间步,如果未达到则进入下一个循环,即重复步骤三到步骤八,如果达到则计算终止。
2.根据权利要求1所述的一种基于SPH的筒形件旋压成形过程分析方法,其特征在于,步骤一中,为减少计算量和提高计算效率,会根据待研究对象的几何及运动信息建立不同的对称分析模型,对双旋轮且旋轮间夹角为180°建立1/2对称模型,对三旋轮且旋轮间夹角为120°建立1/3对称模型,对单旋轮建立全分析模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于SPH的筒形件旋压成形过程分析方法,其特征在于,步骤二中,所述数值处理技术包括密度计算方法、光滑核函数、粒子搜索方法、刚体模拟方法、时间积分方法、质量放大方法、对称模型方法、人工粘度方法、平均速度方法。
4.根据权利要求1所述的一种基于SPH的筒形件旋压成形过程分析方法,其特征在于,步骤三中,Ⅱ类型粒子仅在采用对称分析模型中才存在,其位置处在毛坯对称边界处,且在周向设置的Ⅱ类型粒子数量列数不应该少于Ⅰ类型粒子的光滑半径与圆周向初始间距的倍数,即:其中, nⅡ代表Ⅱ类型粒子在圆周方向的列数,h为光滑长度, R为与光滑核函数相关的参数,h×R为光滑半径,r0代表Ⅰ类型粒子在圆周向的初始间距;且Ⅱ类型粒子的密度、质量、光滑长度、应力值、位置、速度与对称位置的Ⅰ类型粒子的数值对称。
5.根据权利要求1所述的一种基于SPH的筒形件旋压成形过程分析方法,其特征在于,步骤一及步骤三进行位置和速度参数设置时,将毛坯与芯模的旋转过程等效到旋轮上来,即采用芯模和毛坯固定不动,旋轮做进给运动同时绕毛坯旋转的方法进行模拟;
同时,当旋轮旋转至对称边界时,其超过对称边界的部分会自动切换至另一端对称边界,并根据模型对称特性及平面旋转矩阵对称其运动参数。
6.根据权利要求1所述的一种基于SPH的筒形件旋压成形过程分析方法,其特征在于,步骤六中,所述毛坯采用分段弹性模型模拟弹塑性过程来进行应力应变的求解。