板料成形有限元模拟软件后置处理系统设计与研究.pdf

华中科技大学
硕士学位论文
板料成形有限元模拟软件后置处理系统设计与研究
姓名:冯少宏
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:柳玉起
20060426
摘要
板料成形过程数值模拟领域,是一个非常活跃的研究领域,同时也是一个蕴藏
着巨大经济效益的领域。近年来,计算机软硬件技术、图形学技术、人工智能技术
和有限元理论的发展使得计算机有限元模拟在板料成形过程中扮演着越来越重要的
角色。
本课题来源于国家自然科学基金项目:面向自主设计的汽车覆盖件成形性快速
仿真及工艺优化技术研究,项目批准号为 50575080。在华中科技大学模具国家重点
实验室开发的基于有限元算法的 FASTAMP 软件的基础上,运用软件工程的思想,
对后置处理系统进行了需求分析和设计,并采用面向对象的分析设计方法,建立了
后置处理系统的框架结构,因此所设计出的后处理系统具有很好的可维护性和可扩
展性。
首先,本文以 FASTAMP 后置处理系统为基础,探讨了系统开发的过程、方法
和工具等软件工程问题。整个研制过程贯穿基于面向对象的软件开发过程,运用设
计模式等软件体系结构方法和技术,使用统一建模语言 UML 建立软件模型。文章
中详细阐述了设计模式在软件设计中的应用和作用,并以常用的 Abstract Factory、
Mediator 等模式为例,着重阐述了这些模式如何指导本系统的开发。
其次,本文对后置处理的一些关键技术进行了研究,它们包括:
本文研究了如何将 OpenGL 图形操作封装在低层类层次结构中,高层用户通过
接口使用低层操作,从而达到了解除了高层用户和低层操作之间的耦合的目的。这
样不仅降低了高层和低层之间依赖性,而且提高了图形平台的可复用性,为以后的
前后处理系统统一图形平台提供了方便。
本文研究了多线程技术在后置处理系统中的应用。多线程技术能够提高多人、
多任务程序的使用者接口(UI)的反应度,并且能够提高 CPU 的使用效率,使用
多线程技术对于提高后置处理系统的性能有直接的意义。
本文提出了一种新的截面显示物理量的算法,不仅具有速度快,实现简单和显
示准确的特点,而且能够很好的适应一般网格和自适应加密网格。本文还对图形平
台中的一些图形处理技术进行了研究,它们包括不同坐标系间的变换、汉字的显示、
动画显示和 avi 格式动画输出等技术。
实践证明,文章所述的软件工程思想和技术能够指导软件开发的全过程,建立
结构精巧、易于实现的软件模型,易于系统实现和维护。工程应用说明该系统是稳
定的,能够满足实际应用。
关键词:板料成形;后置处理系统;面向对象;OpenGL;截面物理量显示;UML
I
Abstract
The field of numerical simulation for sheet metal forming nowadays is more active
and more attractive because of its enormous importance to the economies of the
industrialized countries. With the development of finite element technique , numerical
simulation has gradually been the powerful tool for process analysis and optimal design.
In recent years, the developments puter hardware puter graphics, as well as
the theory of finite element, have made it possible that finite element simulation plays a
very important role in the process of sheet metal forming.
This research is supported by NSF and named as: “The Independent Research of
High-speed Simulation and Optimal Process Design aiming at the Formability of
Automobile Panel”().
Based on the software of FASTAMP, which is developed on fin