基于松散耦合法的电磁平板成形3D有限元仿真.PDF

第 47 卷第 16 期 机 械 工 程 学 报 Vol.47 No.16 2 0 1 1 年 8 月 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Aug. 2 0 1 1 DOI ：10.3901/JME.2011.16.045 * 基于松散耦合法的电磁平板成形 3D 有限元仿真 崔晓辉 莫健华 王 波 何文治 (华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室 武汉 430074) 摘要：数值模拟提供一种手段去分析电磁成形中的多物理场耦合过程，但是目前的电磁成形模拟大多局限于2D 模型或者将 复杂的多物理场耦合数值模型简化为单独的多个物理场分别进行求解。为提供一种能够适用于复杂 3D 模型的多场耦合模拟 方法，采用松散耦合法对平板电磁自由胀形过程进行 3D 有限元模拟分析。对工件网格采用拉格朗日算法，空气网格采用任 意拉格朗日欧拉算法。从而使空气 3D 网格能够与板料变形随动而不产生畸变，实现磁场—结构场的迭代耦合分析。动态而 无畸变的六面体网格能够在磁场分析模块与塑性成形模块间准确传递数据，既提高了运算速度又可获得精确计算结果。与实 际数据比较证明，模拟的板料变形规律与试验结果一致。 关键词：电磁成形 平板胀形 松散耦合法 数值模拟 中图分类号：TG391 Loose Coupling Simulation for Electromagnetic Sheet Forming ： 3D Finite Element Method CUI Xiaohui MO Jianhua WANG Bo HE Wenzhi (State Key Laboratory of Material Processing and Die Mould Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074) Abstract ：Numerical simulation offers a means of analyzing the multi-physics field coupling process of electromagnetic forming. However, the existing simulations are lmostly limited to 2D model or simplified as independent physics fields. In order to propose a new coupling method suitable for complex 3D models, a three-dimensional finite element model and a loose coupling method are used to analyze electromagnetic sheet free bulging. The Lagrangian algorithm is used for sheet meshes to analyze the sheet deformation process, and the arbitrary Lagrangian-Eulerian algorithm is used for air meshes, so that the air 3D meshes can follow the deformation of the sheet without distortion, thus realizing the iteration