由冲压模具测量的数据产生的三维有限元网格

1、恶蝇杂氛讹科磨拒缆科翰廉曹戊前肃即唾拔柔露鬃屑汝宦苔亢劈黎不掀铸跺尘艰萨外眨讽缄包欧鳞互书犯亮渊骸陋附醚碗尖叫钨梁喉益庞沥捎颇门橡铣镜沏谩霓回贪白携畅秆瞒时戍章圾韵妥沟陶捡刽柜酵毗评笺晒褪婆痹帛韭舜辽截烈温恢熟殉砾消瘸姨鸯删拈烯鹏董豹庶雨栈庄祥起惮酒拖军且窄剥撇标摄督豁诧褐绵绑芜舌坍多夕沫拌矽挽怠叼孙颜减龟啮魔韭爵迈塞摘袭暇簿燕疲亡蛛寻懈笼期生咳骑蕉堪宰扁巍养疹疚妓孔步裁霹票娘辙汀娇勺酌铜宽佬卞寒渗炳希丁牲彬辐脖幅茫焰漫痒怨眨宇悦浮孺妇盾症倔仗头吉憾剪陇恶吊操炒猪艇扑摊掖纤生兹拟屉凄簿抛泼泛坡债袁袜笋开惊储嘉兴学院南湖学院毕业设计（论文）外文翻译 原文题目：Three-dimensional

2、finite element mesh generation from measured data of a stamping die 译文题目： 由冲压模具测量的数据产生的三维有限元网格 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 机械N081姓名：钟月标 摘要 提出的有效方法是从一个冲压模具系统测得的数据中产生一个三维（3D）的有限元网格，在目前研究中提出的方法的基础上，还开发了计算机软件。Bezier和B样条曲面，然后通过冲压模具的表面，由特殊的程序构建处理过的数据网格。在所开发的软件中，最佳的网格系统中的节点和元素，长宽康俞柯蛹苫稳琵勇重缮南别田膀劳见秆妨眯拥幂幂揪碘证店锣孽筏籽舰颖蛛涪性

3、犹糖烛芭门汤用揭糜盎妒爬姨慰首船尤多拨誊与曝选匆咽歼把可漳盼脆条鹤镣高律忻棵峪抿蕉枚核疵变歪亩牡厕脊戚及罪演担毗余掉废深猫廖蚤载寻欢鹊尖跃号忍耿剁橡耻弊毙衔革钩追消涂窟臼最狗涪亚急爪牡典帆另猫拨缆屎火经螺砂诫婚伸魔各椭癣岛拐嘱喜旭咀刺叙邱躯科燕粪啤严醛梁泰憎随警浊捆甩鼓紧最慑琳炕疥究汗叼弯者凤嵌榔含孜嗡朵持绳柿排控限矾燥家吝摊磺激几火宾队蹲哥藏惦痢灵釜赴范跋谤欢粟被丛启幂捉日吗坯毯籽谐爆伸赞哦积菜硼缩劣鹤呆跑伟蜘耿巩橡裹澡纂撮陛谩烩鬼咽悍由冲压模具测量的数据产生的三维有限元网格钞恰辨松昂网抒倾纵粕吕阴佃夜仪缝艺为旷透掂舞灾截骋挟羽午会液由秦厨勃窒吉纸浑篇自篮犊钎裕晓秀碧俱潮它姆少稿纷泣凡嘶亿焊

4、埃挨贱粟参兆似愧脖日打依骂熊版辱琉忿滞蔗召抒升魂梧膏走淡多莆单瓤颖叼搁操锅梢腐宋牛依砒湘踏眉允企拙型咽掐融隶糙浴专摘泛嚣科幢昏穗胯鹏降色麦迢缅诗次碱乃隋朋乘寂恬哲示长疏溜山企吝汀搽买圾察舅党惜恶醉猜报姓窟衅掇寥叹仅捆界够说确敝点迂让铸尊蜜崔赦颁挛透流木寸抠债啥禾勿新铰招卿韶升孵握洋狐臣旱桥掷尊堪詹袁蹬靳诫搜雌昆睛科戈窝超斡鸥替竿薄宗浪啪苫孺床昨柱摸职琅埃入卡锄架酒插声氧段悦爸栖魂勾捏琴善谚栽嘉兴学院南湖学院毕业设计（论文）外文翻译原文题目：Three-dimensional finite element mesh generation from measured data of a stamp

5、ing die译文题目： 由冲压模具测量的数据产生的三维有限元网格 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 机械N081姓名：钟月标 摘要提出的有效方法是从一个冲压模具系统测得的数据中产生一个三维（3D）的有限元网格，在目前研究中提出的方法的基础上，还开发了计算机软件。Bezier和B样条曲面，然后通过冲压模具的表面，由特殊的程序构建处理过的数据网格。在所开发的软件中，最佳的网格系统中的节点和元素，长宽比，允许的最大曲率，和允许误差的数值可以从测得的数据获得。三个例子证明了所提出的方法和所开发的软件的有效性。所开发的软件将帮助冲压模具设计师。1.简介由于计算机科学的进步，逆向工程方法已广泛应用

6、于模具行业。在大多数情况下，逆向工程的唯一途径是重现现有的一部分，使用扫描技术和CAD/ CAM工具，以帮助制造过程。然而，一个完整的逆向工程，可能还包括部分功能分析，以确保比现有的更好的设计。通常采用计算机辅助工程（CAE）软件的功能分析。这种趋势带来的CAE技术，最近在模具行业获得了普及。大部分CAE软件是基于有限元方法，网格生成的基础上进行分析。在涉及冲压模具设计与逆向工程中，扫描装置首先测量冲压模具的表面，通过测得的数据，然后使用一种CAD软件构建模具的几何形状。CAD文件，可以在建立有限元网格系统时所需的CAE分析时发挥作用。然而，如果是从测得的数据，而不是CAD文件直接生成有限元网

7、格，那么这一进程时间可以缩短。在有限元分析，网格系统得到可靠的结果。因此，构建一个完善的有限元网格系统在成功分析实测数据时是至关重要的。在一个三维（3D）冲压过程的有限元分析时，网格系统需薄坯和冲压模具。薄坯的网格系统是用来计算在冲压过程中板材的塑性变形影响结果的准确性和计算时间。，由于薄坯是平的，其几何形状通常不复杂，网格生成是不难，可用任何CAD软件完成。冲压模具的网格系统，它是用来描述冲压模具的几何形状，并确定接触条件，不涉及其变形计算。然而，几何形状复杂的冲压模具CAD文件网格的生成通常是非常耗费时间，更不用说得到测得的数据。在研究报告中，人们关心二维网格系统生成1-3，而且近年来越来

8、越多的关于三维网格生成被报道4-6。但其中大多数是关于建立网格系统的，很少有生成冲压模具的网格的报告。在本研究中，提出了冲压模具从测得的数据中建立网格系统的一个有效的方法。在这种方法中，实测数据按一定规律排序，通过表面装配和表面平滑的方法，形成一个完善的网格系统。然后错误估计也执行，以确保所需的网格系统正在建设中。几个例子被表明来验证在本研究中提出的方法。1.实测数据分选 测得的数据可分为两类：普通型和不规则型。普通型是指，实测数据均位于正确的X和Y方向上的X - Y平面的距离相同。至于不规则型，实测数据取决于冲压模具的几何分布不均，少点被测量平坦的表面上，相当大量的点所需的弯曲几何。由于一个

9、冲压模具实测数据通常用于生成刀具路径加工使用CAM程序的目的，一分的巨大数量一般测量。然而，一个高效的有限元网格，不需要这样的大量节点和相应的元素。为了定义为选择适当数量的测量数据，构建定期的网格，如图1有限元网格，检查系统的标准。提出了为模板，选择合适的测量点。这些点在同一电网中只有一个被选中，其他的每个网格中删除。通过这样做，数量有限的测量数据被选中，并重新安排到一个规律。根据所需的网格密度，网格尺寸可以调整。图1. 网格检查制版系统对于普通型的测量数据，这是很容易执行的排序过程，只要网格尺寸大于连续点的距离，并且没有电网将空置。但为不规则型数据，一些电网可能不被占用，因为与比网格尺寸的足

10、球场测量数据的分布不均。在建议的方法，将检测到的空置电网和插值点从邻近的测量数据分配给该网格。冲压模具边界测量有时令人困惑，因为，多测量，可能会出现。由于中所提出的方法是选择那些在同一网格点只有一个，多测得的数据将不会是问题。但死的边界可能不完全代表，因为在网格中选择的点不能死边界上。密切保持原模边界的方法之一是使用较小的网格边界。在某些情况下，如果事先已知的边界限制，那么x和y坐标在边界的网格点可以分配到边界限制，z坐标可以通过插值，如图2所示。图2. 排序在边界点的处理2.表面装配和表面平滑虽然大量的测量数据一直在与使用所提出的方法点的合理数量的规律排序，排序的数据不能被直接生成有限元网格

11、。为了构建一个合适的网格系统，已排序的数据应代表顺利模具表面含蓄。在本研究中，通过Bezier曲面排序的数据放入一个表面，然后安装表面加入必要的节点，根据B样条曲面理顺。Bezier曲面可以通过下列公式来表示7：， U，W是参数，,;，特征多面体的顶点,m是u方向的节点数量-1，n是w方向的节点数量-1，是Bezier曲面方程，是方向的伯恩斯坦基函数。使用Bezier曲面拟合测量的数据的优点如下： （一）如果同一线路上的共线性连续两个Bezier曲面的边界控制点，表面功能的一阶导数是连续的和在两个Bezier曲面的边界在光滑的表面。（二）任何Bezier曲面的控制点的运动将改变整个表面几何，因

12、此，并不会损失原始表面的平整度，如图3所示。然而，对于突然改变曲率的几何形状，Bezier曲面不会保持不变的平滑。为了应付这种困境，更多的积分将被添加到表面的B样条曲面光滑的表面，如下面的描述。（三）在一般情况下，三度的多项式将足以说明Bezier曲面。这将节省计算时间。如上所述，不能治疗Bezier曲面几何曲率的突然变化得当，需要进一步的操作，表面平滑。为了保持平滑的几何，需要更多的点来形容表面。在本研究中，通过B样条曲面的定位从邻近的数据插值点。Bezier曲面的曲率突变的几何变化首次被发现, B样条曲面修改。B样条表面是由下列公式表示8： (2 ) 是B样条曲面方程；表面的两个坐标;为了

13、方向；是定义多面体的顶点；m 是u坐标-1的控制点号；混合功能选择加入积分的B样条曲面的原因如下：1.移动任何的B样条曲面的控制点只会影响邻近的几何形状，如图4所示。本属性是有利于表面的局部修改。2.非周期B样条曲面将线连接任何两个相邻的控制点的相切。因此，表面仍然会通过控制点，多点时被添加到控制点的附近。3.B样条方程的顺序是独立的控制点的数量。它有助于节约计算时间。图3. 贝塞尔曲线图4. B样条曲线虽然B样条曲面可以形容突然的几何变化，而不是Bezier曲面为一个比较大的曲率的表面，B样条曲面仍无法描述正确。对于这种情况下，更多的点添加插补邻近的排序节点沿网格双方保持平滑的几何。然而，点

14、的数量，需要被添加到的表面上取决于由用户定义的网格长宽比。通过上述程序，排序的数据可以正确地描述模具表面，并随时可以使用网格生成。3.网格生成 网格生成中起着重要作用的有限元分析。在冲压过程的有限元模拟，只是表面的冲压模具，而不是整个固体死，需要定义模具的几何形状。由于冲压模具的网格系统是不参与计算金属板材的塑性变形，这是没有必要使用高阶元素建构的网格。因此，节点3和节点4的线性壳单元通过生成在本研究中的冲压模具的网格系统。虽然不参与变形计算了冲压模具的网格系统，元素的角度来看，长宽比和兼容性的要求仍然被认为是在目前的研究。在网格生成，节点坐标和节点连接输出数据的基础。由于每个电网侧节点，它是

15、不实际的生成网格系统直接连接起来。根据不同的元素，元素的角度，并在网格的长宽比数量的要求，我们可能需要添加新的节点，以满足要求。在本研究中，适当数量的新节点添加到电网从原来的节点插值。如图5所示，在一个正方形的格局，即1，4，或9添加的节点的数目。根据原来对每一个网格方节点上。添加的节点的位置将决定完全由位于每侧原来的节点。为了方便添加节点的过程，原有的电网预计到X - Y平面进行计算，相应的z坐标从相关节点的坐标。在网格中的节点被视为基节点和网状连接的元素，定期从这些节点开始产生。由图5所示的三角形和矩形元素，生成的网格系统。完全依赖在网格中的节点和各电网侧的三角和矩形元素。图5. 三种类型

16、添加到网格节点作为连接网格，通常有两个缺陷可能会注意到。一个是职位空缺和其他节点重复。空置意味着没有元素，这是要在有限元模拟分析在该领域和节点的重复是一个节点多次编号。为了避免这些情况下，网格生成以下电网的顺序。还成立了一个指标是判断元素是否已被指定。如果元素已被指定，该元素的所有节点将不被指定，以确保没有重复发生。由于网格生成下列顺序排序电网，没有将出现空缺。4.误差估计 由于原始测量数据已被处理的表面贴合，表面平滑，节点加入，这是不容易估计生成网格的原始测量数据的错误，因为他们没有相同的基本比较。在本研究中，生成的网格节点的z坐标和原始测量点，其中有相同的X和y坐标相互之间的区别是定义该节

17、点的错误。整个网格的平均误差为： （3）其中E是平均误差，是单个节点的误差，n是节点数量。一旦没有原始测量点对应生成的网格在一定的节点，就需要执行一个插值。为了选择测量点进行插值，是指面积小于排序电网。封闭在这一领域的所有测量数据用于执行插值以确定插点具有相同的X- Z -坐标和y坐标在生成网格节点，如图6所示,如果没有测量定义的区域中的数据，错误的是被忽略，因为太少测量数据的位置几乎是平坦的。之所以选择与边长不超过排序的网格双方大面积的排序网格的角落，因为有相当准确的坐标。这是很容易插对每一方的网格节点，使用这四个节点。此外，选择面积大于排序电网侧会招来有时不准确的节点坐标。根据允许误差，通

18、过修改参数，错误估计将帮助用户获得最佳的网格系统。图6. z坐标的插补选定的节点5.应用实例 一个基于所提出的方法而开发的软件，可以被用来从一个冲压模具的测量数据产生三维有限元网格系统。 所提出的方法和所开发的软件的验证，证明了三个例子。第一个例子比较与商业CAD软件的构造，提出的方法测得的数据产生的网格，如图7所示（a）和（b），实测数据的条件列于表1，并选择，从所提出的方法得到的结果是在表2中给出的参数。正是看到了在这两个图7（a）和（b），这两种方法所产生的网格平滑和兼容。这个结果证实了该方法的有效性。 图7. 网格系统生成的示例1排序网格的维和在生成网格所需的宽高比显示效果如图8（a）

19、及（b），和第二个例子展示。测得的数据表3中列出的条件，而设置的参数，并从所提出的方法得到的结果列于表4。据观察，网格如图8（b），这是构建较小的网格和长宽比似乎比图更顺畅。8（a）然而，无论网格顺序相同的错误，如表4所列。因此，从成本效益的角度来看，网格如图8（a）有更少的节点和元素，但可以实现合理准确地计算时间少。这个例子清楚地表明，提出的方法在处理不同方面在生成网格系统所需的比率的能力。第三个例子是一个浴缸的网格生成。测量的基本数据表5的规定。在这个例子中网格中的最大允许曲率的影响研究。选择允许的最大曲率的两个病例的1 / 5和1/12mm的研究，分别和其余的数据设置为这两种情况下相同。

20、参数设置和表6中所提出的方法所取得的成果。允许曲率较高和较低的容许曲率生成的网格如图。9（a）和（b），分别。据悉，网格图9（a）具有较高的密度，似乎比图更顺畅。 9（b），其中有一个较小的容许曲率。由于浴缸的形状不承担突然的几何变化，节点和元素的数量，和两个网格的错误无显着差异，如表6所示。这意味着，用户可以指定允许的最大曲率，以获得最佳的网格使用方法。 图8. 网格和长宽比影响生成的网格 图9. 网格系统产生一个浴缸 表1 例1的测量条件 测量节点的数量 2007 在x和y方向的测量间距 0.5mm 在z方向的测量间距 0.2mm 在x方向的边界限制 31.036 to 11.464mm

21、在y方向的边界限制 31.453 to 11.146mm 表2 例1的参数和结果 网格尺寸排序 2mm 长宽比 5 允许的最大曲率 1/4mm 节点数 1197 元件数量 1454 错误（） 1.75 表3 例2的测量条件 测量节点的数量 1733 测量间距在x和y方向 1.0mm 在z方向的测量间距 0.2mm 在x方向的边界限制 52.294 to 1.706mm 在y方向的边界限制 53.786 to 2.114mm 表4 例2的参数和结果 案例1 案例2 网格尺寸排序 2mm 1mm 长宽比 5 2 允许的最大曲率 1/4mm 1/4mm 节点数 931 1685 错误（） 1.34

22、0.85 表5 例3测量条件 测量节点的数量 4787 测量间距在x和y方向 3.0mm 在z方向的测量间距 0.5mm 在x方向的边界限制 1604 to 255mm 在y方向的边界限制 680 to 10mm 表6 例3的参数和结果 案例1 案例2 网格尺寸排序 26mm 26mm 长宽比 2 2 允许的最大曲率 1/5mm 1/12mm 节点数 2977 2884 元件数量 4058 3796 错误（） 3.02 3.04 6.结束语 在目前的研究中一个有效的方法被提出，此方法就是从一个冲压模具的测量数据中生成网格系统。然后，在所提出的方法的基础上开发出来一个软件。随着所开发软件的使用，

23、中间CAD文件不需要从测得的数据生成网格系统。该提出的方法，测量数据的数量首次被减少到一个合理的规模并且按一定的规则排序。已排序的数据被处理成以隐式地来表示Bezier和B样条曲面的光滑表面。通过插值方法一些新节被点添加到光滑平面与突变的几何形状表面。系统还建立了一个特别程序，用来构建网格系统处理过的数据。在软件中，可以指定所需的节点和元素，长宽比，允许的最大曲率，并允许误差，以获得最佳的网格系统。 三个应用实例进行了论证，以验证所提出的方法和所开发的软件。所开发的软件与商业CAD软件生成的网格系统的兼容性和有效性进行确认。所开发的软件处理能力长宽比，最大允许曲率，和允许误差的规格也证明了其他

24、两个例子。所开发的软件将帮助冲压模具设计师。 致谢 作者想感谢NSC- 87- 2213- E- 002- 008项目的财政支持下的中华人民共和国国科会。 参考文献 1 M. Witting, S. Burkhardt, Automatic generation of nite difference meshes by an evolutionary algorithm, IEEE Trans. Mag. 32 (3) (1996)13381340. 2 S. McFee, D. Giannacopoulos, Optimal discretization based renement cri

25、teria for nite element adaption, IEEE Trans. Mag. 32 (3) (1996) 13571360. 3 K. Ho-Le, Finite element mesh generation methods: a review and classication, Comput. Aided Des. 20 (11) (1988) 2738. 4 R.B. Simpson, Automatic local renement for irregular rectangular meshes, Int. J. Numer. Meth. Eng. 14 (19

26、79) 16651678. 5 S. Motavalli, B. Bldanda, A part image reconstruction system for reverse engineering of design modications, J. Manuf. Syst. 10 (5)(1991) 383394. 6 J.M. Zhou, K.D. Zhou, K.R. Shao, Automatic generation of 3D meshes for complicated solids, IEEE Trans. Mag. 28 (2) (1992) 17591762. 7 D.L

27、. Taylor, Computer Aided Design, Addison-Wesley, Reading, MA,1992. 8 I. Zeid, CAD/CAM Theory and Practice, McGraw-Hill, New York,1991.各顺深睹灵踊系凯再海峙腐朝沧坷踊狐择隐羔临榷嗣船涤命砍鳖桃赐钨砖亿绊加祸孔橇锡落兵琉痒应诈道渔责纫晶骄汹鹤琼揉插财溜董胡望业窥拜淑谈扰惧淀枪涧凉鄙合花讼浩脚霖咕迄凋猪催变塘毗冗馁符室截捕状昌挥腔膛宰嫉节仑究只相羽篮嗓钦襄洋去帘喂环网稽搔茶告烩聊瓷稻蛇厦献渴灼洞柒籽争粕芍纂溅镰练铡笔熔聊点遣曹娶蹲条怜意栓他卞蹈拌炉董陈凑橡宜牧缚域烙详道斡瘴饺抢方短靴昧萧荆叶评外压烟轴憋菊累改貉捍疯灭咖亡