软件移植关键技术研究及拉形成形仿真
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摘要
SHEET-FORMING是运行于SGI／UNIX平台上的冲压成形有限元数值仿真软件包，其核心模块是前处理器、后处理器、求解器。基于软件工程思想，本文综合运用面向对象技术、结构化程序设计方法、WINDOWS进程间通信技术、FORTRAN／C++混合联编技术，对SHEET-FORMING的微机版本中的前、后处理器模块进行了研制：将前处理器模块进一步划分为四个功能模块；优化编译前、后处理器的图形显示部分代码并将其作为后台程序；设计WINDOWS风格的前台交互式图形界面；利用本文设计的中介程序实现后处理前台界面和后台程序之间的通信。试运行表明，将SHEET-FORMING从SGI／UNIX移植到PC／WINDOWS是基本成功的；本文的软件移植框架设计是合理的。
从拉形的基本原理出发，本文运用SHEET-FORMING对S形飞机蒙皮进行拉形成形的计算机仿真，包括有限元模型的建立、仿真参数的选择、加载成形、整体卸载回弹、切边卸载回弹；运用仿真结果计算回弹半径求出回弹量，并将分析计算结果与实际生产的回弹量对比。该研究对指导实际生产有一定的理论、现实意义。
The FEM software package SHEET-FORMING is a punch-forming FEM analysis software package running on the SGI/UNIX graphic workstation, mostly including the pre-processor module, the post-processor module and the solving module. In this paper, with the help of the idea of software engineering, the object-oriented developing technique, structured software development method, the inter-process communications in WINDOWS and the FORTRAN/C++ mixed programming technique, the Windows version of the pre-processor and the post-processor module are developed: The pre-process module is parted as four function modules. The part of graphic display codes of the pre-processor and the post-processor module are translated and modified as background processes. The interactive graphic interface in Windows style is designed as foreground processes. With the help of the proxy program designed in this paper, the communication between the GUI program and the background program is realized. After its testing running: The transplant of
SHEET-FOMRING from SGI/UNIX to PC/WINDOWS is basically successful, and the design of the framework of software transplant is reasonable.
From the postulate of the Stretch-forming, with the help of SHEET-FORMING software, the computer simulation of the Stretch-forming of a S-shape aircraft skin is proposed in this paper, including the build of FEM mode, the preferences of simulation, the forming, the whole body spring back and the spring back after clipping. The spring back radius is calculated on the simulate results and contrasted with the reality. All these will pose great significance to production in theory and in reality.
从拉形的基本原理出发，本文运用SHEET-FORMING对S形飞机蒙皮进行拉形成形的计算机仿真，包括有限元模型的建立、仿真参数的选择、加载成形、整体卸载回弹、切边卸载回弹；运用仿真结果计算回弹半径求出回弹量，并将分析计算结果与实际生产的回弹量对比。该研究对指导实际生产有一定的理论、现实意义。
The FEM software package SHEET-FORMING is a punch-forming FEM analysis software package running on the SGI/UNIX graphic workstation, mostly including the pre-processor module, the post-processor module and the solving module. In this paper, with the help of the idea of software engineering, the object-oriented developing technique, structured software development method, the inter-process communications in WINDOWS and the FORTRAN/C++ mixed programming technique, the Windows version of the pre-processor and the post-processor module are developed: The pre-process module is parted as four function modules. The part of graphic display codes of the pre-processor and the post-processor module are translated and modified as background processes. The interactive graphic interface in Windows style is designed as foreground processes. With the help of the proxy program designed in this paper, the communication between the GUI program and the background program is realized. After its testing running: The transplant of
SHEET-FOMRING from SGI/UNIX to PC/WINDOWS is basically successful, and the design of the framework of software transplant is reasonable.
From the postulate of the Stretch-forming, with the help of SHEET-FORMING software, the computer simulation of the Stretch-forming of a S-shape aircraft skin is proposed in this paper, including the build of FEM mode, the preferences of simulation, the forming, the whole body spring back and the spring back after clipping. The spring back radius is calculated on the simulate results and contrasted with the reality. All these will pose great significance to production in theory and in reality.
引文
[1] 701教研室．飞机钣金零件制造工艺学．南京航空学院．1979．p237-252
[2] 唐荣锡，陈鹤峥，陈孝戴编著．飞机钣金工艺，国防工业出版社．1983．11，p30-38
[3] D. R. J.欧文，E.辛顿，塑性力学有限元—理论与应用．兵器工业出版社，1989．P15
[4] 王晓林，周贤宾，李晓星．飞机蒙皮拉形过程的有限元数值模拟，航空制造技术2002年第二期
[5] 李靖谊，王化明，张中元．基于非线性有限元的钣金件成形极限研究．机械科学与技术．Vol．21，No．4, July，2002
[6] 王化明，李靖谊．金属薄板高压橡皮成形过程仿真．南京航空航天大学硕士学位论文．2001, p27-p32, p47-50
[7] 金卫红，李靖谊．有限元前后置处理的再次开发及高压橡皮成形工艺过程仿真研究．南京航空航天大学硕士学位论文．2001．p21-61
[8] 卢勤元，李靖谊．有限元前置处理器程序的二次开发及高压橡皮成形工艺工程仿真．南京航空航天大学硕士学位论文．2000．p29-42
[9] 张晓静，周贤宾．板料成形回弹模拟．塑性工程学报，1999，第6卷，第3期，p56-p62．
[10] 李凡，李靖谊．橡皮成形工艺的数值模拟及有限元前置处理器的再次开发．南京航空航天大学硕士学位论文．2001．p48-73
[11] Dr. John O. Hallquist. TAURUS: An Intreactive Post-Processor for Analysis Codes NIKE3D, DUNA3D, and TOPAZ3D. Thomas Spelce Methods Development group. 1991
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[15] 李靖谊，王化明，张中元．基于非线性有限元的钣金件成形极限研究．机械科学与技术．Vol．21，No．4，July，2002
[16] 霍同如，徐秉业，宋军．板材成形有限元数值模拟的研究进展．力学进展．Vol．26，No．3，1996，p379-388
[17] 霍同如，徐秉业．板材成形过程的计算机辅助工程系统．力学进展．Vol．26，
No. 4, 1996, p548-557
[18] 董湘怀，郑莹，兰箭，陈贻平，李志刚．金属塑性成形计算机模拟的若干进展．属成形工艺，Vol．18，No．1，2000，p1-5
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[29] 李晓星，拉形数值模拟前后置处理系统与OpenGL的应用．航空工程与维修1998年05期
[30] 周军，成艾国．Motif、OpenGL及混合编程．计算机系统应用1998年05期
[31] 张志华，王林江，吕庆风．混合编程与Fortran计算程序可视化．计算机应用1999年06期
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[33] 罗婷，张颖江，陈雯．利用OpenGL实现有限元后处理．湖北工学院学报2000年04期
[34] 林茂松，尹显明，夏季，宋丹露．OpenGL中矩阵和矩阵堆栈的使用方法．机械2000年S1期
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[36] 李庆，巫影，胡大斌．利用OpenGL技术实现科学计算可视化．武汉理工大学学报2002年03期
[37] 梁振光．三维有限元网格的快速显示．计算机应用2002年04期
[38] 郑文刚，刘凯欣．离散元工程计算软件图形后处理方法．大连理工大学学报2002年04期
[39] 万敏，周贤宾，李晓星，伍惠．镜面蒙皮拉形工艺参数研究．航空学报1999年04期
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