(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211260721.7 (22)申请日 2022.10.14 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115329647 A (43)申请公布日 2022.11.11 (73)专利权人 四川轻化工大 学 地址 643000 四川省自贡 市汇东学 苑街180 号 (72)发明人 唐宇峰　陈星红　蔡宇　杨泽林　 王员　周帅　 (74)专利代理 机构 北京卓恒知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 11394 专利代理师 孔鹏 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/25(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 112597690 A,2021.04.02WO 20131 11204 A1,2013.08.01 CN 110284231 A,2019.09.27 DE 102008048479 A1,20 09.09.10 CN 111814279 A,2020.10.23 赵立杰等.发动机前端附件带轮 旋压成形仿 真. 《塑性工程学报》 .2015,(第02期), 卢璐.基于Deform的椭圆筒形件旋 压成形数 值模拟. 《现代制造技 术与装备》 .2016,(第08 期), 朱宝行等.薄壁筒形件流动旋 压内筋高度计 算方法. 《塑性工程学报》 .2020,(第02期), 范之海.三工位注射轮胎设备的设计 研究. 《中国优秀硕士学位 论文全文数据库》 .2010,(第 04期), 詹梅等.筒形件旋 压有限元分析中芯模和旋 轮相对运动的处 理方法. 《精密成形工程》 .201 1, (第06期), 翁剑成.发动机多 楔皮带轮 旋压工艺的研 究. 《机电工程》 .2020,(第02期), 审查员 王海容 (54)发明名称 一种基于SPH的筒形件旋压成形过程分析方 法 (57)摘要 本发明提供了一种基于SPH的筒形件旋压成 形过程分析方法。 所述方法采用光滑粒子流体动 力学方法 （SPH） ， 将旋压模型中的毛坯、 芯模及旋 轮分解为有限个实粒子及虚粒子， 通过将毛坯视 为分段弹性模型、 将芯模及旋轮视为刚体模型来 分析筒形件三维旋压成型全过程的大变形力学 和运动行为， 并建立了适用于SPH的筒形件旋压 成型过程模 型对称方法。 该方法能够避免传统网 格方法中在面临大变形时产生的网格畸变， 为旋 压成型分析 领域提供了一种新的分析方法。 权利要求书2页 说明书6页 附图8页 CN 115329647 B 2022.12.27 CN 115329647 B 1.一种基于S PH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18 0°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。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115329647 B 25.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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115329647 B 3