【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料加工领域和仿真二次开发领域，特别地，涉及一种基于abaqus-python二次开发的旋压件壁厚计算方法。
技术介绍
1、旋压成形技术是加工高精度空心回转体零件的有效方法，旋压成形时，金属板材或金属管通过尾顶顶压在芯轴的端部，并随芯轴同步旋转，同时一个或多个旋轮沿轴向和径向进给使毛坯与模具贴合。与其它加工回转体零件的成形工艺相比，旋压成形工艺有以下优点：第一，旋压加工技术属于半模成形技术，模具工装简单灵活，能够实现少无切削加工，提高材料利用率从而降低生产成本；第二，旋压时毛坯与旋轮之间属于点接触，瞬间变形区小，所需的成形力小，对加工设备的吨位要求较低；第三，旋压变形区处于三向压应力状态，可充分激发材料的塑性成形能力，尤其适用于成形性能较差材料的加工成形，并且旋压后材料的机械性能明显提升。由于旋压技术具有上述的优点，它在航空航天、兵器生产、汽车、医疗、能源和电气装备等领域得到了广泛的应用。
2、在旋压工艺的研究过程中，旋压件的壁厚是衡量成形精度的重要指标，对于旋压成形件，可使用超声测厚仪、三维激光扫描仪对旋压件的壁厚进行测量，获得旋压件的壁厚进行分析，但若采用加工成形件的方法来分析旋压工艺参数对旋压件壁厚的分析规律，所需的成本较大，难以获得大量的旋压件壁厚进行分析，因此，需要另一种获得旋压件壁厚的方法。
3、有限元分析方法基本原理是将一个连续系统分割成若干个小的单元，不同单元之间通过节点互相连接，用有限自由度单元集合体代替原有的无限自由度的连续系统。有限元仿真建模分析的方法不仅十分高效，
4、本专利技术提出一种基于abaqus-python二次开发的旋压件壁厚计算方法，建立旋压有限元模型进行仿真分析获得结果文件后，建立旋压件主从表面(变形大的作为主面，变形小的作为从面)的节点对应关系，对于从面的每一个节点在其周围确定若干个节点拟合为平面，最后计算该处的壁厚并导入到结果文件中，实现快速获得旋压件壁厚的目标，为研究旋压工艺参数对旋压件壁厚的影响提供了便利。
技术实现思路
1、针对分析旋压成形工艺时旋压件壁厚难以快速、大量获得的问题，本专利技术提出一种基于abaqus-python二次开发的旋压件壁厚计算方法，建立旋压有限元模型进行仿真分析获得结果文件后，建立旋压件主从表面(变形大的作为主面，变形小的作为从面)的节点对应关系，对于从面的每一个节点在其周围确定若干个节点拟合为平面，最后计算该处的壁厚并导入到结果文件中，实现快速获得旋压件壁厚的目标，为研究旋压工艺参数对旋压件壁厚的影响提供了便利。
2、本专利技术采用的技术方案如下
3、一种基于abaqus-python二次开发的旋压件壁厚计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、s1、建立有限元模型并进行仿真计算：针对板形件旋压过程建立有限元模型并进行仿真计算，旋压毛坯为圆形金属板材或筒形金属管，建模分析过程包括建立部件、进行装配、定义属性、划分网格、定义接触关系、定义边界条件和提交job等步骤，分析完成后得到odb结果文件；
5、s2、建立节点对应关系：对于旋压件的表面，定义外表面为主面，内表面为从面，主面中的节点记为p1、……、pi、……、pm，pi的坐标记为(xi，yi，zi)，从面中的节点记为p’1、……、p’i、……、p’n，p’j的坐标记为(uj，vj，wj)，计算pi到从面中的每一个节点的距离d1i，找到距离pi最近的节点，记为p’0i，p’0i的坐标记为(u0i，v0i，w0i)，d1的计算公式为：
6、
7、s3、确定拟合平面所需节点：在从面中，对于节点p0i选取周向距离d2最小(除自身外)的两个节点p’1i(u1i，v1i，w1i)、p’2i(u2i，v2i，w2i)，将周向位置在p’1i、p’2i之间的节点记为p’0i的同径向节点，沿该径向选取径向距离d3最小(除自身外)的一个节点p’3i(u3i，v3i，w3i)，d2、d3的计算公式为：
8、
9、
10、s4、多点拟合平面：采用最小二乘法，根据之前确定的节点p’0i、p’1i、p’2i、p’3i拟合平面方程ai*u+bi*v+ci＝w，拟合的方法为：
11、对于平面方程：
12、ai*u+bi*v+ci＝w
13、对应的最小二乘法矩阵形式为：
14、a*x＝b
15、其中：
16、
17、套用正规方程的解：
18、x＝(ata)-1atb
19、即可求得ai、bi、ci，进而求得平面方程的表达式；
20、s5、计算壁厚并导入：计算节点pi到其对应的平面的距离，作为该节点处的壁厚thicknessi，依次计算主面每个节点的thicknessi并导入odb结果文件中，thicknessi计算公式为：
21、
22、进一步地，所述步骤s1中的圆形金属板材或筒形金属管可以为但不限于不锈钢、铝合金、钛合金等金属材料。
23、进一步地，所述步骤s2中建立节点对应关系时，若上下表面的变形程度相差不大，则选择任意一个表面作为主面均可；若上下表面的变形程度相差较大(例如带筋旋压件)，则选择变形较大的表面作为主面。
24、进一步地，所述步骤s4中的拟合平面的方法可以为但不限于最小二乘法、svd法、概率统计方法等。
25、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有方案相比，由于本专利技术采用了新的思路和方法，能够取得下列有益效果：
26、1.本专利技术提出的一种基于abaqus-python二次开发的旋压件壁厚计算方法，能够通过有限元仿真建模分析的方法研究旋压工艺，快速、方便的获得大量的旋压壁厚数据，基于获得的数据可以分析不同旋压工艺参数对旋压件壁厚的影响规律，为实际生产过程中旋压件的成形精度控制提供理论依据。
27、2.对于从面上的每一个节点，从周向和径向选取距离最小的节点进行多点平面拟合，基于“以直代曲”的思想，用拟合的平面代替该处的表面，将复杂的曲面替换为简单的平面，使得壁厚的计算简单化。
28、3.对于主面上的每一个节点，基于点到平面的距离公式计算该点处的壁厚，并将获得的壁厚数据导入odb文件中以云图的形式展现出来，从而能够获得旋压过程中旋压件壁厚的变化情况和分布情况，用于指导旋压过程的生产和工艺参数优化。
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1.一种基于abaqus-python二次开发的旋压件壁厚计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于有限元仿真分析的板形件旋压法兰起皱预测方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种基于有限元仿真分析的板形件旋压法兰起皱预测方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种基于有限元仿真分析的板形件旋压法兰起皱预测方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种基于abaqus-python二次开发的旋压件壁厚计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于有限元仿真分析的板形件旋压法兰起皱预测方法，其特征在于：
【专利技术属性】
技术研发人员：谭先华，黄金辉，蔺永诚，陈明松，何道广，汪宏天，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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