DELAB三维数字仿真系统

(c) ΔH/H=50%
0
900
450
(a) ΔH/H=10%
(b) ΔH/H=30% 位移场(mm)
(c) ΔH/H=50%
0
具体应用实例（3） 社会公共设施安全强度技术开发
高压输送电特塔等社会公共设施因冬季的结冰、积雪以及强风而 出现的倒损灾害，直接导致最重要的基础能源的中断，特别是那些 环境恶劣的地区，复建工程费时耗力，经常造成重大的经济损失。 这也是一个世界性的难题，目前尚没有找到有效的解决手段。加之 地区气候差异，其倒损灾害的发生情形各异，人们开始普遍寻求考 虑到地域特性的对策研究。 我们认为，高压输送电特塔的倒损现象的发生是输送电线结冰、 积雪、强风变动以及风向变化等自然现象的复合要因，与输送电线 自身的Galloping现象等关联作用下的结果。 PMA（Particle Multi-coupled Analysis）法，通过对一个以上 的多个物理性要因关联发生的现象进行高精度计算，实现了 Dynamic 仿真的高实用性，可大大提高技术创新的有效性。对自然现象的解 析需要高度的成因分析和事例研究（Case study），需要朝着提高 设计技术迈出坚实的一步。我们始终相信PMA法可以实现这种突破。
DELab三维数字仿真系统是应许多行业的特别要求，在运用 传统的分析法如有限元法或离散元法等不能有效的解决其实 际问题时，从物体的实际受力变形的基本物理特性出发，建 立数学模型并实行计算的非线性数字模拟分析系统。
DELab三维数字仿真系统的应用领域
人们常用实验以及试验出错修正的方法来进行新的设计制造 技术的开发，它费钱费时费人力。最近几十年计算机分析技 术的飞速发展对航空，船舶以及汽车等现代工业的发展和改 进起了重大的作用。然而随着新制造工艺的复杂化和应用领 域的进一步扩大，传统的计算机分析技术已不能满足对新一 代技术开发研究的要求。 • 基于PMA非线性分析法的DELab三维数字仿真系统已成功地 应用于核电站大型压力容器的热锻加工变形以及机械制造 冷锻模具的应力等的仿真分析。 • 该系统可望在近期内在包括精密冷热锻造和粉末冶金等新 一代少无切削的技术领域推广和普及应用。 • 该系统还可望在不远的将来能应用于诸如大型公共设施的 紧急避难仿真，冰雨或其他恶劣气候下的高压电线电杆设 计等公共事业的研究分析领域。 • 同时该系统能作为对包括高铁，飞机，汽车等重要交通工 具的更新换代，核发电的安全性改善以及宇宙开发所需的 设计制造新工艺的技术支撑。
DELab三维数字仿真系统的发展背景
当今的汽车及各种机械设计制造行业，正在越来越多的采用 精确成形的少无切削工艺方法取代传统的车磨刨镗钻等传统 工艺。这些少无切削加工工艺包括冲压，精密铸造，精密锻 造和粉末冶金等技术。与传统工艺相比，它省工，省时，省 材料，具有很高的经济效益。然而因其涉及到巨大变形，开 裂断裂以及缩松缩空等超越材料常规弹性变形范围的力学行 为，有限元法等传统的模拟仿真技术已不能准确的描述其受 力和应变的过程。
钢锭材料：AISI-1045 上下砧材料：AISI-H13 钢锭初始温度：1250℃ 上下砧初始温度：300℃ 压下速度：25mm/s
25
12.5
(a) ΔH/H=10%
(b) ΔH/H=30% 速度场(mm/s)
(c) ΔH/H=50%
0wenku.baidu.com
1250
775
300
(a) ΔH/H=10%
(b) ΔH/H=30% 温度场(℃)
PMA simulator development system
Simulator Plan
Simulator Concept Mathematical Model
Automatic Generation system
DSL Program Auto Translator C Language Build
材料的温度特性：
kr f r (T ji ) ka f a (T ji ) C f c (T ji ) FT fT (T ji )
材料的屈服强度随温度的变化关系曲线
PMA非线性分析法的计算原理及基本方程
PMA非线性分析法对组成连续体的粒子进行离散化分析，根 据粒子间的相互作用力计算各粒子的运动。
(c) ΔH/H=50%
DELab三维数字仿真系统应用实例(2)
大型核电封头锻件终锻成形 钢锭材料：AISI-1045 上下砧材料：AISI-H13 钢锭初始温度：1050℃ 上下砧初始温度：300℃ 压下速度：25mm/s
25
12.5
(a) ΔH/H=10%
(b) ΔH/H=30% 速度场(mm/s)
粒子间相互作用力的基本方程：
d 2ui mi 2 kr u ji ka u ji c v ji F dt j i j i j i
热传导模型：
Qaji a S gradTji
Qkji k l gradTji
Qi Qkji Qaji
DELab三维数字仿真系统和其他工程应用分析技术的比较
方法 有限元法
离散元法 压缩性流体粒 子法 非压缩性流体 粒子法
长处
短处
历史长，弹性体应用成熟，普及，对大变形，断裂，变温 商品化 等非线性现象难描述
适用于混凝土，粉体，颗粒等非 不能用于连续体 连续体的运动，破坏分析 可用于压缩性流体动态分析 应用范围的局限性和精 度有限
i j
Ti
Qi mi ci
Friction Force
mk
p
粒子间相互作用力(吸引力和排斥力)
摩擦模型： p m k f ( p, T )
Pressure
基于PMA非线性分析法的三维数字仿真系统及计算流程图
基于PMA非线性分析法的模拟器开发系统
可用于非压缩性流体的运动和形 应用范围的局限性和精 态分析 度有限
基于PMA非线性 可应用于各种状态物质的运动和 最新技术尚待宣传普及 分析法的DELab 形态分析，可分析温度等影响， 仿真系统 计算时间短，模拟精度高
DELab三维数字仿真系统的前景
基于PMA非线性分析法的DELab三维数字仿真系统作为一门可 以替代现有其他分析技术的全新技术，描述的是事物运动和 形态的本质，其计算模拟速度快精度高。且能用于传统的分 析法所难于或不能进行的模拟仿真。 • 可望在不远的将来取代传统的分析方法和系统。形成一门 新的学科。 • 将其应用于当今的热门制造工艺如粉末冶金，热锻造工艺 的模拟仿真必将划时代地提高这些制造工艺的水平，大幅 度地降低原材料的损耗并大大地缩短产品的研究开发周期。 • 用于公共设施的紧急避难仿真，基础设备的安全设计等， 造福人类。 • 支撑新一代交通工具研究，核发电设备安全保障以及宇宙 开发等所需的制造设计技术。
Simulator
基于PMA非线性分析法的DELab计算流程图
tpCAD Data Particle Data Simulator DELab Calculation Engine
Calculation Result
Post Processor
DELab三维数字仿真系统应用实例(1)
核电饼类锻件高温镦粗
基本要素技术→建筑物的安全强度技术开发→引领世界潮流的新一代技术开发
DELab三维数字仿真系统简介
DELab三维数字仿真系统是一个全新的数字仿真系统。它巧 妙地将本公司自行开发的最先进的PMA非线性分析法和精辟 的拓扑学计算机辅助设计软件(tpCAD)有机地结合在一起。 特别适合于解决现有的有限元法，离散元法以及传统的粒子 法所难以攻克或无法攻克的技术难题。 PMA非线性分析法是以粒子耦连力学分析(Particle Multicoupled Analysis)为基础的非线性分析方法。能准确模拟 物体的非弹性变形包括大变形乃至开裂或断裂等突变现象。 tpCAD是以拓扑学为基础的比传统AutoCAD更行之有效的三维 设计软件，它将直线和曲线用拓扑学的观点实现统一。从而 节省内存，提高计算速度并解决了传统AutoCAD在细分网格 或做离散处理时线与线，面与面之间可能不连续的问题。
DELab三维数字仿真系统的特性
DELab三维数字仿真系统应用先进的PMA非线性分析方法，抓 住物质运动变形的物理力学本质，能统一描述物质的固，液， 汽态的运动和形态。克服有限元法不适用于大变形，断裂等 状态，离散元法只适用于离散体分析等缺陷。 DELab三维数字仿真系统采用最先进的tpCAD软件，能准确描 述物体的三维形状，自动产生代表物质运动形态的粒子，无 须分割网格，计算快，精度高。 引入温度等参数可简单地实现实际工艺过程的模拟仿真。
Digital Engineering Laboratory
DELab三维数字仿真系统 - 新一代数字化设计制造技术
DELab 3D Digital Simulation System
- A New Generation of Digital Engineering
2013年1月
DELab三维数字仿真系统对产业的影响
技术创新，意味着不断的试验和失败，意味着需要花费大量的时间 和财力。近年来，随着计算机解析技术的进步，为航空、船舶、汽 车等的技术开发和不断完善提供了一定的技术保障，但是由于其技 术复杂，应用范围的局限性，因此难以适应引领世界技术创新的新 一代技术研发和完善的时代需求。 PMA（Particle Multi-coupled Analysis）法，通过对一个以上的 多个物理性要因关联发生的现象进行高精度计算，实现了Dynamic仿 真的高实用性，可大大提高技术创新的有效性。 PMA（Particle Multi-coupled Analysis）法，不但可以广泛适用于 被称为基本要素技术（成型加工技术）制造业的基本要素技术的锻 造、铸造、粉末冶金、模具制造等领域，也能为诸如核电发电设备 的大型热锻造技术的研究和开发提供有效的技术支撑。 PMA（Particle Multi-coupled Analysis）法，还在积极展开对社会 普遍关注的公共基础设施，诸如高压输送电铁塔冬季结冰倒损的安 全强度的技术研发。 PMA（Particle Multi-coupled Analysis）法，将着眼于高速铁路、 航空器、大型船舶、汽车等运输机械领域的引领世界技术创新的新 一代技术的高度化技术开发，在此基础上不断扩大应用领域，为核 电发电设施建造技术、宇宙开发等提供专业技术支持。