CN117371148B - 应用于冲压成型的变形预测方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种应用于冲压成型的变形预测方法、装置、设备及存储介质，针对用于模拟冲压成型的坯料的网格模型，实时获取每个目标结点最新时刻的三个试探位置；并基于上述三个试探位置和模具的网格模型中的所有主面单元，进行两级穿透检测判断；基于穿透检测判断结果，确定目标结点在下一时刻的试探位置，或者目标结点的形变结束位置。基于所有所述目标结点的所述形变结束位置对所述从面单元的所述局部网格进行位置更新，得到变形后的局部网格，将所述变形后的局部网格作为变形预测结果。基于此，尽量减少对穿透识别遗漏的情况，提高对形变分析的准确性和效率。
Description
技术领域
本申请涉及金属塑性成形技术领域，更具体地说，涉及一种应用于冲压成型的变形预测方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
冲压成型是指靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等坯料施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的加工成型方法，是生产中常用的一种加工工艺。然而，在冲压过程中，受坯料的物理性质、加工条件和模具等因素的影响，坯料在变形过程会发生不可避免的变形，使得最终获得的工件不满足需求，产生材料浪费、生产效率降低等问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种应用于冲压成型的变形预测方法、装置、设备及存储介质，用于解决现有冲压成型过程中，形变不可预测的问题。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种应用于冲压成型的变形预测方法，包括：
获取用于模拟冲压成型的模具的网格模型和坯料的网格模型，所述坯料的网格模型包括多个从面单元以及与每个所述从面单元对应的局部网格，所述模具的网格模型包括多个主面单元以及与每个主面单元对应的局部网格，所述局部网格包含多个结点；
针对每个所述从面单元对应的所述局部网格中处于边界的目标结点执行下方步骤：
获取所述目标结点在当前k时刻所处的第一试探位置，以及k-1时刻所处的第二试探位置和k-2时刻所处的第三试探位置；
基于所有所述主面单元，以及所述第三试探位置分别与所述第一试探位置、所述第二试探位置之间的位置关系，确定是否存在与所述目标结点所在的目标从面单元发生穿透的所述主面单元；
如果存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元，基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元和所述主面单元的数据信息，确定所述目标结点的位移，基于所述位移和所述第一试探位置，确定下一时刻所述目标结点的试探位置；
如果不存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元，将所述第一试探位置确定为所述目标结点的形变结束位置；
基于所有所述目标结点的所述形变结束位置，对所述从面单元的所述局部网格进行位置更新，得到变形后的局部网格，将所述变形后的局部网格作为变形预测结果。
可选的，当k时刻为变形预测过程的起始时刻时，还包括：
获取k时刻所述目标结点的初始位置；
基于所述冲压成型的过程中，所述模具的模型和所述坯料的模型各自的运动方向，确定k+1时刻的初始试探位置；
基于所述初始位置和所述初始试探位置，确定与所述目标结点对应的初始有向线段；
当存在与所述初始有向线段相交的所述主面单元时，基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，与所述初始有向线段相交的所述主面单元以及所述目标结点所在的所述目标从面单元的数据信息，确定所述目标结点的初始位移；
基于所述初始位置和所述初始位移，确定k+2时刻的试探位置。
可选的，所述基于所有所述主面单元，以及所述第三试探位置分别与所述第一试探位置、所述第二试探位置之间的位置关系，确定是否存在与所述目标结点所在的目标从面单元发生穿透的所述主面单元，包括：
将所述第二试探位置、所述第三试探位置分别与所述第一试探位置进行坐标计算，确定所述第一试探位置与所述第二试探位置之间的第一有向线段，和所述第一试探位置与所述第三试探位置之间的第二有向线段；
判断是否存在与所述第一有向线段或所述第二有向线段相交的所述主面单元对应的线段；
如果存在与所述第一有向线段或所述第二有向线段相交的所述主面单元，确定存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元；
如果不存在与所述第一有向线段或所述第二有向线段相交的所述主面单元，确定不存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元。
可选的，所述基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元和所述主面单元的数据信息，确定所述目标结点的位移，包括：
根据所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元以及所述目标结点对应的数据信息，建立局部接触约束方程组，所述数据信息至少包括所述目标结点的局部结点编号；
对每个所述局部网格进行刚度矩阵的组装处理，得到局部刚度矩阵和映射表，所述映射表用于表征局部自由度编号与整体自由度编号的映射关系；
将所述局部接触约束方程组和所述局部刚度矩阵联立构建得到增广局部刚度矩阵；
采用消元法对所述增广局部刚度矩阵进行处理，得到目标增广局部刚度矩阵；
基于所述目标增广局部刚度矩阵和所述映射表进行并行求解，得到所述目标结点对应的中间位移；
基于所述中间位移，确定所述从面单元对应的应力状态；
判断所述应力状态是否收敛；
如果所述应力状态不收敛，执行所述将所述局部接触约束方程组和所述局部刚度矩阵联立构建得到增广局部刚度矩阵的步骤，直至所述应力状态收敛；
如果所述应力状态收敛，将收敛的所述应力状态对应的所述中间位移确定为所述目标结点的位移。
可选的，所述获取用于模拟冲压成型的模具的网格模型和坯料的网格模型，包括：
获取用于模拟冲压成型的模具的几何模型和坯料的几何模型，所述模具的几何模型和所述坯料的几何模型之间存在预设结构关系；
通过面拾取算法和所述预设结构关系，分别对所述模具的几何模型的表面和所述坯料的几何模型的表面进行面标记，确定主面和从面，以及分别与所述主面和所述从面对应的面标签，所述主面和所述从面存在接触关系；
对所述模具的几何模型和所述坯料的几何模型进行网格划分，得到整体网格，所述整体网格中每一个网格对应一个网格标记，所述网格标记与所述面标签相对应；
基于所述主面对应的所述面标签以及所述整体网格中的网格标记，从所述整体网格中确定与所述主面对应的局部网格，每一个与所述主面对应的所述局部网格为一个主面单元；
基于所述从面对应的所述面标签以及所述整体网格中的网格标记，从所述整体网格中确定与所述从面对应的局部网格，每一个与所述从面对应的所述局部网格为一个从面单元。
一种应用于冲压成型的变形预测装置，包括：
模型获取单元，用于获取用于模拟冲压成型的模具的网格模型和坯料的网格模型，所述坯料的网格模型包括多个从面单元以及与每个所述从面单元对应的局部网格，所述模具的网格模型包括多个主面单元以及与每个主面单元对应的局部网格，所述局部网格包含多个结点；
基于下方功能单元针对每个所述从面单元对应的所述局部网格中处于边界的目标结点进行处理：
位置获取单元，用于获取所述目标结点在当前k时刻所处的第一试探位置，以及k-1时刻所处的第二试探位置和k-2时刻所处的第三试探位置；
穿透判断单元，用于基于所有所述主面单元，以及所述第三试探位置分别与所述第一试探位置、所述第二试探位置之间的位置关系，确定是否存在与所述目标结点所在的目标从面单元发生穿透的所述主面单元；
位移确定单元，用于当所述穿透判断单元的判断结果为是时，基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元和所述主面单元的数据信息，确定所述目标结点的位移，基于所述位移和所述第一试探位置，确定下一时刻所述目标结点的试探位置；
结束位置确定单元，用于当所述穿透判断单元的判断结果为是时，将所述第一试探位置确定为所述目标结点的形变结束位置；
网格更新单元，用于基于所有所述目标结点的所述形变结束位置对所述从面单元的所述局部网格进行位置更新，得到变形后的局部网格，将所述变形后的局部网格作为变形预测结果。
可选的，当k时刻为变形预测过程的起始时刻时，该装置还可以包括：
初始位置获取单元，用于获取k时刻所述目标结点的初始位置；
初始试探位置确定单元，用于基于所述冲压成型的过程中，所述模具的模型和所述坯料的模型各自的运动方向，确定k+1时刻的初始试探位置；
线段确定单元，用于基于所述初始位置和所述初始试探位置，确定与所述目标结点对应的初始有向线段；
初始位移确定单元，用于当存在与所述初始有向线段相交的所述主面单元时，基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，与所述初始有向线段相交的所述主面单元以及所述目标结点所在的所述目标从面单元的数据信息，确定所述目标结点的初始位移；
试探位置确定单元，用于基于所述初始位置和所述初始位移，确定k+2时刻的试探位置。
可选的，所述穿透判断单元，包括：
双线段确定子单元，用于将所述第二试探位置、所述第三试探位置分别与所述第一试探位置进行坐标计算，确定所述第一试探位置与所述第二试探位置之间的第一有向线段，和所述第一试探位置与所述第三试探位置之间的第二有向线段；
线段相交判断子单元，用于判断是否存在与所述第一有向线段或所述第二有向线段相交的所述主面单元对应的线段；
穿透判断第一子单元，用于当所述线段相交判断子单元的判断结果为是时，确定存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元；
穿透判断第二子单元，用于当所述线段相交判断子单元的判断结果为否时，确定不存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元。
一种应用于冲压成型的变形预测设备，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序；
所述处理器，用于执行所述程序，实现任一项所述应用于冲压成型的变形预测方法的各个步骤。
一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现任一项所述应用于冲压成型的变形预测方法的各个步骤。
可以理解的是，当从面单元和主面单元发生穿透时，从面单元相应会发生形变，形变会使所述从面单元上的结点的位置发生改变，产生位移。基于此本申请实时对从面单元中的每个结点最新的三个试探位置进行位置分析，确定从面单元和主面单元的穿透情况，通过实时监测三个试探位置之间的关系进行穿透分析，确定与所述结点所处从面单元产生穿透的主面单元，能够尽量减少对穿透识别遗漏的情况，提高对穿透情况分析的准确性。
进一步根据发生穿透的从面单元和主面单元，确定从面单元中结点的位移，所述位移能够反映结点的应力应变状态、位置变换情况等信息，因此基于所述位移可以更新从面单元对应的局部网格，得到变形后的局部网格并以此作为变形预测结果。又由于所述局部网格是根据冲压成型的模具和坯料的模型生成的，则可以将预测得到的变形结果直观地进行展示。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种模拟冲压成型的模型示例图；
图2为本申请实施例提供的实现应用于冲压成型的变形预测方法一种可选的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种模拟冲压成型的网格模型的示例图；
图4为本申请实施例提供的预测目标结点形变结束位置的一种可选的流程示意图；
图5为申请实施例提供的一种目标结点试探位置变换的示例图；
图6为本申请实施例提供的应用于冲压成型的变形预测装置的一种可选的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的应用于冲压成型的变形预测设备的一种可选的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参照图1所示的，本申请实施例提供的一种模拟冲压成型的几何模型示例图，其中包括：模具的几何模型A1、A2（以下简称模具A1、模具A2），以及坯料的几何模型B（以下简称坯料B）。在模拟实际冲压成型的过程中，模具A1向下冲压，对坯料B施加一个向下的压力，使坯料B产生拉伸，形成与模具A2吻合的凸起或凹陷，随后将模具A1从坯料B上卸载，最终得到的发生形变的坯料B为冲压成型得到的冲压件。
但是，在冲压过程中，坯料会受诸多可控或不可控的因素的影响，导致坯料产生不可避免的形变，使最终得到的冲压件不满足需求。基于此，本申请实施例提出一种应用冲压成型的变形预测方法，实现冲压过程中，对坯料变形过程进行数值模拟，预测坯料的结果。
本申请实施例提供的应用于冲压成型的变形预测方法，可应用于PC端、移动端、服务器等可承载软件运行以及图像显示功能的设备仪器上，通过该方法可实现对冲压成型过程中坯料的形变结果进行预测。具体地，参照图2,所示的，本申请实施例提供的实现应用于冲压成型的变形预测方法一种可选的流程示意图，其中，该流程可以包括：
步骤S100，获取用于模拟冲压成型的模具的网格模型和坯料的网络模型。
其中，所述坯料的网格模型包括多个从面单元以及与每个所述从面单元对应的局部网格，所述模具的网格模型包括多个主面单元以及与每个主面单元对应的局部网格，所述局部网格包含多个结点。
本申请实施例可采用有限元分析的思想，对冲压成型过程中坯料的变形进行预测，所述有限元分析是一种预测结构的偏移与其它应力影响的过程，需要将模具的几何模型和坯料的几何模型转化成有限元模型（即本申请实施例所述的网格模型）。
可采用Ansys Workbench等有限元软件中对图1所示的模具的几何模型和坯料的几何模型进行网格划分，得到模具的网格模型和坯料的网格模型，又或者可自定义程序文件实现对模具的模型和坯料的模型的网格划分，得到模具的网格模型和坯料的网格模型。本申请实施例不对获取模具的网格模型和坯料的网格模型的技术手段做具体限定。
可选的，本申请实施例获取用于模拟冲压成型的模具的网格模型和坯料的网格模型的过程可以包括：获取用于模拟冲压成型的模具的几何模型和坯料的几何模型，所述模具的几何模型和所述坯料的几何模型之间存在预设结构关系；通过面拾取算法和所述预设结构关系，分别对所述模具的几何模型的表面和所述坯料的几何模型的表面进行面标记，确定主面和从面，以及分别与所述主面和所述从面对应的面标签，所述主面和所述从面存在接触关系；对所述模具的几何模型和所述坯料的几何模型进行网格划分，得到整体网格，所述整体网格中每一个网格对应一个网格标记，所述网格标记与所述面标签相对应；基于所述主面对应的所述面标签以及所述整体网格中的网格标记，从所述整体网格中确定与所述主面对应的局部网格，每一个与所述主面对应的所述局部网格为一个主面单元；基于所述从面对应的所述面标签以及所述整体网格中的网格标记，从所述整体网格中确定与所述从面对应的局部网格，每一个与所述从面对应的所述局部网格为一个从面单元。
网格划分时，可以将模具的几何模型和坯料的几何模型分割成有限个单元网格的网格模型，每个单元网格具有简单的形态（如三角形或正方形）。在进行网格划分时，还需要考虑模型表面属于主面或是从面，关乎对几何模型网格划分的精度，避免后续基于网格模型进行接触分析时，出现非正常穿透的情况。
在模拟面与面的接触过程中，接触方向总是主面的法线方向，从面上的结点不会穿透到主面，但主面上的结点有可能穿透到从面上。通常模具的刚度大于从面，坯料不可能穿透到模具上，冲压成型的模具和坯料的参照图3所示的本申请实施例提供的一种模拟冲压成型的网格模型的示例图，主面可包括：模具的网格模型A1’的下表面1和模具的网格模型A2’的上表面4，从面包括：坯料的网格模型B’的上表面2、下表面3。
基于上述对几何模型各个表面间的接触关系的划分，采用面拾取算法分别选中上模具A1’、下模具A2’和坯料B’的上下表面进行面标记，给定每个面对应的面标签，所述面标签可表征该表面为主面或从面，以及面面接触关系。如模具A1’的下表面与坯料B’的将上表面在冲压过程中会发生接触，则两个面的面标签为连号或同号等可表征存在接触关系的标记。进行面标记后，对几何模型进行网格划分，得到整体网格，其中整体网格中每一个网格都有一个标记，该标记与上述的面标记对应，用于指定该网格属于哪个面。如果在网格划分软件中进行划分，划分完成后会得到网格文件和接触关系配置文件。
可选的，在有限元软件中，完成网格划分后，需要将网格文件和接触关系配置文件输入求解器中，计算可采用多进程并行的方式，根进程是多进程中的其中一个，用于实现数据的输入和输出以及数据的分发等功能。
在求解器的根进程中导入整体网格和配置文件，根进程将所述整体网格分成若干份局部网格，并将局部网格各自传输至其他进程，每一个进程接收一个局部网格，其中分发时可调用MPI_BCAST函数完成分发操作。
分发过程中，对于主面单元，遍历整体网格中每一个网格的网格标记，将与主面的面标记相匹配的网格标记对应的网格存储至每一个进程中。对于从面单元，遍历整体网格中每一个网格的网格标记，将与从面的面标记相匹配的网格标记对应的网格各自分发至不同的进程中，每一个进程中的局部网格对应一个从面单元，其中从面的每个单元网格之间的连接点或顶点为结点。
步骤S200，针对每个从面单元对应的局部网格中处于边界的目标结点进行处理，得到与每个所述目标结点的形变结束位置。
本申请实施例，主要对冲压成型过程中发生形变的坯料的上表面和下表面进行形变预测，即可预测得到形变后坯料的形变结果。
考虑到结构的形变同时会影响结构上结点的位置变化，因此通过分析从面的局部网格中处于边界或临界的结点的位置变化，预测局部网格对应的从面单元在形变过程中的位置变化，其中处于边界的结点为从面的局部网格的结点中能够与主面产生直接接触的结点。
当结点位置不再发生位移变化时，证明结点对应的局部网格将不再发生形变，结点所处位置可确定为形变结束位置，将局部网格根据形变结束位置进行位置更新，得到变形后的局部网格。
确定每个处于边界的目标结点的形变结束位置的过程可以参照图4，本申请实施例提供的预测目标结点形变结束位置的一种可选的流程示意图，可以包括：
步骤S210，获取目标结点在当前k时刻所处的第一试探位置，以及k-1时刻所处的第二试探位置和k-2时刻所处的第三试探位置。
步骤S220，确定是否存在与所述目标结点所在的目标从面单元发生穿透的主面单元。
可以理解的是，模拟冲压成型过程中，目标结点的位置会根据形变发生位移，不同时刻会对应不同的位置信息，则该位置信息在本申请实施例中称为试探位置。在本申请实施例中，k为大于1的自然数，则k、k-1、k-2时刻的试探位置均为基于上一时刻试探位置与相应的位移约束条件确定的位置。
基于所有所述主面单元，以及所述第三试探位置分别与所述第一试探位置、第二试探位置之间的位置关系，确定是否存在与所述目标结点所在的目标从面单元发生穿透的所述主面单元，主面和从面为两组单元的集合，从面上的一个从面单元可能会和主面上的一个主面单元发生接触，也可能不接触。假设某个从面单元和某个主面单元一开始没有接触，当主面单元和从面单元发生相对运动的话，两者在数值层面可能会相互穿透，所述穿透为两个面相交。但是在真实冲压成型的过程中，主面单元和从面单元只会发生接触，因此通过判断主面单元和从面单元是否发生穿透，来判断在真实冲压成型过程中，是否存在与从面单元产生接触的主面单元。
又因为不确定从面单元会与哪个主面单元发生穿透，可把所有的主面单元同步到从面单元，让从面单元能够分别与每一个主面单元进行一个接触判断，从所有的主面单元中确定一个与所述目标从面单元发生穿透的主面单元。
可以理解的是，从上述三维视角出发，如果目标结点所处的第一试探位置位于某一个主面单元的面内，则所述目标结点所在的目标从面单元必然与该主面单元发生穿透，因为实际接触情况下，从面单元的结点接触、变形后，也应只在主面单元的边界线上。基于此，可根据目标结点所在试探位置判断是否存在与所述目标从面单元发生穿透的主面单元。
但是在本申请实施例中，模具的网格模型和坯料的网格模型的边界网格是二维的，参照图5，其示出了本申请实施例提供的一种目标结点试探位置变换的示例图，图中线段CD即为某一主面单元对应的边界网格，点O为某一从面单元的目标结点，若要判断目标结点O对应的从面单元在冲压过程中是否与主面单元相交，需要判断目标结点O是否在线段CD对应的平面内。但是CD为一根线段，无法确定一个面，因此，本申请实施例根据目标结点O的预测的运动轨迹或运动方向，来判断目标结点O对应的从面单元在冲压过程中是否与主面单元相交。
参照图5，根据冲压成型过程中主从面的运动方向，预测目标结点O会运动到点O1的位置，则OO1线段为目标结点O的试探运动轨迹，但是如果线段OO1与线段CD发生相交，则证明若O要运动到O1位置，需要穿过线段CD，但实际冲压成型过程中，结点O无法穿透从面单元的任一面，因此可确定：若目标结点O运动到试探位置O1，则目标结点O所在的从面单元会与线段CD所在的从面单元发生穿透。
因此，在二维空间中，根据一个确定的线段和一个目标结点的运动轨迹是否相交，可确定目标结点所处的从面单元是否与该线段对应的主面单元发生穿透。但是参照图3所示的网格模型，主面单元的网格分布复杂，无法准确确定目标结点对应参照的“确定的线段”是哪个局部网格的临界线，则需要将目标结点的运动轨迹，与相邻的有可能发生穿透的主面单元逐一进行相交判断。
参照图5所示的结点O2进行理解，当结点O运动到O2的位置，需要判断O2所在从面单元的接触关系，此时会出现两种情况：线段CD所在网格的另一线段DE在O2的上方，线段DE（即线段DE’）在O2的下方。
如果线段DE’在O2的下方，线段O1O2与线段DE’不相交，但是线段OO2与线段DE’相交，也可确定结点O所处从面单元与线段DE’对应的主面单元发生穿透，基于线段DE’所处主面单元与线段OO2之间位置约束关系，确定目标结点O可能会在下一时刻移动到O3’的位置。而如果线段DE在O2的上方，可确定线段O1O2与线段DE相交，可确定结点O所处从面单元与线段DE对应的主面单元发生穿透，可基于线段DE所处主面单元与线段O1O2之间位置约束关系，确定目标结点O2可能会在下一时刻移动到O3的位置。因此，根据结点O2的至少两条线段，在两个方向上进行穿透判断，更具准确性，避免出现对穿透情况的漏查。
因此，本申请实施例可以根据第一试探位置、第二试探位置、第三试探位置确定的至少两条线段，来判断是否存在与至少两条线段中任一条线段产生相交的线段，形成至少两级的穿透检测判断，而发生相交的线段所在的主面单元为与所述目标从面单元发生穿透的主面单元。
可选的，本申请实施例提出了根据三个试探位置进行穿透判断的实现过程，可以包括：将所述第二试探位置、所述第三试探位置分别与所述第一试探位置进行坐标计算，确定所述第一试探位置与所述第二试探位置之间的第一有向线段，和所述第一试探位置与所述第三试探位置之间的第二有向线段；判断是否存在与所述第一有向线段或所述第二有向线段相交的所述主面单元；如果存在与所述第一有向线段或所述第二有向线段相交的所述主面单元，确定存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元；如果不存在与所述第一有向线段或所述第二有向线段相交的所述主面单元，确定不存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元。
参照图5，将当前k时刻所处的第一试探位置O2分别与k-1时刻所处的第二试探位置O1和k-2时刻所处的第三试探位置O进行坐标计算，确定第一有向线段O1O2和第二有向线段OO2。
以第一有向线段为例，在二维空间中，每一个主面单元由若干条线段组成，将第一有向线段与每一条线段进行相交判断，确定是否存在一条与所述第一有向线段相交的线段。其中，两线段的相交判断可通过线段向量的叉乘结果，以及线段端点的分布确定。
如果存在一条与所述第一有向线段相交的线段，则该线段对应的主面单元即为与所述目标结点所处的目标从面单元发生穿透的主面单元。但是如果不存在与所述第一有向线段相交的线段，则需要同时参考第二有向线段的相交判断结果，确定是否存在与目标从面单元发生穿透的主面单元。
与第一有向线段的判断过程相同，将第二有向线段与每一条线段进行相交判断，在此不再赘述。如果第一有向线段和第二有向线段的相交判断结果均为“不存在与所述第一有向线段或所述第二有向线段相交的线段”，则证明不存在与所述目标从面单元发生穿透的主面单元。
当存在与所述目标结点所在的目标从面单元发生穿透的主面单元时，执行步骤S230及以后步骤，继续对目标结点后续的接触关系进行识别判断；而当不存在与所述目标结点所在的目标从面单元发生穿透的主面单元时，执行步骤S240。
步骤S230，基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元和所述主面单元的数据信息，确定所述目标结点的位移。
步骤S231，基于所述位移和所述第一试探位置，确定下一时刻所述目标结点的试探位置。
参照有限元分析过程，可以将从面单元、主面单元的刚度矩阵组合起来形成整个模型的总刚度矩阵，并根据已知载荷和边界条件联立求解总刚度矩阵，得出目标结点的位移，载荷、刚度矩阵以及结点位移之间的关系可参考下式（1）：
（1）
其中，代表总刚度矩阵，/>代表结点位移，/>代表结点载荷，/>、/>、/>可以为向量或矩阵形式的数据。
本申请实施例中，已知载荷可以理解为冲压成型过程中，模具下压对坯料产生的压力分解到各个目标结点上，每个目标结点对应所受的压力。可根据有限元软件中，所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，主面单元和从面单元的数据信息，进行刚度矩阵的组装，得到局部刚度矩阵A，相当于式（1）中的总刚度矩阵。基于所述局部刚度矩阵A和载荷/>进行求解，确定目标结点的位移。
可选的，在上述基础上，还可以引入边界条件，与上述方程（1）联立求解位移，提升解得的位移准确性。其中所述边界条件可以是对目标结点的位移起限制作用的位移约束条件，在本申请实施例中，所述位移约束条件可以根据目标结点O的实际运动趋势，以及试探位置信息确定一个约束矩阵，作为约束条件，引入方程（1）联立求解目标结点的位移。
可选的，目前有限元分析软件可实现上述位移分析过程，无需人为计算或重写程序，因此步骤S231可选择预设的有限元分析软件对目标结点的位移进行求解。
基于上述方式求解得到的目标结点的位移，对当前时刻目标结点的第一试探位置进行位置更新，得到下一时刻的试探位移。可以理解的是，在下一时刻，针对目标结点继续执行步骤S210-220的步骤，直至所述目标结点不再产生位移，得到形变结束位置。
步骤S240，将所述第一试探位置确定为所述目标结点的形变结束位置。
当所述目标结点所在的所述目标从面单元不再与主面单元发生穿透，证明目标从面单元与主面单元之间无接触，或者已为零载荷接触关系，不再有外力致使目标结点产生位移的情况，表征该目标结点已结束形变，当前时刻的第一试探位置即为该目标结点的形变结束的位置。
步骤S300，基于所有所述目标结点的所述形变结束位置，对从面单元的所述局部网格进行位置更新，得到变形后的局部网格，将所述变形后的局部网格作为变形预测结果。
基于步骤S200中的步骤S210-S240，确定坯料的网格模型中，所有局部网格中目标结点的形变结束位置，基于此，可以确定坯料的上表面和下表面的临界点的最终位置，所有临界点的最终位置连接得到形变后的坯料的网格模型的形状。
其中，每个局部网格基于目标结点的形变结束位置进行位置更新，随着上表面、下表面的形状也相应改变，有局部网格的形变结果作为对冲压成型的变形预测结果。
综上所述，当从面单元和主面单元发生穿透时，从面单元相应会发生形变，形变会使所述从面单元上的结点的位置发生改变，产生位移。基于此本申请实时对从面单元中的每个结点最新的三个试探位置进行位置分析，确定从面单元和主面单元的穿透情况，通过实时监测三个试探位置之间的关系进行穿透分析，确定与所述结点所处从面单元产生穿透的主面单元，能够尽量减少对穿透识别遗漏的情况，提高对穿透情况分析的准确性。
进一步根据发生穿透的从面单元和主面单元，确定从面单元中结点的位移，所述位移能够反映结点的应力应变状态、位置变换情况等信息，因此基于所述位移可以更新从面单元对应的局部网格，得到变形后的局部网格并以此作为变形预测结果。又由于所述局部网格是根据冲压成型的模具和坯料的模型生成的，则可以将预测得到的变形结果直观地进行展示。
进一步地，对本申请实施例提出的应用于冲压成型的变形预测方法作进一步说明。
根据上文步骤S210-S240对应的说明内容可知，k+1时刻的试探位置是结合k、k-1、k-2时刻的试探位置信息确定的第一试探位置的位移确定的，但是当k时刻为变形预测的初始时刻，k为小于2的自然数时，无法获取k-1、k-2、k-3时刻的试探位置进行位移计算，确定k时刻是否为形变结束位置，或者k+1时刻的试探位置。
可选的，本申请实施例提出了在k时刻为变形预测过程的起始时刻时，确定k时刻、k+1时刻以及k+2时刻的目标结点试探位置的过程可以包括：获取k时刻所述目标结点的初始位置；基于所述冲压成型的过程中，所述模具的模型和所述坯料的模型各自的运动方向，确定k+1时刻的初始试探位置；基于所述初始位置和所述初始试探位置，确定与所述目标结点对应的初始有向线段；当存在与所述初始有向线段相交的所述主面单元时，基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，与所述初始有向线段相交的所述主面单元以及所述目标结点所在的所述目标从面单元的数据信息，确定所述目标结点的初始位移；基于所述初始位置和所述初始位移，确定k+2时刻的试探位置。
在本申请实施例中，变形预测过程的起始时刻为k=0，则k时刻的目标结点的初始位置为目标结点在未发生形变的坯料的网格模型的位置，无需通过数值运算得到。
对于k+1时刻的试探位置，可根据冲压成型过程中，目标结点所在位置的运动趋势进行预设，如：图5中的O点为0时刻的目标结点的位置，冲压过程中，CD线段对应的主面单元垂直向下冲压，在可发生穿透、无位移约束的情况下，O点预测会运动到O1的位置，则O1所在位置即为k+1时刻的初始试探位置。
但是通过图5的示例图可知，线段OO1与线段CD明显相交，实际冲压成型中，O点不可能穿透主面单元，嵌入主面单元，因此，参照步骤S230-S231对应的说明内容，基于O点和O1点与线段CD对应的主面单元之间的位置关系，建议一个约束O点移动的约束矩阵或约束方程作为边界条件，与总刚度矩阵、位移、载荷之间的方程（1）进行联立求解，得到O点的位移x。根据位移x对初始位置O进行位置更新，得到k+2时刻的试探位置O2。
基于此，可确定k=0时刻的初始位置，以及k+1、k+2时刻的试探位置，便于根据步骤S210-S240对应的说明内容，确定k+3时刻以及k+n时刻的试探位置，或者根据k、k+1、k+2的位置，确定k+2的试探位置是否为该目标结点的形变结束位置。
可以理解的是，在k为大于1的自然数时，根据k、k-1、k-2时刻的试探位置，确定k+1时刻的试探位置，或确定当前k时刻的试探位置是否为形变结束位置。
可选的，在确定与目标从面单元发生穿透的主面单元后，确定k+1时刻的试探位置的过程可以包括：根据所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元以及所述目标结点对应的数据信息，建立局部接触约束方程组，所述数据信息至少包括所述目标结点的局部结点编号；对每个所述局部网格进行刚度矩阵的组装处理，得到局部刚度矩阵和映射表，所述映射表用于表征局部自由度编号与整体自由度编号的映射关系；将所述局部接触约束方程组和所述局部刚度矩阵联立构建得到增广局部刚度矩阵；采用消元法对所述增广局部刚度矩阵进行处理，得到目标增广局部刚度矩阵；基于所述目标增广局部刚度矩阵和所述映射表进行并行求解，得到所述目标结点对应的中间位移；基于所述中间位移，确定所述从面单元对应的应力状态；判断所述应力状态是否收敛；如果所述应力状态不收敛，执行所述将所述局部接触约束方程组和所述局部刚度矩阵联立构建得到增广局部刚度矩阵的步骤，直至所述应力状态收敛；如果所述应力状态收敛，将收敛的所述应力状态对应的所述中间位移确定为所述目标结点的位移。
参照上述网格划分后，每个从面单元对应一个进程，每一个进程中同步有所有的主面单元的网格信息，在建立局部接触约束方程组时，在从面单元各自进程中检查从面单元和主面单元是否发生穿透，根据发生穿透的单元法向量，以及目标结点编号建立局部接触约束方程组B，所述局部接触约束方程组B可用于约束目标结点的位移，其中，局部接触约束方程组B的行数为b，列数为a。
进一步地，基于局部网格在各自进程进行刚度矩阵的组装，得到局部刚度矩阵A，和局部自由度编号与对应在整体网格中的自由度编号的映射关系M，其中，局部刚度矩阵A的行数为a。
结合局部自由度x和对应在局部自由度上的作用载荷f，参照上文的公式（1）确定与局部刚度矩阵A对应的方程式（2）：
（2）
其中，所述局部自由度x表示网格发生的位移。
将局部刚度矩阵A和局部接触约束方程组B联立构建增广的局部刚度矩阵（即增广局部刚度矩阵），如下式（3）：
（3）
其中，λ表示乘子，在式（3）中无实际物理含义；r表示结点到面的距离，与式（3）中的B、x构成约束方程Bx=r。
上述增广局部刚度矩阵的行数为a+b，对应的增广自由度则为a+b项，但是由于缺少增广局部自由度和整体自由度之间的映射关系，便无法进行并行求解。
基于此，本申请实施例采用消元法将增广局部刚度矩阵的前b行和第a+1值a+b列消去，得到新的矩阵A’，如式（4）：
（4）
矩阵A’的大小与矩阵A一致，且具有同样的局部自由度编号与整体的自由度编号的映射关系M。将A’和M导入并行线性方程组求解器中求解方程式（5）。
（5）
根据求解出的中间位移x对网格内部的应力应变状态进行更新，直至得到的应力收敛。将应力收敛时的位移x确定为目标结点的位移。基于每个目标结点的位移x对局部网格中进行位置更新，得到每个目标结点下一时刻的试探位置。基于此，在处理大滑动问题时，在保证结果的收敛性的同时，还允许较大的载荷增量步长，达到兼顾计算稳定性和效率的效果。
总上所述，本申请实施例可以通过模拟、预测网格模型中从面的临界点的受载状态和位移情况，进一步地可预测坯料的塑性变形、回弹以及残余应力的状态。
下面对本申请实施例提供的应用于冲压成型的变形预测装置进行描述，下文描述的应用于冲压成型的变形预测装置与上文描述的应用于冲压成型的变形预测方法可相互对应参照。
首先，结合图6，对应可用于PC端、移动端等可选设备的应用于冲压成型的变形预测装置进行介绍，如图6所示，该应用于冲压成型的变形预测装置可以包括：
模型获取单元100，用于获取用于模拟冲压成型的模具的网格模型和坯料的网格模型，所述坯料的网格模型包括多个从面单元以及与每个所述从面单元对应的局部网格，所述模具的网格模型包括多个主面单元以及与每个主面单元对应的局部网格，所述局部网格包含多个结点；
基于下方功能单元针对每个所述从面单元对应的所述局部网格中处于边界的目标结点进行处理：
位置获取单元200，用于获取所述目标结点在当前k时刻所处的第一试探位置，以及k-1时刻所处的第二试探位置和k-2时刻所处的第三试探位置；
穿透判断单元300，用于基于所有所述主面单元，以及所述第三试探位置分别与所述第一试探位置、所述第二试探位置之间的位置关系，确定是否存在与所述目标结点所在的目标从面单元发生穿透的所述主面单元；
位移确定单元400，用于当所述穿透判断单元的判断结果为是时，基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元和所述主面单元的数据信息，确定所述目标结点的位移，基于所述位移和所述第一试探位置，确定下一时刻所述目标结点的试探位置；
结束位置确定单元500，用于当所述穿透判断单元的判断结果为是时，将所述第一试探位置确定为所述目标结点的形变结束位置；
网格更新单元600，用于基于所有所述目标结点的所述形变结束位置，对所述从面单元的所述局部网格进行位置更新，得到变形后的局部网格，将所述变形后的局部网格作为变形预测结果。
综上所述，当从面单元和主面单元发生穿透时，从面单元相应会发生形变，形变会使所述从面单元上的结点的位置发生改变，产生位移。基于此本申请实时对从面单元中的每个结点最新的三个试探位置进行位置分析，确定从面单元和主面单元的穿透情况，通过实时监测三个试探位置之间的关系进行穿透分析，确定与所述结点所处从面单元产生穿透的主面单元，能够尽量减少对穿透识别遗漏的情况，提高对穿透情况分析的准确性。
进一步根据发生穿透的从面单元和主面单元，确定从面单元中结点的位移，所述位移能够反映结点的应力应变状态、位置变换情况等信息，因此基于所述位移可以更新从面单元对应的局部网格，得到变形后的局部网格并以此作为变形预测结果。又由于所述局部网格是根据冲压成型的模具和坯料的模型生成的，则可以将预测得到的变形结果直观地进行展示。
可选的，当k时刻为变形预测过程的起始时刻时，还包括：
初始位置获取单元，用于获取k时刻所述目标结点的初始位置；
初始试探位置确定单元，用于基于所述冲压成型的过程中，所述模具的模型和所述坯料的模型各自的运动方向，确定k+1时刻的初始试探位置；
线段确定单元，用于基于所述初始位置和所述初始试探位置，确定与所述目标结点对应的初始有向线段；
初始位移确定单元，用于当存在与所述初始有向线段相交的所述主面单元时，基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，与所述初始有向线段相交的所述主面单元以及所述目标结点所在的所述目标从面单元的数据信息，确定所述目标结点的初始位移；
试探位置确定单元，用于基于所述初始位置和所述初始位移，确定k+2时刻的试探位置。
可选的，所述穿透判断单元300，包括：
双线段确定子单元，用于将所述第二试探位置、所述第三试探位置分别与所述第一试探位置进行坐标计算，确定所述第一试探位置与所述第二试探位置之间的第一有向线段，和所述第一试探位置与所述第三试探位置之间的第二有向线段；
线段相交判断子单元，用于判断是否存在与所述第一有向线段或所述第二有向线段相交的所述主面单元对应的线段；
穿透判断第一子单元，用于当所述线段相交判断子单元的判断结果为是时，确定存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元；
穿透判断第二子单元，用于当所述线段相交判断子单元的判断结果为否时，确定不存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元。
可选的，所述位移确定单元400，包括：
约束方程建立子单元，用于根据所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元以及所述目标结点对应的数据信息，建立局部接触约束方程组，所述数据信息至少包括所述目标结点的局部结点编号；
矩阵信息确定子单元，用于对每个所述局部网格进行刚度矩阵的组装处理，得到局部刚度矩阵和映射表，所述映射表用于表征局部自由度编号与整体自由度编号的映射关系；
矩阵联立子单元，用于将所述局部接触约束方程组和所述局部刚度矩阵联立构建得到增广局部刚度矩阵；
矩阵消元子单元，用于采用消元法对所述增广局部刚度矩阵进行处理，得到目标增广局部刚度矩阵；
矩阵求解子单元，用于基于所述目标增广局部刚度矩阵和所述映射表进行并行求解，得到所述目标结点对应的中间位移；
应力状态确定子单元，用于基于所述中间位移，确定所述从面单元对应的应力状态；
应力状态判断子单元，用于判断所述应力状态是否收敛；
循环执行子单元，用于当所述应力状态判断子单元的判断结果为否时，跳转到矩阵联立子单元执行所述将所述局部接触约束方程组和所述局部刚度矩阵联立构建得到增广局部刚度矩阵的步骤，直至所述应力状态收敛；
位移确定子单元，用于当所述应力状态判断子单元的判断结果为是时，将收敛的所述应力状态对应的所述中间位移确定为所述目标结点的位移。
可选的，所述模型获取单元100，包括：
几何模型获取子单元，用于获取用于模拟冲压成型的模具的几何模型和坯料的几何模型，所述模具的几何模型和所述坯料的几何模型之间存在预设结构关系；
面标记子单元，用于通过面拾取算法和所述预设结构关系，分别对所述模具的几何模型的表面和所述坯料的几何模型的表面进行面标记，确定主面和从面，以及分别与所述主面和所述从面对应的面标签，所述主面和所述从面存在接触关系；
网格划分子单元，用于对所述模具的几何模型和所述坯料的几何模型进行网格划分，得到整体网格，所述整体网格中每一个网格对应一个网格标记，所述网格标记与所述面标签相对应；
从面单元确定子单元，用于基于所述主面对应的所述面标签以及所述整体网格中的网格标记，从所述整体网格中确定与所述主面对应的局部网格，每一个与所述主面对应的所述局部网格为一个主面单元；
主面单元确定子单元，用于基于所述从面对应的所述面标签以及所述整体网格中的网格标记，从所述整体网格中确定与所述从面对应的局部网格，每一个与所述从面对应的所述局部网格为一个从面单元。
本申请实施例提供的应用于冲压成型的变形预测装置可应用于冲压成型的变形预测设备。
图7示出了本申请实施例提供的应用于冲压成型的变形预测设备的一种可选的结构示意图，参照图7，应用于冲压成型的变形预测设备的结构可以包括：至少一个处理器10，至少一个存储器20，至少一个通信总线30和至少一个通信接口40；
在本申请实施例中，处理器10、存储器20、通信总线30、通信接口40的数量为至少一个，且处理器10、存储器20、通信接口40通过通信总线30完成相互间的通信；
处理器10可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit），或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等；
存储器20可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatilememory）等，例如至少一个磁盘存储器；
其中，存储器存储有程序，处理器可调用存储器存储的程序，所述程序用于实现前述应用于冲压成型的变形预测方案中的各个处理流程。
本申请实施例还提供一种存储介质，该存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于实现前述应用于冲压成型的变形预测方案中的各个处理流程。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种应用于冲压成型的变形预测方法，其特征在于，包括：
获取用于模拟冲压成型的模具的网格模型和坯料的网格模型，所述坯料的网格模型包括多个从面单元以及与每个所述从面单元对应的局部网格，所述模具的网格模型包括多个主面单元以及与每个主面单元对应的局部网格，所述局部网格包含多个结点；
针对每个所述从面单元对应的所述局部网格中处于边界的目标结点执行下方步骤：
获取所述目标结点在当前k时刻所处的第一试探位置，以及k-1时刻所处的第二试探位置和k-2时刻所处的第三试探位置；
基于所有所述主面单元，以及所述第三试探位置分别与所述第一试探位置、所述第二试探位置之间的位置关系，确定是否存在与所述目标结点所在的目标从面单元发生穿透的所述主面单元；
如果存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元，基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元和所述主面单元的数据信息，确定所述目标结点的位移，基于所述位移和所述第一试探位置，确定下一时刻所述目标结点的试探位置；
如果不存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元，将所述第一试探位置确定为所述目标结点的形变结束位置；
基于所有所述目标结点的所述形变结束位置，对所述从面单元的所述局部网格进行位置更新，得到变形后的局部网格，将所述变形后的局部网格作为变形预测结果；
所述基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元和所述主面单元的数据信息，确定所述目标结点的位移，包括：
根据所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元以及所述目标结点对应的数据信息，建立局部接触约束方程组，所述数据信息至少包括所述目标结点的局部结点编号；
对每个所述局部网格进行刚度矩阵的组装处理，得到局部刚度矩阵和映射表，所述映射表用于表征局部自由度编号与整体自由度编号的映射关系；
将所述局部接触约束方程组和所述局部刚度矩阵联立构建得到增广局部刚度矩阵；
采用消元法对所述增广局部刚度矩阵进行处理，得到目标增广局部刚度矩阵；
基于所述目标增广局部刚度矩阵和所述映射表进行并行求解，得到所述目标结点对应的中间位移；
基于所述中间位移，确定所述从面单元对应的应力状态；
判断所述应力状态是否收敛；
如果所述应力状态不收敛，执行所述将所述局部接触约束方程组和所述局部刚度矩阵联立构建得到增广局部刚度矩阵的步骤，直至所述应力状态收敛；
如果所述应力状态收敛，将收敛的所述应力状态对应的所述中间位移确定为所述目标结点的位移。
2.根据权利要求1所述的应用于冲压成型的变形预测方法，其特征在于，当k时刻为变形预测过程的起始时刻时，还包括：
获取k时刻所述目标结点的初始位置；
基于所述冲压成型的过程中，所述模具的模型和所述坯料的模型各自的运动方向，确定k+1时刻的初始试探位置；
基于所述初始位置和所述初始试探位置，确定与所述目标结点对应的初始有向线段；
当存在与所述初始有向线段相交的所述主面单元时，基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，与所述初始有向线段相交的所述主面单元以及所述目标结点所在的所述目标从面单元的数据信息，确定所述目标结点的初始位移；
基于所述初始位置和所述初始位移，确定k+2时刻的试探位置。
3.根据权利要求1所述的应用于冲压成型的变形预测方法，其特征在于，所述基于所有所述主面单元，以及所述第三试探位置分别与所述第一试探位置、所述第二试探位置之间的位置关系，确定是否存在与所述目标结点所在的目标从面单元发生穿透的所述主面单元，包括：
将所述第二试探位置、所述第三试探位置分别与所述第一试探位置进行坐标计算，确定所述第一试探位置与所述第二试探位置之间的第一有向线段，和所述第一试探位置与所述第三试探位置之间的第二有向线段；
判断是否存在与所述第一有向线段或所述第二有向线段相交的所述主面单元对应的线段；
如果存在与所述第一有向线段或所述第二有向线段相交的所述主面单元，确定存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元；
如果不存在与所述第一有向线段或所述第二有向线段相交的所述主面单元，确定不存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元。
4.根据权利要求1所述的应用于冲压成型的变形预测方法，其特征在于，所述获取用于模拟冲压成型的模具的网格模型和坯料的网格模型，包括：
获取用于模拟冲压成型的模具的几何模型和坯料的几何模型，所述模具的几何模型和所述坯料的几何模型之间存在预设结构关系；
通过面拾取算法和所述预设结构关系，分别对所述模具的几何模型的表面和所述坯料的几何模型的表面进行面标记，确定主面和从面，以及分别与所述主面和所述从面对应的面标签，所述主面和所述从面存在接触关系；
对所述模具的几何模型和所述坯料的几何模型进行网格划分，得到整体网格，所述整体网格中每一个网格对应一个网格标记，所述网格标记与所述面标签相对应；
基于所述主面对应的所述面标签以及所述整体网格中的网格标记，从所述整体网格中确定与所述主面对应的局部网格，每一个与所述主面对应的所述局部网格为一个主面单元；
基于所述从面对应的所述面标签以及所述整体网格中的网格标记，从所述整体网格中确定与所述从面对应的局部网格，每一个与所述从面对应的所述局部网格为一个从面单元。
5.一种应用于冲压成型的变形预测装置，其特征在于，包括：
模型获取单元，用于获取用于模拟冲压成型的模具的网格模型和坯料的网格模型，所述坯料的网格模型包括多个从面单元以及与每个所述从面单元对应的局部网格，所述模具的网格模型包括多个主面单元以及与每个主面单元对应的局部网格，所述局部网格包含多个结点；
基于下方功能单元针对每个所述从面单元对应的所述局部网格中处于边界的目标结点进行处理：
位置获取单元，用于获取所述目标结点在当前k时刻所处的第一试探位置，以及k-1时刻所处的第二试探位置和k-2时刻所处的第三试探位置；
穿透判断单元，用于基于所有所述主面单元，以及所述第三试探位置分别与所述第一试探位置、所述第二试探位置之间的位置关系，确定是否存在与所述目标结点所在的目标从面单元发生穿透的所述主面单元；
位移确定单元，用于当所述穿透判断单元的判断结果为是时，基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元和所述主面单元的数据信息，确定所述目标结点的位移，基于所述位移和所述第一试探位置，确定下一时刻所述目标结点的试探位置；
结束位置确定单元，用于当所述穿透判断单元的判断结果为否时，将所述第一试探位置确定为所述目标结点的形变结束位置；
网格更新单元，用于基于所有所述目标结点的所述形变结束位置对所述从面单元的所述局部网格进行位置更新，得到变形后的局部网格，将所述变形后的局部网格作为变形预测结果；
所述位移确定单元基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元和所述主面单元的数据信息，确定所述目标结点的位移，包括：
根据所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，所述目标从面单元以及所述目标结点对应的数据信息，建立局部接触约束方程组，所述数据信息至少包括所述目标结点的局部结点编号；
对每个所述局部网格进行刚度矩阵的组装处理，得到局部刚度矩阵和映射表，所述映射表用于表征局部自由度编号与整体自由度编号的映射关系；
将所述局部接触约束方程组和所述局部刚度矩阵联立构建得到增广局部刚度矩阵；
采用消元法对所述增广局部刚度矩阵进行处理，得到目标增广局部刚度矩阵；
基于所述目标增广局部刚度矩阵和所述映射表进行并行求解，得到所述目标结点对应的中间位移；
基于所述中间位移，确定所述从面单元对应的应力状态；
判断所述应力状态是否收敛；
如果所述应力状态不收敛，执行所述将所述局部接触约束方程组和所述局部刚度矩阵联立构建得到增广局部刚度矩阵的步骤，直至所述应力状态收敛；
如果所述应力状态收敛，将收敛的所述应力状态对应的所述中间位移确定为所述目标结点的位移。
6.根据权利要求5所述的应用于冲压成型的变形预测装置，其特征在于，当k时刻为变形预测过程的起始时刻时，还包括：
初始位置获取单元，用于获取k时刻所述目标结点的初始位置；
初始试探位置确定单元，用于基于所述冲压成型的过程中，所述模具的模型和所述坯料的模型各自的运动方向，确定k+1时刻的初始试探位置；
线段确定单元，用于基于所述初始位置和所述初始试探位置，确定与所述目标结点对应的初始有向线段；
初始位移确定单元，用于当存在与所述初始有向线段相交的所述主面单元时，基于所述模具的网格模型和所述坯料的网格模型中，与所述初始有向线段相交的所述主面单元以及所述目标结点所在的所述目标从面单元的数据信息，确定所述目标结点的初始位移；
试探位置确定单元，用于基于所述初始位置和所述初始位移，确定k+2时刻的试探位置。
7.根据权利要求5所述的应用于冲压成型的变形预测装置，其特征在于，所述穿透判断单元，包括：
双线段确定子单元，用于将所述第二试探位置、所述第三试探位置分别与所述第一试探位置进行坐标计算，确定所述第一试探位置与所述第二试探位置之间的第一有向线段，和所述第一试探位置与所述第三试探位置之间的第二有向线段；
线段相交判断子单元，用于判断是否存在与所述第一有向线段或所述第二有向线段相交的所述主面单元对应的线段；
穿透判断第一子单元，用于当所述线段相交判断子单元的判断结果为是时，确定存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元；
穿透判断第二子单元，用于当所述线段相交判断子单元的判断结果为否时，确定不存在与所述目标从面单元发生穿透的所述主面单元。
8.一种应用于冲压成型的变形预测设备，其特征在于，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序；
所述处理器，用于执行所述程序，实现如权利要求1-4任一项所述应用于冲压成型的变形预测方法的各个步骤。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-4任一项所述应用于冲压成型的变形预测方法的各个步骤。
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2023
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