網格重新劃分

由於工件經過加工模擬後其網格變形劇烈，無法直接以上一步驟 模擬結果之網格分布進行接續的模擬，需將網格重新劃分後，再進行 後續的模擬。

4.4.1 Abaqus 內建網格重新劃分

在 Abaqus/Explicit 中可使用適應性網格(ALE adaptive mesh)，此 種網格設定必頇以減積分進行計算，可在選定的工件變形區域中在進 行計算時，令兩兩網格的交界處的角度減小，使網格分布較為平順。

本研究以減積分進行步驟一之模擬，之後將其結果輸入網格重新 劃分模擬中，在此模擬使用適應性網格設定，以此重新劃分網格。

圖 32 適應性網格之結果比較

(左半部為步驟一結果，右半部為使用適應性網格劃分後結果)

由圖 32 可看出網格的分布在重新劃分後，其分布較平均，且網 格表面較為平滑，其網格品質及分布情形較佳。然而工件在步驟一的 變形已相當劇烈，即使已使用網格沙漏效應控制，仍在瓶口處發生有 沙漏狀變形(hourglass deformation)[11]的網格，數值計算上已有明顯 的誤差，因此必頇選擇使用全積分進行模擬，但又因為適應性網格設 定只能在減積分中使用，於是本研究將進行手動網格重新劃分。

4.4.2 手動網格重新劃分方法

手動網格重劃分為兩部分，首先將前一步驟模擬結果中，工件各 高度的內徑與外徑分別輸出後，利用 Abaqus/CAE 內建的前處理器畫 出下一步驟之工件外形，以進行網格的重建。旋壓加工成形適合加工 出軸對稱的工件，但事實上，工件經過旋壓加工後，其外形並非完全 軸對稱的狀態。為避免手動網格重新劃分之耗時，後續研究假設每一 加工步驟後之工件尺寸為軸對稱，將工件的最外圈及最內圈的各點座 標分別輸出後，將最外圈及最內圈同一高度範圍的各點進行平均後，

得到平均後的工件外徑及內徑，匯入 Abaqus/CAE 中，以此作為下一 步驟起始的近似軸對稱之工件尺寸。

圖 33 重劃前後之網格分布(左半部為重劃前，右半部為重劃後) 圖 33 為步驟一模擬完成後，網格重劃前後的比較圖，重劃前的 網格在瓶頸處的網格有被拉長的情形，並且有網格扭曲的現象發生，

經過網格重劃後，在瓶頸處及後續加工區段的網格加密，並且無網格 扭曲的現象發生。

而在後續三個步驟的模擬中，工件的外形皆承接前一步驟的模擬 結果進行模型的建立，仍以半徑方向切割成三層，在上半部加工區段 的網格分布較為密集，下半部未加工的部分，其網格分布較稀疏。

而重劃網格的第二部分，需輸出前一步驟的等效塑性應變，以得

到前一步驟之加工硬化現象。將前一步驟中工件的等效塑性應變存到 未重劃前網格上的各點後，以一點對應一等效塑性應變值的方式輸出，

同時輸出重劃後網格上的各點，以自撰程式將重劃後工件上的任一位 置點對應到重劃前工件鄰近該位置點的四點，並且將此四點的等效塑 性應變進行平均後存到重劃後工件的一點上；而一元素共有八點，重 劃後工件網格內元素上八點的等效塑性應變進行平均後，再將進行平 均後的數值存回新網格上的元素中，以此近似出上一步驟之加工硬化 現象。

圖 34 重劃前後之等效應變分布(左半部為重劃前，左半部為重劃後) 由圖 34 為旋壓加工成形模擬第一步驟之重劃前後的等效塑性應

變比較圖，可看出重劃前加工區段有明顯的加工硬化發生，在瓶頸到 瓶口端的等效塑性應變較大，而重劃後也確實重現此等效塑性應變的 分布。

由於此手動網格重新劃分的方式，為將前一步驟各點的等效塑性 應變平均後存到後一步驟初始狀態元素中，導致每一元素的一等效塑 性應變值，在網格內並無等效塑性應變的變化，無法承接前一步驟工 件表層的加工硬化現象，在後續的模擬中可能因此造成部分誤差。