三维稳态板轧制过程快速无网格伽辽金法模拟

针对采用无网格伽辽金法(EFGM)求解板带轧制过程塑性变形时计算效率低的问题,在保留EFGM的基本求解思想与框架基础上,利用边界条件和已知条件等限制某些离散节点的自由度从而减少未知数个数,提出了快速无网格伽辽金求解方法 (REFGM)。采用该方法模拟了三维稳态板轧制过程,并通过改变节点分布和节点数目对轧制过程分别进行计算。发现求解结果相近,证明了REFGM具有良好的收敛性;此外,发现仿真计算结果与实验值之间的最大误差在8%以内,证明了仿真模型的准确性;对比REFGM与EFGM求解的轧制压力、带钢宽向位移以及前滑系数的计算结果,两者计算结果接近,但REFGM相比于EFGM大大提高了计算效率。采用REFGM仿真分析了三维稳态板轧制过程轧制区内速度场分布以及轧制压力分布,定量获得轧制过程中轧制区内金属的塑性流动规律。     

基于三角网格多节点覆盖的数值流形方法

以任意三角网格作为数学网格,应用无网格法理论,提出了一种新的权函数构造方法,建立基于任意三角网格的一种多节点流形单元覆盖。针对小挠度变形的薄板弯曲问题,推导出应用于薄板问题的流形格式和单元矩阵。单元节点的覆盖位移采用C0,C1阶的局部多项式形式,积分采用面积坐标的hammer积分。算例表明,与有限元分析相比,该方法的流形单元在计算精度和收敛性上,可得到大幅度提高。     

薄板弯曲分析的16节点流形单元

将数值流形方法应用于薄板弯曲变形的分析,采用标准矩形网格作为数学网格,并提出16节点的矩形薄板流形单元,推导出用于薄板弯曲分析的流形格式和单元矩阵;单元节点的覆盖函数采用C0和C1阶的局部多项式函数形式,单元采用覆盖自由度为基本求解变量,解决了有限元法中采用挠度和转角为求解变量的复杂计算过程;该16节点流形单元应用于正方形薄板弯曲变形的实例分析,结果表明,与有限元分析相比,流形单元的计算精度和收敛性可大幅度提高。     

基于耦合无网格-有限元法的金属成形过程数值模拟

建立刚塑性耦合无网格-有限元法,通过过渡单元将无网格区域与有限元区域相耦合。采用边界奇异核方法对EFG形函数进行修正,直接施加本质边界条件。采用修正的罚函数法约束体积不变条件,避免体积闭锁现象的产生。采用耦合方法分析了局部镦粗工艺,在变形剧烈的区域采用无网格节点,发挥其处理大变形问题的优势;在变形较小的区域采用有限元单元,充分利用其计算高效的特点。数值计算的结果表明,该耦合方法准确、有效。     

网格过渡形式对焊接残余应力及变形的影响

大型复杂焊接结构件的焊接过程三维数值模拟因为计算量大而难以进行。采用有限元热弹塑性分析方法对平板对接接头进行数值模拟,研究了不同网格过渡形式对计算效率的影响规律,获得了几种网格过渡形式下对接接头焊接残余应力场和变形场,并对计算结果进行了分析。结果表明:无论焊缝及其附近热影响区网格过渡采用共节点形式,还是不共节点接触单元,仿真变形趋势均与实际焊后变形趋势一致,且误差控制在可控范围之内;采用共节点网格过渡,可以保证应力连续,同时提高计算效率;过渡单元为不共节点接触单元时,无论网格密度如何,接触面上纵向和横向残余应力均不连续;对于大型复杂焊接结构件,如果不关注后续的应力分布情况,可以采用接触过渡这种网格划分技术,既可以降低模型网格划分难度,提高计算效率,又可以获得较为准确的焊接变形。     

高精度三维塑性有限元网格重划技术的研究

网格重划技术是制约三维大变形塑性有限元发展的关键之一。本文基于ＡＮＳＹＳ二次开发的三维有限变形弹塑性有限元软件，研究并建立了三维网格重划系统，该系统利用特征线和特征面提取法得到变形体的轮廓线和面进行网格重划，利用等参逆变换法直接将旧网格节点上的信息传递到新网格的高斯点上，可节约计算时间，提高计算精度，利用设定的标准场量分布与经传递的场量分布比较，分析了该系统信息传递的精度，并利用方料镦粗算例验证了该系统的可行性。     

金属塑性成形有限元仿真中的网格质量优化

网格质量在很大程度上影响着金属塑性成形有限元数值分析的准确性和分析过程的可持续性。基于新的网格单元畸变度量体系 ,文中设计了一种新的关于节点位移的无约束最优化的目标函数 ,该函数有效客观地反映了有限元计算网格的畸变程度 ,且通过求偏导数 (等于 0 ) ,可以得到问题求解的显式表达式。因此 ,算法具有设计合理、实现简便、保持拓扑性等特点。此外 ,该算法可用于包括二维和三维情形的几乎所有形状的网格 ,具有非常强的通用性     

基于松散耦合法的电磁管件胀形3D模拟

为了解决电磁管件胀形过程中磁场-结构场之间迭代耦合3D模拟的问题,采用ANSYS/EMAG得到不同时刻管件上的磁场力分布,并将节点力作为载荷输入到ANSYS/LS-DYNA进行管件动态塑性变形分析;然后将变形后的管件和空气网格输入到ANSYS/EMAG进行下一步的磁场分析。在管件变形过程中,对空气层网格采用任意拉格朗日算法,使空气网格能够随着管件的变形而有规则地变化,避免空气单元畸变。结果表明:管件外表面轴向中心点随时间位移值与实验结果基本一致;管件最终外表面轮廓与实验结果基本吻合;管件外表面轴向中心点位移与实验结果的误差为2.5%。     

基于配点型无网格法的金属挤压过程数值模拟

阐述了配点型无网格法的基本原理,及其用于求解偏微分方程的步骤和方法,对Al在挤压成形过程中的塑性变形情况进行了三维无网格法模拟。该方法避免了有限元法因网格畸变需要重新划分网格的问题,同时解决了伽辽金型无网格法计算效率低的问题。计算实例表明,配点型无网格法可以利用初始节点完成全部计算,得到与有限元法相吻合的结果,是模拟金属塑性变形过程的一种有效的新方法。     

汽车覆盖件回弹逆向补偿过程中回弹量的精确计算

提出应用CAE仿真计算获得汽车覆盖件在自身重力作用下带来的变形量,采用在冲压件上悬挂砝码的方法来近似验证重力仿真计算的精度,并在二维弧形件和三维门内板零件上验证了仿真分析的准确性。然后通过强制变形仿真方法将扫描数据与模具型面模型优化对齐,应用网格映射方法建立节点映射关系并通过三角形形函数插值计算出投影点的坐标值,之后通过偏置的方法对扫描数据进行相应的修正,获得准确的回弹变形网格模型,提高逆向补偿的精度。     

A backward extrusion analysis by the rigid–plastic integralless–meshless method

The rigid–plastic integralless–meshless method is applied to the analysis of plane strain backward extrusion. The rigid–plastic integralless–meshless method, based on the moving least squares approximation and the partial differential equations of mechanical equilibrium, is a truly meshless method. In addition, since there is no any integration in the formulation of the rigid–plastic integralless–meshless method, this method is also an integralless method. Compared with the conventional rigid–plastic FEMs, the rigid–plastic integralless–meshless method has some advantages that are briefly no mesh generation, no remeshing and no integration. Compared with BEMs and FBEMs, the rigid–plastic integralless–meshless method is found to have some merits such as sparse matrix, no singularity, no integration and no fundamental solution. Contours of the equivalent strain rate, the equivalent strain, the equivalent stress and the shear stress, etc. of the backward extrusion analysis using the rigid–plastic integralless–meshless method are obtained successfully.     

无网格法在板料冲压成形数值模拟中的应用

基于移动最小二乘法近似函数和以有限元网格作为积分背景网格的无网格法理论，对板料冲压成形过程进行了数值模拟，利用罚函数法引入本质边界条件处理成形过程中的接触摩擦问题，并将模拟结果与有限元法计算结果进行对比，结果表明：无网格伽辽金法的计算结果与有限元法计算结果基本吻合，无网格伽辽金法作为新兴的数值计算方法，具有前后处理简单，精度高等特点，为板料冲压成形的数值模拟提供了一种有效的新方法。     

无网格法分析板料成形过程的关键技术及难点

结合国内外无网格法的最新研究动态和板料成形过程的特点，从模型的建立、近似函数和离散原理、材料本构关系、接触摩擦问题、边界条件的处理五个方面叙述了用无网格法来分析板料成形过程的关键技术和难点。与有限元法比较，无网格法具有近似函数没有网格依赖性，自适应性强，前后处理简单等优点，同时无网格法的研究才刚刚起步，在严格的数学论证，计算效率，边界条件的处理和大量的应用实例等方面还不成熟。因此，将无网格法应用于金属板料成形过程的研究具有广阔的发展前景。     

轴承定位套热锻成形问题的无网格SPH法分析

基于配点型无网格理论和紧支试函数加权残量法理论基础,构造了满足一致性条件的核近似函数,在域内及域边界上节点满足平衡方程及力和位移边界条件的基础上,寻找稳定方案,并建立了三维弹塑性SPH模型。将所建模型运用到某重装企业的轴承定位套锻件生产研究中,对热锻过程中的材料特性参数、锻件尺寸参数等进行了全面的SPH法和FEM法模拟,通过与实验数据的对比分析,验证了SPH模型的正确性和SPH法在分析金属塑性成形过程的优越性,对实际生产具有一定的参考价值。     

刚塑性无网格伽辽金方法近似方案研究

研究了最小二乘近似、再生核质点近似、径向基函数近似以及一致径向基函数近似等方案的近似特点,并将其应用于金属塑性成形过程刚塑性无网格伽辽金分析中。采用变换法修正速度场近似,采用反正切摩擦模型施加摩擦边界条件,结合金属刚塑性流动理论,建立了刚塑性无网格伽辽金方法,并分析了各近似方案在金属塑性成形过程分析中的应用特点和前景。通过典型函数近似和塑性成形过程的模拟近似,获得了关于各近似方案近似能力和在成形过程分析中应用的一些结论。     

无网格法在金属塑性成形中的研究与应用进展

介绍了无网格方法的基本原理;论述了无网格法在金属塑性成形领域里国内外的研究与应用现状;总结了相关关键处理技术,包括权函数的选取、本质边界的施加、离散积分方案、动态接触边界的自动处理以及金属塑性力学摩擦模型的选取等;最后对无网格法在金属塑性成形领域未来的研究方向进行了展望,并指出无网格法在金属塑性成形领域将有着更为广阔的发展与应用前景。     

应变梯度形变理论的无网格数值方法研究

金属材料的微塑性成形过程中,会体现出强烈的尺度效应,应变梯度形变理论能够预测材料尺度效应,但该理论的数值实施需要实现位移函数C1连续,这对传统有限元方法是巨大的挑战。新兴的无网格法能够实现位移函数的高阶导数连续,该文导出了应变梯度理论的无网格数值实施方法,采用发展的数值方法分析了超薄梁弯曲成形过程中的尺度效应,数值结果与理论解相吻合。     

DEVELOPMENT AND APPLICATION OF ADAPTIVE MESH TECHNIQUE IN THREE DIMENSIONAL NUMERICAL SIMULATION OF WELDING PROCESS

1.IhtroductionNumericalsimulationofweldingprocesshasbeenoneofthemajortopicsinweldingresearchforseveralyears.AmongmostoftheqUantitiesthestudyofweldingstressattractgreatnit..,tlll23.TheresultsofsimulationscanbeusedtoeXPlainthephysicalessenceofsomecomplexphenomenainweldingprocessexplicitlyandalsocanbeusedasthebasisforoptidrizingtheweldingpacketers.Therefore,numericalsimulationofweldingprocesshasgreatsignificanceinboththeoreticalandpracticalaspects.Itisalsoanimportantmethodtooptimizetheweldingpa…     

全自动四边形有限元网格生成-Ⅱ:网格密度控制

提出了一种网格密度控制和生成的方法,可以根据区域边界曲率、划分单元数目以及网格密度过渡要求,在区域上生成合理的网格密度分布。采用Laplace方程表示要划分区域内的网格密度分布函数,详细给出了有限元法求解网格密度分布函数数值解的步骤。提出的网格密度控制和生成方法可以和区域分解法相结合,实现网格划分的自动化和自适应。文章还给出了网格密度控制的一些例子。     

稳态挤压过程刚塑性无网格伽辽金方法分析

采用刚塑性材料假设,建立了刚塑性无网格伽辽金方法。利用变换法施加本质边界条件;采用反正切摩擦模型描述摩擦力边界,在局部坐标系下施加摩擦力边界条件;采用Newton-Raphson迭代方法求解刚度方程。对于挤压过程而言,当高径比较大时,可被近似为稳态流动。由于口模内速度变化梯度较大,采用最小二乘近似节点控制方法来控制近似效果。根据建立的刚塑性无网格伽辽金方法对正向、反向和复合挤压过程等进行了稳态分析,并与刚塑性有限元软件Deform模拟结果进行了相应的比较,验证了无网格伽辽金方法分析结果的正确性。