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。     

刚塑性无网格伽辽金方法及其在金属塑性成形数值模拟中的应用

分析了无网格方法的优点以及其在金属塑性成形过程数值模拟中的应用,结合刚塑性材料条件的假设,介绍了基于刚塑性理论的无网格伽辽金方法,运用不完全广义变分原理,采用罚函数方法引入体积不变条件,给出了其刚度矩阵方程和求解列式.平面应变锻造过程的数值算例表明无网格Galerkin方法是处理大变形畸变问题的一种有效方法.     

改进的无网格伽辽金方法及其在三维金属体积成形中的应用研究

针对传统无网格伽辽金方法(EFGM)在构造形函数时,矩阵A容易出现不可逆的弊端,采用带权正交基函数构造形函数,在积分方案上采用单位分解积分方法,从而实现了真正的"无网格"。将改进的EFGM与刚(粘)塑性流动理论相结合,建立了改进的刚(粘)塑性无网格伽辽金方法,自主开发了金属体积成形过程无网格伽辽金方法分析程序。通过对三维金属体积成形工艺算例的数值模拟分析,及与有限元软件分析结果的比较,验证了所建立方法的正确性。     

体积成形无网格伽辽金法数值模拟及试验验证

通过移动最小二乘(MLS)近似函数建立无网格伽辽金法的基本公式.其中,本构关系基于Mises屈服准则和刚塑性流动理论给出,基函数采用线性函数.将无网格伽辽金法(EFG)与刚塑性流动理论相结合,编制了三维无网格伽辽金法数值模拟程序.进行铝合金三维体积成形试验,并用编制的模拟程序和ABAQUS有限元软件进行数值模拟.结果表明,无网格法与有限元法的数值模拟结果中的节点分布和等效塑性应变分布比较接近.通过对比数值模拟与试验结果验证了无网格伽辽金法数值模拟程序的可行性.     

刚塑性无网格方法中精度影响因素的研究

将无网格方法引入金属塑性成形过程分析,基于刚塑性材料假设,采用移动最小二乘法对速度场进行逼近,利用变换法施加本质边界条件,实现了金属塑性成形过程的无网格方法模拟。在此基础上,结合典型锻造过程分析实例,重点研究了应用无网格方法分析金属塑性成形问题时,诸如:基函数、正交化与否、权函数、权函数影响域大小、积分方案、高斯积分阶次、节点分布密度以及针对体积闭锁问题而提出的体积应变率映射方法等对于模拟精度和效率的影响规律,给出了提高无网格模拟精度和效率的影响因素的选择方法。     

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。     

摩擦条件对圆环镦粗变形规律影响的无网格伽辽金数值模拟研究

结合刚(粘)塑性流动理论,建立了刚(粘)塑性无网格伽辽金方法,开发了金属塑性成形过程无网格方法分析程序,对外径、内径和高度比值为4:2:1的典型圆环件镦粗过程进行了数值模拟研究.分析了外部摩擦条件对圆环镦粗工艺的影响,阐述了在不同摩擦因子下金属的流动规律;解释了鼓形产生的原因;比较了摩擦因子对圆环工件截面径向速度大小及方向的影响;说明了分流面产生的原因及形状;研究了摩擦条件对圆环工件尺寸及形状的影响;并分析了摩擦因子对圆环工件内部等效应变的影响,从而对不同摩擦因子下等效应变场分布均匀性情况及分布规律获得了新的认识.     

板材软模成形过程有限元与无网格伽辽金法耦合的数值分析(英文)

提出一种板材变形和软模体积变形耦合的数值分析方法。基于更新的拉格朗日(UL)列式,板材的弹塑性变形采用有限元法(FEM)分析,软模的体积变形采用无网格伽辽金法(EFGM)分析,板材和软模之间的摩擦接触通过罚函数法来处理。利用开发的有限元-无网格法耦合算法程序(CDSB-FEM-EFGM)分析板材弹性软模胀形过程。同有限元软件DEFORM-2D得到的数值解以及实验结果相比,验证了所开发程序的有效性。这种方法为分析板材软模成形提供了一种适合的数值方法。     

任意模具形状的金属三维体积成形过程刚塑性无网格RKPM分析方法

将无网格方法引入三维金属体积成形分析,在给出基于刚塑性流动理论的三维无网格再生核质点方法及其基本理论方程的基础上,为了提高分析系统的通用化和自动化,采用网格法来描述任意形状的三维模具型腔曲面,给出了三维无网格法数值模拟系统中动态接触边界自动处理的非线性接触算法,实现了任意模具形状的三维体积成形过程的无网格法数值模拟。对上模为半球形的三维立方体塑性变形过程进行了数值模拟,并与三维刚塑性有限元体积成形商品软件Deform3D的计算结果作了比较,验证了本文方法的正确性。     

无单元伽辽金法在辊弯成型局部凸起问题的应用

在研究了辊弯成型这一复杂变形过程的基础上,提出了无单元伽辽金法,利用移动最小二乘法,建立了数学模型,找出了在辊弯成型过程中产生局部凸起的原因及影响因素。实验证明,文章的理论分析结果正确,在实际生产中取得了一定的效果。     

无网格法标定圆柱体压缩过程摩擦系数研究

无网格方法是近年来在国际上兴起并得到迅速发展的一种数值方法.本文利用编制的无网格再生核质点法(RKPM)程序模拟了高径比为1.0,摩擦系数从0.05到0.5之间变化时圆柱体镦粗的过程,给出了镦粗过程中试件鼓肚与接触面上的摩擦系数、变形速度、温度间的定量关系,该关系可用来估算接触面上的摩擦系数.通过不同摩擦条件下的镦粗实验,验证了该方法的有效性.     

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。     

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Galerkin方法中权函数的研究

权函数在无网格Galerkin法(ElementfreeGalerkinMethod,EFGM)中起着非常重要的作用,通过函数中的各个参数控制着对计算精度、计算效率以及收敛速度的影响程度。为详细探讨权函数的作用,分析了常用权函数的曲线特征,得到了影响域半径等各参数对权重大小及分布的影响规律,并在数值算例的基础上进一步研究了它们对计算精度和计算效率的影响,确定出适用于EFGM的权函数。最后,提出弹性误差分析法,实现了对任意形式权函数合理性的判断以及权函数中各参数值的准确确定,并以几种权函数为例,验证了该方法的可行性。     

三辊联合穿轧工艺及变形区刚塑性有限元分析

三辊联合穿轧机将穿孔和轧管工序集于一体，实现一道次可获得各种精度的钢管生产新工艺，本文介绍了这种工艺的方法，对变形区的刚塑性进行了有限元分析。     

薄板冲压大变形起皱的局部无网格法数值模拟

以有限元理论及方法为基础的CAE技术在冲压工艺分析中发挥了巨大作用,解决了许多以前靠解析方法和实验无法深入研究的问题。但是由于单元网格带来的一些缺陷,在模拟形状、边界条件复杂的板料冲压过程时遇到了困难。文章针对有限元方法在板料冲压大变形起皱情况下数值模拟的不足,研究局部无网格法计算,即在发生起皱大变形区域采用无网格伽辽金方法,其他区域仍用有限元方法,有效地平衡了计算精度与计算效率的矛盾。通过算例分析效果很好,对于提高冲压CAE软件的实际应用能力有重要意义。     

等径角挤压工艺的无网格数值模拟研究

等径角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)工艺,是一种通过材料的剧烈塑性变形,获得大块超细晶材料的有效方法。采用无网格伽辽金法对等径角挤压工艺进行了数值模拟研究,分析了挤压过程中材料的流动规律,研究了模具圆心角、挤压件与模具间的摩擦状况对ECAP挤压效果的影响。随着模具圆心角的减小,挤压件的等效应变增大并且变得更加均匀,但是模具圆心角越小,挤压载荷越大,严重影响模具的使用寿命;摩擦状况对挤压件的等效应变的影响较小,对挤压载荷影响显著。无网格模拟分析结果与实验结果吻合良好。     

塑性成形工艺参数稳健优化设计方法

文章给出了一种适用于以尺寸和形状精度为控制对象的塑性成形工艺参数稳健优化设计方法。该方法针对塑性成形的尺寸和形状误差控制要求,根据稳健优化设计思想,以满意度或综合质量损失为目标,将成形工艺参数(包括变形参数和模具结构参数)作为可控因素,将材料的屈服强度、弹性模量以及摩擦系数等影响变形过程和制品质量的参数作为噪声因素,利用设计变量与综合质量损失之间的关系和实验数据,并通过回归分析方法,构建稳健优化问题的目标函数,从而将多目标优化问题简化为单目标优化问题。该方法在机械扩径工艺参数设计方面的应用结果表明,其优化效果好于非稳健优化设计方法。     

不同位移模式刚性挡墙被动土压力通用计算方法(英文)

刚性挡墙被动位移模式包括平移(T)、绕墙顶一点转动(RTT)、绕墙顶转动(RT)、绕墙底一点转动(RBT)和绕墙底转动(RB)。挡墙位移模式对刚性挡墙被动土压力分布有重要影响。这一点目前缺乏理论解析解,需要建立考虑位移模式影响的刚性挡墙被动土压力分析方法。为此,建立被动位移模式函数,提出土体由一系列弹簧和理想弹塑性体组成,沿挡墙任一点被动土压力与相应水平位移成线性关系假定,得到了不同位移模式刚性挡墙被动土压力的计算公式。研究结果表明,被动土压力合力与Coulomb被动土压力的计算结果相等,但是被动土压力分布与挡墙位移模式参数m密切相关,为土体深度z的二次函数。被动土压力合力作用点也与挡墙位移模式参数m密切相关。所得的被动土压力分布与试验结果吻合较好。所提的不同位移模式刚性挡墙被动土压力通用计算方法具有重要的理论分析价值。