板材多点成形技术研究综述

多点成形是一种先进的板材成形技术 ,吉林大学无模成形技术开发中心进行了大量的研究工作。本文介绍了该中心在板材多点成形设备、多点成形理论与实用技术等方面的研究成果     

板材多点成形过程数值模拟的研究

多点柔性成形是一种先进的板材成形技术。在多点成形过程中 ,板材的受力状态、变形特点、接触边界等与传统的冲压成形有很大的不同 ,商业软件不能有效地反应这些特点。本文给出了自主开发的板材多点成形过程数值模拟专用软件 (MPFORM)所采用的有关理论与公式 ,介绍了基于UL隐式格式的弹塑性大变形有限元方法、退化板壳有限元模型以及处理多点不连续接触边界的接触单元技术等 ,给出了球形面与马鞍面多点成形过程的MPFORM数值模拟结果     

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。     

金属薄板冲压成形数值模拟的并行计算

并行计算是提高金属板料冲压成形数值模拟分析的计算速度和求解能力的有效途径。本文对板料成形数值模拟分析的并行计算的区域分解方法、并行求解及各 CPU之间的通讯以及显式解法处理接触时的并行计算公式等做了逐一介绍 ,最后给出了应用实例以说明得到的效果。     

利用多点反复成形法减小回弹的研究

回弹是板材成形中不可避免的现象 ,在多点成形中 ,采用反复成形方法可以显著地减小回弹。本文探讨了反复成形法减小回弹的机理 ,并通过几种典型试件的反复成形实验 ,研究了反复成形次数对减小试件回弹的作用以及板材厚度对反复成形效果的影响。     

基于全量理论的金属体积成形多步数值模拟

运用一种基于全量理论的多步有限元方法计算分析了金属体积成形过程.该方法针对刚塑性不可压缩材料,在静力平衡条件下以约束变分原理通过最小化近似塑性势能进行有限元求解.多步模拟在各中间构形的虚拟滑动约束下沿变形路径进行分步迭代计算,考虑了接触和变形历史,能够快速模拟较复杂的体积成形问题.运用该方法对几个典型金属体积成形过程进行了正向一步和多步数值模拟,将计算结果与增量有限元法计算结果进行了比较.结果表明:在计算金属体积成形过程中,基于全量理论的多步有限元模拟能够在大大缩短计算时间的同时获得与增量法计算结果相比偏差小于10%的计算结果.     

FEM SIMULATION OF BIMETAL FORMING PROCESS BASED ON FRICTIONAL ELEMENT TECHNOLOGY

ＦＥＭＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＦＢＩＭＥＴＡＬＦＯＲＭＩＮＧＰＲＯＣＥＳＳＢＡＳＥＤＯＮＦＲＩＣＴＩＯＮＡＬＥＬＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＰｅｎｇＹｉｎｇｈｏｎｇ；ＷａｎｇＬｉｄｏｎｇ；ＬｉＸｉａｏｃｈｕｎ；ＲｕａｎＸｕｅｙｕ（Ｄｅｐｔａｒｔｍｅｎ...     

板料成形回弹模拟

本文阐述了板料成形数值模拟中回弹问题的研究历史和发展现状, 总结了回弹模拟的算法, 从成形过程模拟和回弹计算两方面系统分析了影响回弹模拟准确性和收敛性的主要因素及改进方向, 并进一步讨论了模具设计中回弹的补偿算法。     

板料成形回弹模拟

本文阐述了板料成形数值模拟中回弹问题的研究历史和发展现状, 总结了回弹模拟的算法, 从成形过程模拟和回弹计算两方面系统分析了影响回弹模拟准确性和收敛性的主要因素及改进方向, 并进一步讨论了模具设计中回弹的补偿算法。     

无网格方法及其在体积成形中的应用

应用有限元模拟体积成形时 ,由于坯料变形很大导致网格畸变 ,使得解题效率和计算精度大大降低。作为一种新兴的数值计算方法 ,无网格计算只需将求解域离散为独立的节点 ,因此适用于分析大变形问题 ,位移场利用节点值通过函数拟合得到 ,可以保证在整个求解域内连续 ,同时后处理计算具有简单和精度高的优点。本文简要介绍无网格方法的基本原理 ,包括位移场的逼近、泛函的积分及边界条件的处理 ,最后分析了圆柱体镦粗过程 ,通过与DEFORM2D结果的比较验证了此方法的可行性     

板料成形数值模拟进展

在给出板料成形的典型成形过程、物理过程与力学模型的基础上，评述了板料成形数值模拟的发展历史和最新进展，包括成形过程与成形缺陷模拟发展，常用材料模型与壳体模型，接触摩擦处理及汽车覆盖件成形应用，文末指出了该领域的发展趋势。     

板料成形接触摩擦过程的有限元模拟技术研究

本文在分析了板料成形过程接触摩擦问题特点的基础上 ,提出了接触搜索、界面滑动约束、法向接触力以及摩擦力计算等问题的有限元模拟算法 ,建立了板料成形过程接触摩擦问题的有限元模拟模型 ,最后通过数值算例与飞机蒙皮拉形模拟试验结果的比较 ,验证了此模型计算精度及数值稳定性良好。     

板料网格模型对薄板成形仿真计算结果的影响分析

本文以薄板冲压成形仿真中板料有限元网格模型为对象 ,研究了板料网格大小对仿真计算精度和计算效率的影响。以方形盒成形为例 ,分析了几种不同板料网格划分方案的仿真结果 ,并与 NUMISHEET 93的实验数据进行了对比 ,给出了进行薄板成形仿真时板料有限元网格模型的一般划分原则。并将结果应用于桑塔纳轿车车顶的成形仿真分析 ,实践证明本文所给出的这些建模原则是切实可行的。     

ANALYSIS OF THREE-DIMENSIONAL UPSETTING PROCESS BY THE RIGID-PLASTIC REPRODUCING KERNEL PARTICLE METHOD

A meshless approach, called the rigid-plastic reproducing kernel particle method （RKPM）, is presented for three-dimensional （3D） bulk metal forming simulation. The approach is a combination of RKPM with the flow theory of 3D rigid-plastic mechanics. For the treatments of essential boundary conditions and incompressibility constraint, the boundary singular kernel method and the modified penalty method are utilized, respectively. The arc-tangential friction model is employed to treat the contact conditions. The compression of rectangular blocks, a typical 3D upsetting operation, is analyzed for different friction conditions and the numerical results are compared with those obtained using commercial rigid-plastic FEM （finite element method） software Deform^3D. As results show, when handling 3D plastic deformations, the proposed approach eliminates the need of expensive meshing and remeshing procedures which are unavoidable in conventional FEM and can provide results that are in good agreement with finite element predictions.     

有限元法处理金属塑性成型过程的接触问题

用有限元法模拟金属塑性成型过程的难点之一是接触边界条件的处理 ,本文着重介绍了处理金属塑性成型过程中接触问题的一般方法 ,包括接触边界的搜索、接触力的计算及接触热传导的计算三方面内容。运用 ANSYS提供的接触单元 ,模拟了 Y型三辊轧制过程及钢轨矫直过程的接触状态 ,结果与实际相符     

金属塑性成形三维有限元模拟过程中修正触模节点位置的一种新方法

提出了动态边界条件处理中修正触模节点位置的一种新方法——初矢修正法 ,从而解决了金属塑性成形三维有限元模拟中由于离散的模具网格造成的“死锁”问题。采用三维刚粘塑性有限元法 ,考虑工模具间的摩擦 ,采用作者所提出的网格重划方法对畸变网格进行重新划分 ,对叶片的锻造过程进行了模拟分析。在模拟过程中的每一加载步 ,均采用本文提出的初矢修正法对触模节点位置进行修正。叶片锻造三维有限元模拟的顺利进行 ,验证了采用本文所提出的初矢修正法修正触模节点的位置 ,可以避免由于离散的模具网格造成的“死锁”。因此该方法不但可行 ,而且可靠。     

塑性有限元模拟技术的最新进展

本文综述了塑性有限元模拟技术的发展历史及在金属塑性加工领域中的最新进展，它包括基于不同材料本构关系的基本方程，动态边界接触问题的处理技术，网格重划技术等，并指出了该领域的发展趋势。     

板材多点成形工艺的数值模拟研究

本文简要介绍了多点成形的基本原理,并应用有限元方法针对多点模具成形与多点压机成形两种工艺对压痕、起皱等缺陷及回弹的不同影响进行了数值模拟研究,同时对多点模具成形过程中起皱现象的发生进行了实验验证。另外,为了更好地抑制回弹,提出了利用多点压机成形方式围绕目标形状反复成形的方法,并进行了数值模拟。结果表明,多点压机成形比多点模具成形可以更好地抑制压痕、起皱及回弹的发生,最有效地发挥了多点成形的柔性特征     

用有限元逆算法计算板料成形毛坯形状和应变分布

针对传统的毛坯展开方法所存在的问题 ,本文采用形变理论并利用理想形变的假设 ,导出用于板料成形设计的逆算法。理想形变假设认为变形是在整体塑性功取得相对极值的条件下得到的 ,文中给出了理想形变的数学公式和有限元表达。将此数值方法的结果与实验数据对照 ,得到了满意的结果     

用动态显式有限元法对板材成形进行计算机模拟

介绍了动态显式有限元法的原理和特点 ,总结讨论了国际现有各种商用有限元软件的情况。采用显式有限元软件 L S- DYNA3D对板材零件冲压过程进行计算机模拟分析 ,预测冲压过程中可能出现的各种工艺缺陷 ,例如坯料的起皱、局部减薄和破裂 ,并以模拟结果为依据提出改进模具和工艺参数的办法 ,优化工艺参数 ,可以减少调试和修模的次数 ,以此实现降低模具费用、缩短制模时间、提高产品成品率和材料利用率 ,最终达到减少产品成本的目的。