Meshfree Method Numerical Simulation of Sheet Metal Forming Process

Metal forming plays an important role in manufacturing industry and is widely applied in industries. The traditional finite element method (FEM) numerical simulation is commonly used to predict metal forming process. Conventional finite element analysis of metal forming processes often breaks down due to severe mesh distortion, therefore time-consuming remeshing is necessary. Meshfree methods have been developed since 1977 and can avoid this problem. This new generation of computational methods reduces time-consuming model generation and refinement effort, and its shape function has higher order connectivity than FEM's. In this paper the velocity shape functions are developed from a reproducing kernel approximation that satisfies consistency conditions and is used to analyze metal tension rigid viscoplastic deforming and Magnesium Alloy (MB15) sheet superplastic tension forming. A meshfree method metal forming modeling program is set up, the partition of unity method is used to compute the integrations in weak form equations and penalty method is used to impose the essential boundary condition exactly. Metal forming examples, such as sheet metal superplastic tension forming and metal rigid viscoplastic tension forming, are analyzed to demonstrate the performance of meshfree method.     

超塑约束胀形贴模过程及厚度分布的FEM模拟

采用大变形刚粘塑性有限元法．成功地模拟了圆板料向轴对称锥形凹模内超塑约束胀形时，胀形件贴模过程。提出了简便摩擦处理方法．给出了保证计算过程稳定性的处理方法。     

有限元网格划分技术研究

以有限元方法为代表的数值模拟可以形象地描述金属在成形过程中的流动行为,提供变形体模具在成形过程中各种物理学场量的分布及变化规律,从而为模具设计提供依据。较系统地论述了有限元中几种网格划分技术,分析了各种网种生成方法的优缺点,并展望有限元网格划分发展趋势。     

板料成形模拟中三维构型网格节点的运动控制

基于塑性形变理论的有限元法在板料成形快速模拟中得到了越来越广泛的应用,三维空间构型网格节点的运动控制已经成为了其中一个关键问题.在理想成形理论的基础上,提出了板料成形正向有限元法;针对零件网格节点在三维空间滑移约束面上的运动控制问题,采用三套坐标系与两种坐标转换的策略,基于节点局部坐标系建立正向有限元控制方程,然后进行Newton-Raphson迭代求解;分别运用自主开发的逆向与正向有限元程序,对一个不规则盒形件的拉深成形进行模拟.结果表明,采用三套坐标系与两种坐标转换的策略,实现了正向有限元法在板料成形快速模拟中的应用;相对于逆向有限元法,正向有限元法能够更加有效地预测零件的成形性能与外形.     

韧性断裂准则在板料成形中应用研究进展

对板料成形中的成形极限应力图、最大变薄率、成形极限图以及韧性断裂准则等预测成形极限的方法进行了综述和分析,提出了利用韧性断裂准则能够较好地预测塑性差的板料成形极限,而且还能考虑应变路径的变化.利用有限元方法模拟时,韧性断裂准则既可以运用到完全耦合的弹塑性损伤模型的增量方法中,也可以运用到一步有限元逆算法中.指出了为准确地预测成形极限,除了提高有限元模拟精度外,应找到一种本质地反映材料性能的准则.     

确定板材塑性本构产参数的神经网络方法研究

在分析传统单向拉伸实验的缺点的基础上,提出了一种应用神经网络、有限元模拟和实验相结合的板材塑性参数的识别模型。采用了具有双向应力 板料拉伸试件,利用BP的神经网络实现试件拉伸变形过程中载荷,位移曲线与材料性能参数之间的映射关系,从而可以得到双向应力状态和大变形条件下的材料参数。研究中对08Al、LY12M两种材料进行了实验验证。     

Simulation and Analysis of Ring Compression Using RP/RVP Meshless Method

1 Introduction Modeling and simulation by numerical computationtechnology,suchasthefinite element and boundary ele-ment methods ,play more and more i mportant roles in the field of product design and manufacture . These nu-merical assistances convert traditional processing to the digital manufacture way. However ,these mesh-basedcomputation approaches always meet puzzles of severe mesh distortion anditerative remeshinginlarge deforma-tion problems . Meshless methods[1]discard the dependence on…     

薄板成形模拟中切边回弹算法

为实现薄板成形切边回弹有限元数值模拟,基于冲压成形性分析软件KMAS平台,建立了切边回弹算法。该算法首先采用切边单元自适应模板实现了切边区域网格重构,然后以形函数插值的方式实现了新旧网格变形场量的映射,最后建立简化的线弹性卸载模型,基于静态隐式算法,预测切边回弹的影响。对于NUMISHEET2005提供的国际标准测试零件(某汽车底板横梁拉延件)的切边回弹数值模拟,结果与实验结果基本一致,验证了算法的有效性。     

金属板料二次成型的有限元分析

为了实现同台压力机加工多品种、多型号的板料,大型板料的成型采用同机分步成型,通过采用板料成型动力显式有限元模拟,采用四节点退化壳单元对板料进行离散化,利用中心差分法离散时间域,建立动力显式计算格式,采用罚函数法和修正库仑定理计算接触力和摩擦力.对二次成形过程,建立有限元分析计算模型,通过Dynaform软件仿真得出同机分步成形法的可行性.     

基于八叉树的六面体网格自动生成算法

有限元网格生成是工程科学与计算科学的交叉研究领域,有限元分析的发展方向之一是三维六面体网格的生成.对于这个问题,许多研究人员已经提出很多方法.然而,可靠的自动六面体网格生成软件目前尚未开发.在介绍栅格法的基础上提出自动六面体网格剖分算法.基于八叉树算法和由内向外栅格法的这种剖分算法分为4步,分别是实体模型的建立和加密点的生成,利用八叉树算法生成原始六面体网格,利用奇偶法删除不需要的单元从而生成核心六面体网格,六面体网格拟合到实体模型表面.实验表明,该算法可以应用到各种工程问题的网格生成.     

热锻中的变形-传热耦合刚塑性有限元模型的建立

介绍了采用刚塑性有限元法热力耦合模拟热锻过程的基本原理 ,导出了以节点速度增量和温度为基本未知量的热力耦合方程组 ,并给出了求解该方程组的两种方法     

金属塑性成形有限元六面体网格自动生成方法及优化技术

工程数值模拟技术中三维有限元网格划分方法是目前研究的热点问题之一 ,特别是三维六面体网格自动生成技术对于工程计算精度影响重大 .着重介绍了在金属塑性成形仿真技术中现有的六面体网格自动生成主要方法和三维网格优化技术 ,并对采用六面体网格的优点和未来发展的趋势作了简要的说明 .总结说明 ,三维复杂域六面体网格自动生成技术是实现全自动有限元网格划分的必由之路     

网状可展开天线经编金属丝网的力学性能分析

经编金属丝网是研制金属网状可展开天线的关键材料,其力学性能直接影响天线的力学和电性能,为了研究经编金属丝网的力学特性,基于线圈的几何模型,建立了网眼式经编金属丝网的三维几何模型,并采用有限元法实现了含接触问题的金属丝网静力学分析．首先,根据线圈的三维几何经验模型定义线圈形状的型值点,利用非均匀有理B样条曲线拟合得到线圈的几何模型和丝网的最小重复结构,从而得到丝网的几何模型; 其次,基于增广拉格朗日乘子法,将黏结接触状态的约束方程引入丝网的势能泛函中,建立了考虑接触问题的增量有限元求解方程,进而实现了丝网的力学性能分析;最后,通过对比丝网双向拉伸仿真与实验的数据,证明了该力学分析方法的有效性．     

薄板成形有限元数值模拟计算的关键技术

针对金属板料的成形特点，论述了板材成形的有限元仿真技术及其研究进展，并应用非线性有限元分析软件ANSYS对薄板的成形进行了仿真计算，验证了非线性有限元方法在板料成形分析过程中应用的可行性及有效性。     

基于理想成形理论的板料设计

将基于理想成形理论的板料设计方法推广到一般的各向同性硬化的弹塑性材料。从理想成形的必要条件出发,推导了包括弹塑性理想成形的本构关系在内的有关板料设计公式。推导了线性三角形薄膜单元的变形运动学关系,采用线性三角薄膜元的有限元素法计算了一个弹塑性材料的轴对称拉深实例,并和刚塑性材料的计算结果以及边界元的计算结果进行了对比。结果表明,使用本文的方法可以取得较为精确的板料展开尺寸。该方法具有快速、准确以及实用面广的优点。     

ZK60镁合金棒材挤压过程有限元分析

采用刚粘塑性有限元理论,分别用2mm/s、3mm/s、4mm/s、5mm/s的挤压速度,对ZK60镁合金棒材的挤压过程进行了数值模拟,观察棒材挤压过程中金属流动情况,并分析了挤压变形时工件内部的温度变化情况,以及应力、应变分布规律.以模拟出的挤压件流出模孔时等效应力应变的分布规律,确定该棒材挤压的最佳工艺参数.     

一种高性能二维有限元网格剖分软件

在通用有限元软件中,网格自动剖分是一个必不可少的重要组成部分。作者基于改进的 Delaunay剖分算法,研制了一种高性能二维有限元三角形网格剖分软件 TRIANG2D。在研制过程中,作者改进了利用加权平分法设置内部节点的方法;提出了两种单元形状修正措施;利用插值法解决了任意曲线边界场域的剖分问题。TRIANG2D 适用于任意复杂的平面场域,具有通用性强、输入数据少、使用方便的特点和剖分网格疏密连续过渡、单元形状理想等优点。     

薄板单向拉伸与双向拉伸应力应变关系分析

本文对金属薄板在单向拉伸和双向拉伸状态下的应力应变关系进行了理论和实验研究，给出了两种应力状态下所得ｎ值的相关性，分析了其预报成形极限的适用性，将研究材料在单向及双向拉伸试验中所获应力应变关系用于拉延成形的过程分析和极限成形参数计算，结果表明，单向拉伸时的应力应变关系用分析拉延成形过程更为符合实验结果。     

基于三角形膜单元的钣金成形有限元逆算法

以三角形膜单元为基础,推导了精度较高的有限元逆算法.算法中考虑了摩擦、压边力、拉延筋等实际工艺条件,并实现了计算机程序.利用此程序可以计算出与冲压件相对应的毛坯的展开形状,冲压件最终的应力、应变分布和厚度变化率等信息.本文以锥形盆为例,验证了根据有限元逆算法设计的毛料展开程序在毛料展开中的有效性和精确性.实例分析表明在工程允许精度范围内,有限元逆算法可对板料成形工艺方案进行快速评价,优化冲压工艺参数,是一种有效的钣金展开算法.     

平面八节点有限元网格生成的位移向量法

在曲边图形的有限元计算中,为了保证计算精度及减小计算规模,提出了一种生成八节点四边形单元的位移向量法,以比例渐变的方式综合考虑了四边形各曲边的格栅点对中间各对应点的影响.为了避免出现奇异性单元,在划分的过程中灵活地应用了比例划分.利用开发的VB和FORTRAN程序对一些模型进行了前处理网格划分和有限元数值计算,结果表明：该方法能简单、快速地生成有限元网格,并且数值结果与解析解良好吻合.