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.     

板料拉延成形的数值模拟与网格试验法

为了对板料拉延进行缺陷预测,在分析板料成形数值模拟和网格试验技术的基础上,采用数值模拟进行拉延成形分析,以及网格试验法进行成形缺陷成因判断,并将两者综合应用进行拉延成形缺陷预测和工艺优化的实例中.     

数值模拟技术在金属成形过程中的应用

金属成形过程非常复杂,不能像常规机械设计那样进行比较精确的设计计算.现代制造业对塑性成形工艺分析和模具设计方面的高要求使得数值模拟技术在这一领域得到了广泛的应用.通过在计算机上描述整个挤压成形过程,计算分析成形过程中影响较大的一些因素,通过逐步修改逼近过程,以检查模具设计是否合理,以避免起皱、充填不满、自由边变形不合要求等缺陷.通过图象终端对分析结果及影响因素进行反复修改,以趋近最佳结果.最终达到代替或部分代替试验工作,提高设计效率和产品质量,节约资源以及人力、物力的目的.     

板料成形数值模拟有限元求解策略

正确选择板料成形数值模拟有限元方程的时间积分方法是成形模拟成功与否的关键技术之一。本文阐述了板料成形数值模拟有限元求解方法的三种格式，即静力隐式算法、动力显式算法和静力显式算法，并对这三种求解格式进行了论述和比较。在此基础上，探讨了在板料成形模拟中如何选择有限元算法进行可靠、高效的有限元分析。     

薄板成形数值模拟的一种有效单元模型

将离散Ｋｉｒｃｈｈｏｆ理论（ＤＫＴ）平板弯曲单元和薄膜单元的组合模型引入到弹塑性有限变形的虚功率增率型原理中。采用Ｈｉｌ（１９７９）厚向各向异性屈服函数，模拟了韧性金属板材液压胀形过程的分叉失稳以及后继变形局部化的演化过程。与实验结果比较表明所建立的薄板成形有限元模型是有效的     

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。     

基于热力耦合的反挤压三维数值模拟

采用三维刚塑性有限元法,对钟形罩反挤压成形过程进行了热力耦合数值模拟,给出了金属塑性流动模式和应变及温度分布,并分析了成形物理场分布与变形外部条件之间的关系.成形实验显示模拟计算与实验结果相当一致.     

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.     

基于有限元数值模拟的板料成型接触分析

根据板料成型过程中模具的运动特点和它与板料的相互关系，建立了接触问题的虚功方程和接触单元技术，并对板料成型数值模拟中的接触点模型、接触边界模型、接触力计算模型和摩擦模型等问题进行了详细分析．最后用一个实例进行了验证。     

用大变形壳元数值模拟薄钣的深冲成形

开发了大变形弹塑性壳单元有限元程序.为了改进增量计算的收敛性,程序中采用C¹连续的几何非线性——材料非线性三角形浅壳单元.为了有效计算广泛存在于薄板成形过程中的接触问题,提出了混合半道解法有限元解法计算接触问题.并给出了若干计算结果,验证了计算方法的有效性.     

金属体积成形过程三维刚塑性有限元模拟系统

本文论述了金属体积成形过程三维刚塑性有限元模拟分析系统的结构和程序实现，开发了相应的三维刚塑性有限元模拟软件，并以直齿圆柱齿轮精锻过程为研究对象，对金属体积成形过程进行了三维刚塑性有限元模拟，结果表明该软件系统是可靠的。     

基于双展开平面映射法的板料成形多步快速模拟

初始解的确定是板料冲压成形有限元快速分析中的一个重要环节,初始解的好坏严重影响分析计算的速度以及求解的收敛性。文章在总结前人研究成果的基础上提出一种新的网格映射方法——"双展开平面映射法"快速获得中间构型初始解。在此基础上,将上述方法用于板料成形的多步快速模拟,试算表明所提方法正确、有效,为板料成形多步快速模拟中的中间构型准确建立奠定了重要基础。     

金属塑性成形过程的时域区段划分

为了解决三维体积成形有限元数值模拟所面临的技术困难，模型元方法从方法学与工程塑性理论方面找到一种解决问题的途径。为使在复杂的三维体积成形过程中能清晰地划分出不同的模型单元，并使每个模型单元均有较准确的理论模型与之相对应，在划分模型单元前必须对金属塑性成形过程在时域上划分出不同的时域区段。文中讨论了金属塑性变形过程时域区段划分的原理与方法，并对几种主要的金属塑性成形过程进行时域区段的划分。     

脉冲电流频率对电磁成形板料变形高度的影响

用ANSYS/LS-DYNA对平板件电磁成形进行了有限元分析,其中成形载荷简化为正弦载荷,载荷沿板料径向也是正弦变化。在载荷幅值相同的情况下,对各向同性薄板材料进行了不同加载时间的分析,结果表明:随加载时间的增大,板料的最大变形高度先是增大,然后减小,当加载时间增大到一定程度时,板料的最终变形程度差别不大。通过推导加载时间与脉冲电流频率的关系,得出了脉冲电流频率对板料变形高度的影响:随脉冲电流频率的减小,板料的最大变形高度先是增大,然后减小,当脉冲电流频率减小到一定程度时,板料的最终变形程度差别不大。     

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     

板料拉深成形过程数值模拟中单元的选择

板料拉深数值模拟的效率和精度与单元的选择有很大关系。 ANSYS中基于单元公式的不同提供了大量的单元 ,在介绍壳单元和实体单元的基础上 ,提出了用 SHEL L93和 VISCO10 7两种单元来模拟板料拉深成形过程 ,并对其模拟结果进行了分析。     

用于多点成形数值模拟的LS-DYNA二次开发软件

针对利用商用软件LS DYNA建立板材多点成形有限元模型的复杂性 ,运用VISUALC ++6 .0进行了LS DYNA的二次开发。应用开发的软件建立了 3种不同形状零件多点成形数值模拟的有限元模型 ,并进行了有限元分析。经过实践证明 ,二次开发的软件能给出比较准确的有限元模型 ,软件的通用性好 ,使用方便。     

板料折弯过程的有限元分析

主要对板料折弯过程进行了有限元分析与计算，阐述了有限元分析板料折弯的一般性方法中的4个值得注意的方面，并义将计算结果与试验结果进行了对照比较分析。     

金属板材分层渐进成形机理的研究

介绍一种采用快速原型制造原理的金属板材分层渐进成形技术，研究金属板材分层渐进成形工艺的成形机理，通过建立渐进成形的变形模型，详细分析变形过程中受力的情况及成形过程，为金属板材分层渐进成形工艺的实际应用提供了理论依据。     

动力显式算法在汽车覆盖件成形过程有限元模拟中的应用

论述了汽车覆盖件成形过程有限元模拟的动力显式算法．详细分析了动力显式算法中虚功方程的空间域有限元离散方法和有限元方程的时间域中心差分离散方法．分别采用LS-DYNA3D和ABAQUS对江铃五十铃汽车有限公司J116车门和匹卡车第一横梁进行了显式算法的有限元数值模拟．算例表明：动力显式算法可以获得比较满意的结果。