塑性成形过程三维刚塑性有限元模拟软件开发

刚塑性有限元法是模拟塑性成形过程的有效手段。本文介绍了自行开发的三维刚塑性有限元模拟软件的主要功能，通过对给定算例的模拟计算与实验验证，检验了软件的可靠性与适用性。     

刚粘塑性有限元软件TFORM2及其应用

刚粘塑性有限元法是模拟塑性成形过程的有力手段，本文介绍了二维刚粘塑性软件ＴＦＯＲＭ２的功能，讨论了软件的主要理论和实施技术。该软件可在微机上运行，具有通用性强，前后处理功能丰富和模拟精度较高等特点。     

刚塑性有限元法中的罚因子的选取

刚塑性有限元方法增量步长大,计算效率高,在金属塑性加工领域已得到越来越广泛的应用。罚函数法是刚塑性有限元中处理体积不变条件的常用方法。研究了罚函数法中罚因子对刚塑笥有限元法计算精度和计算效率的影响,得出在几种典型应力－应变模式下理想罚因子的选取方法,从布有助于更好的运用刚塑性有限元法模拟金属塑性加工过程。     

混合硬化弹黏塑性边界元灵敏度分析

提出了基于一致切线算子概念的混合硬化弹黏塑性边界元法．该方法根据Perzyna弹黏塑性本构关
系，基于混合硬化模型，采用隐式欧拉计算格式，得出了两种常用流动函数下弹黏塑性的径向返回算法
和一致切线算子．利用直接微分方法，建立了灵敏度分析的边界元增量方程，同时还导出了混合硬化模
型应力径向返回的弹黏塑性灵敏度公式．算例和分析结果表明，不同黏塑性流动参数下所得的结果与利
用ANSYS有限元求解的差分法结果一致，弹性和弹塑性是弹黏塑性的两种极限情况．     

杯—杯型复合挤压的有限元模拟

杯杯型复合挤压的有限元模拟范建文①吴诗②李淼泉③杯—杯型复合挤压在生产中已得到广泛应用［１］。目前的工艺设计主要依据试验数据和图表。［２］采用上限法分析了这类挤压过程。近年来，有限元法在塑性加工中逐步得到应用，成为目前塑性加工数值分析的主要方法。［...     

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。     

超塑自由胀形中空穴发展过程的有限元模拟

将Ｈｉｌｌ的正变异性屈服方程与修正的Ｇｕｒｓｏｎ多孔韧性材料的粘塑性势有机地结合起来，建立了超塑成形中材料内部空穴体积分数的累积增大模型，按此模型采用刚粘塑性有限元法模拟了超塑自由胀形中空穴的发展过程，并对模拟结果进行了实验验证。     

利用上限元法研究轴对称镦粗工艺的局限性

通过对不同摩擦条件下轴对称镦粗的变形分析,研究了赋值方案和单元划分数对上限元解的影响,试探了利用上限元技术分析应力应变状态的可能性。研究表明,上限元法的应用范围大体上与上限法相同。     

模拟加工成型的稳态化混合有限元分析

近年来有限元方法应用于模拟加工成型过程的研究取得了较大的发展。稳态化混舍有限元法由于避免了伽辽金有限元方法存在的问题，引起越来越多学者的重视。首先使用罚因子将材料的体积近似不可压缩性或不可压缩性条件引入有限元基本平衡方程，针对Anand粘塑性材料模型争超塑性材料模型，导出了压力-位移(速度)稳态化混舍有限元方程，给出了各种材料模型的有效粘度表达式，找出它与等效应变速率之间的关系，算例的结果与ANSYS有限元分析软件进行比较；验证了结果的可靠性。     

弹性力学边界元法计算中的数据存取技术

在弹性力学边界元法的程序计算中 ,通常要预先占用上限内存量以保证在此数量范围内的计算数据的随时存取 .这种方法的缺点是降低了系统内存资源的利用率 ,限制了计算程序的灵活性 .本文采用基于 C++语言描述的面向对象数据结构 ,应用于弹性力学边界元计算程序中 ,实现了数据的实时伸缩存取 ,避免了预占内存 ,并给出了 2个计算实例 .本文阐述的方法也适于在有限元法计算中的数据存取     

Model-element Analytic Method for Plastic Forming of Material

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＲｅｃｅｎｔｌｙ ,ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｄｅｖｅｌｏｐａｎａｌｙｔｉｃｍｅｔｈｏｄｓｔｏｃｏｍｂｉｎｅｓｐｅｃｉａｌｉｚｅｄｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｉｅｓｗｉｔｈｅｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ .Ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｈａｓｎｏｔｏｎｌｙｐｒｏｍｐｔｅｄｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｅｃｈ ｎｏｌｏｇｙｉｎｍｅｃｈａｎｉｃｓ ,ｂｕｔａｌｓｏｓｏｌｖｅｄａｌｏｔｏｆｉｓｓｕｅｓｉｎｏｔｈ …     

叶片精锻三维刚粘塑性有限元模拟系统的研究

叶片精锻是叶片锻造的发展趋势，但由于叶片形状复杂，所用材料难变形，实际生产中不得不进行反复试制，造成很大浪费。计算机技术的飞速发展，使得采用三维有限元数值模拟技术模拟叶片精锻过程成为可能。为此，在解决三维有限元模拟关键技术问题的基础上，自行开发了面向叶片精锻过程的三维刚粘塑性有限元模拟分析系统3D—PFS。系统的可靠性得到了以塑泥为模拟材料的物理模拟试验的验证。对不同类型叶片精锻过程的进一步模拟分析，结果表明：3D—PFS是模拟分析叶片精锻过程可靠的工具。该研究对提高叶片锻造工艺的研究水平及发展叶片精锻理论具有重要意义。     

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。     

土体循环塑性模型的动力有限元分析

在简要介绍基于广义塑性力学的土体次加载面循环塑性模型与土体动力有限元分析原理与计算方法的基础上，将循环塑性模型的本构方程结合进土体的动力平衡方程中，用无条件稳定的隐式积分(Newmark)法求解动力方程，建立了基于循环塑性模型的土体有限元动力分析方法；编制了相应的弹塑性动力有限元程序，程序用FORTRAN语言编写，采用模块结构，可求解连续介质在平面应力、平面应变和轴对称情况下的动力反应问题；最后利用所编程序对水平自由场地的饱和沙层在基岩加速度作用下的动力响应问题进行计算分析。通过对孔隙水压力发展时程、加速度响应时程与剪应力响应时程等计算结果的分析比较，初步验证了模型与程序用于实际计算的可行性和可靠性。     

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.     

波前法在大型塑性成形有限元模拟中的应用

开发了用FORTRAN语言实现的波前法求解有限元线性化方程组的完整系统，并应用在形状复杂的带阻尼台叶片的精锻过程的三维有限元分析中对其进行了考核。结果表明，波前法在求解大型线性化方程组方面有着很大的优越性；所开发的系统主要适用于塑性加工过程大型三维有限元的高效率、高精度模拟分析。     

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。     

连续辊弯成形过程模拟研究

以现场典型产品为研究对象,模拟板带连续冷弯成形过程,基于有限元分析软件,开发冷弯成形过程仿真软件。ANSYS-LSDYNA显式动力学非线性模拟结果表明,冷弯成形过程第一部分型钢等效应力模拟平均值与实验值吻合,弯角变形区塑性等效应变随道次变化情况模拟结果表明,中间道次变形分配欠均匀,辊花工艺尚需优化。     

二维弹-塑性问题的一个质量集中有限元格式的收敛性证明

弹—塑性问题是结构力学研究中最常见、最重要的一类问题 .有限元方法具有网格剖分灵活 ,适用区域广泛 ,易于处理第二和第三类边值问题 ,计算精度高等诸多优点 ,已成为现代数值求解各类偏微分方程的重要方法之一 .对二维弹—塑性问题 ,利用质量集中法 ,构造了一个全离散有限元计算格式 ,并证明了在适当的条件下 ,此格式是收敛的