罚函数有限元法模拟塑性变形的收敛性分析

罚函数有限元法在模拟金属塑性变形时,若初始速度场选择不当或有些参数选择不当,容易导致病态,应用时有一定的困难。其实质就是收敛性难于处理。罚因子α,刚塑性区分界常数(?)_0对收敛性影响较大。这些参数无论是应用经验值,还是数值试算都有其局限性。本文从罚函数刚粘塑性有限元方程出发,从数学上分析了其收敛性、原因及解决办法;从力学意义上作进一步分析,导出了选择罚函数因子α,刚塑性分界区常数(?)_0的参考公式,数值计算表明应用效果较好。     

复杂变形过程刚粘塑性有限元模拟的快速算法

基于加快刚塑性有限无法迭代收敛的三次因子法原理，首次建立了在刚粘塑性有限元迭代计算中确定减速因子的公式，并结合进退搜索法的优点，提出了改进的三次因子快速算法。并将该方法应用于自主开发的叶片三维刚粘塑性有限元模拟系统。计算结果表明，这种方法可以比原三次因子法更明显地改善迭代的计算速度和提高收敛的稳定性。     

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。     

管材无模拉伸力能参数刚塑性有限元分析

采用刚塑性有限元法对管材无模拉伸时变形力进行了理论解析．变形力有限元计算值与实验结果相吻合,相对误差小于１３％ ．     

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。     

刚塑性有限元分析时计算节点应变值的新方法

本文提出了一种用于刚塑性有限元分析时计算节点应变值的新方法，该方法不仅计算效率高，还能保证一定的计算精度。     

一种求解结构塑性极限载荷下限的无搜索迭代算法

根据经典极限分析理论的下限定理，提出了一种求解极限载荷下限因子的数学规划有限元迭代算法。采用罚函数法引入塑性屈服条件，证明了该算法的收敛性。编制了相应的有限元程序，并进行了算例考核，结果表明该算法得到的下限解是合理的和有效的。     

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。     

上机盖模锻过程的数值模拟

采用三维刚塑性有限元法对上机盖模锻过程进行了数值模拟,得到了各主变形场量的分布及金属流动规律,为合理地确定了机盖模锻工艺方案提供了依据。     

热力耦合刚粘塑性有限元模拟技术的研究

热锻过程中温度和变形相互之间的影响是非常显著的。以刚粘塑性有限元法和热力耦合模拟热锻过程的基本原理为基础开发了一套有限元模拟软件，对模拟中存在的初始速度场、收敛准则和摩擦条件等关键问题提出了有效解决办法，并以镦粗为例进行了模拟。     

材料模型对金属成形过程模拟效率及精度的影响

采用不同的材料模型（刚粘塑性、大变形弹塑性）及大变形弹塑性热力耦合方法,对两类零件的成形过程进行了有限元模拟,并对有限元模拟效率及精度进行了分析研究,提出了一般性的有限元模型选用准则。     

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。     

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 tradi- tional 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(MB 15)sheet superplastic ten- sion 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 demon- strate the performance of mesh free method.     

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.     

Numerical simulation on the process of multi-point forming for tube

To apply the multi-point forming technology to the field of tube processing,the process of multi-point forming for tube is studied.Numerical simulation for the process of multi-point forming for tube is achieved by using elastic-plastic FEM in ABAQUS.During simulation,reasonable coefficient of mass scaling and friction model of penalty function are used.The influence of several major technological parameters on the process is analyzed.When the tube diameter is 60 mm and the forming curvature radius is 1000 mm,the distortion rate of cross-section and the absolute forming error gradually decrease with the increasing of tube wall thickness;However,when the tube wall thickness is constant,the smaller the curvature radius,the larger the distortion rate of cross-section,but as to forming part,its absolute forming error becomes smaller.     

惩罚函数法在遗传算法处理约束问题中的应用

主要研究惩罚函数法在遗传算法中的应用。将传统优化方法中的惩罚函数法与遗传算法相结合，研究了三种不同的惩罚函数法在遗传算法中的实现和应用，编制了计算程序。通过对连续变量无约束优化、连续变量约束优化和离散变量约束优化等典型优化问题的计算分析，将三种惩罚函数方法进行了比较，指出了它们的特点及选用原则。同时，对遗传算法中各种算子的不同形式也进行了研究和比较，得出了一些有意义的结论。     

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。     

塑性加工中的一种广义有限元方法

目前的塑性加工三维有限元分析软件存在着不能直接进行优化设计的关键问题，严重制约了这些软件的应用效果。为解决此问题，比较分析了有限元法和上限元法的优、缺点，它们的缺点必须用含有更具体的专业基础理论的单元分析法才能克服，因而提出塑性加工的模型元分析法。初步说明模型元分析法的基本原理、解题思路，以及模型元分析法与有限元法、上限元法在同一环境中的互补关系，证明模型元分析法的适用性。指出模型元分析法是实现塑性加工分析软件智能化与优化设计功能的可行方法。     

弹塑性体的理想变形

将刚塑性材料的理想变形理论扩展到弹塑性材料的理想变形。使用变形梯度的乘积分解理论，论证了弹塑性理想变形的条件，讨论的材料限于具有光滑凸屈服面的弹塑性体，并假定变形过程均匀。这一理论在成形过程的计算机模拟和毛料设计中有较好的应用前景。     

求解不等式约束极大极小值问题的罚函数方法

构造一个新的简单精确光滑罚函数来求解含不等式约束极大极小值问题。首先通过添加一个变量,将含不等式约束的极大极小值问题转化为与之等价的连续约束优化问题,然后利用新的简单精确光滑罚函数,对等价的连续约束优化问题进行求解。在扩展的MF约束规范条件下,可以证明：当罚参数充分大时,无约束优化问题的局部极小点也是原极大极小值问题的局部极小点。算例结果表明,给出的罚函数方法可有效地求解含不等式约束的极大极小值问题。