基于全量理论的体积成形快速模拟算法研究

基于全量理论,提出一种新的体积成形快速有限元模拟方法。该方法采用刚塑性本构模型,以罚函数处理体积不可压缩条件,考虑几何非线性问题,以简化的等效形式处理外力边界条件。基于约束变分原理,推导出全量有限元计算方程。运用该方法对镦粗成形过程进行了一步正向模拟,得到了坯料内部的应变场和应力场,并且与增量有限元方法计算结果进行了比较。结果表明,该方法计算结果可靠,计算效率显著提高。     

金属塑性成形有限元模拟中材料体积变化

金属塑性成形的一个基本条件就是体积不变,但有限元模拟过程中又必然存在体积变化,从而影响了模拟精度和模拟结果。分析讨论了影响材料体积变化的三个主要因素：有限元网格变形及网格重划、增量步长、惩罚因子,并给出了相应的控制方法。     

金属波纹管内旋压增量成形过程材料变形特性研究

将增量成形技术与管旋压成形工艺相结合,进行金属波纹管内旋压增量成形。为了获得成形区域材料的变化规律,建立基于ABAQUS/Explicit的金属波纹管内旋压增量成形有限元模型,分析了成形过程中材料的厚度减薄和扭转变化特点。搭建了管内旋压增量成形实验平台,进行增量成形金属波纹管实验,沿厚度方向测量管件成形区域管壁厚度变化分布,对获得的厚度变化进行数据分析,验证有限元数值模型和理论计算结果的正确性,并通过重复进行增量成形多个波纹实验,验证了成形工艺的可靠性。通过分析管壁变形区材料表面微观组织变化规律表明:圆弧过渡区和斜面拉伸区材料的塑性应变大,在该区域管壁容易发生过度减薄和断裂,从而影响成形质量和精度。     

有限体积法模拟铝型材挤压成形过程

研究了有限体积法模拟金属塑性成形的基本理论和关键技术，得到了适用于塑性成形的有限体积控制方程，给出了模拟过程中有限体积网格体系的建立、成形过程中金属流动的跟踪描述和时间增量步长的确定等技术处理方法。然后采用该数值模拟方法，对铝合金门窗型材的挤压成形过程进行了仿真。详细地分析了该零件在挤压成形过程中金属的流动情况，给出了成形各阶段等效应变、温度和速度等物理场量的分布情况以及整个成形过程中模具载荷／行程曲线的变化情况。研究结果证明有限体积法是一种行之有效的铝型材挤压数值模拟方法，它可以为铝型材新产品的开发设计提供理论指导。     

航空导管扩口成形快速模拟研究

针对增量法模拟导管扩口成形计算时间长和前处理操作相对繁琐的问题,基于一步成形法自主开发导管扩口成形快速模拟程序.该程序采用三角形单元划分管坯网格,提出法向投影法将管坯节点投影至预设的模面网格上获得扩口导管初始解,并通过网格光顺算法提高初始解精度.经塑性全量理论的迭代方法获取了扩口导管尺寸,并快速计算出了管件的厚度和应变...     

三维有限元模拟技术在金属塑性成形中的应用

金属塑性成形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程，有限元法是用于金属成形过程模拟中一种有效的数值计算方法。本文概括地介绍了弹塑性、弹粘塑性、刚塑性、刚粘塑性四种有限元法，系统地讨论了有限元模拟中的关键技术，即几何模型的建立、单元类型的选择、网恪的划分与重划分、接触和摩擦问题等技术，并结合实例说明了三维有限元模拟在金属塑性成形领域中的具体应用。最后，基于现存问题提出了自己的见解。     

基于金属刚塑性/刚粘塑性不可压缩材料的无网格RKPM法

文章将刚塑性/刚粘塑性流动理论与再生核质点方法(RKPM)相结合,提出了基于刚塑性/刚粘塑性不可压缩材料的无网格RKPM法,进一步拓展了无网格RKPM法的应用范围。分别采用边界奇异权法和修正的罚函数法处理本质边界条件和体积不可压缩条件,推导了金属塑性成形过程无网格RKPM法数值模拟的刚度方程,给出了关键算法。对平面应变镦粗过程进行了数值模拟,并将模拟结果与刚塑性有限元体积成形商品化软件Deform 2D计算结果作了比较,二者吻合良好,表明了该文方法的正确性和有效性。     

板料冲压成形一步正向有限元分析

提出基于理想成形理论的板料冲压成形一步正向有限元分析方法。给出迭代初始解获取、线性化处理、收敛条件判定等具体算法,以及所使用的材料应力应变关系和屈服准则。运用该方法进行带凸缘盒形件和无凸缘筒形件的冲压成形模拟,将减薄率与增量有限元方法计算结果进行比较,并就无凸缘筒形件进行实验验证。结果表明,该方法计算结果可靠,使用简便,计算效率高。     

冷拔内螺纹管拉拔力的有限元计算方法

本文基于三维弹塑性大变形有限元分析理论,通过对内螺旋凸筋管冷拔成形过程进行有限元仿真,建立增量步与拉拔力的关系,提出了拉拔力的计算方法.经实验验证,理论计算值与实测值相吻合,可为拉拔模具和工艺参数的设计提供参考.     

齿轮粉末锻造的变形力分析及其过程数值模拟

应用粉末烧结材料广义塑性理论,分析和计算了齿轮粉末锻造成形镦粗、复压的变形力和密度,运用MARC有限元数值模拟了粉末锻造齿轮的成形过程,讨论了数值模拟和理论计算结果。     

AN ADAPTIVE EFG-FE COUPLING METHOD FOR THE NUMERICAL SIMULATION OF EXTRUSION PROCESSES

An adaptive EFG-FE coupling method is proposed and developed for the numerical simulation of lateral extrusion and forward-backward extrusion. Initially, the simulation has been implemented by using a conventional FE model. During the deforming process, mesh quality is checked at every incremental step. Distorted elements are automatically converted to EFG nodes, whereas, the less distorted elements are reserved. A new algorithm to generate EFG nodes and interface elements is presented. This method is capable of dealing with large deformation and has higher computational efficiency than using an EFG method wholly. Numerical results demonstrate that the adaptive EFG-FE coupling method has reasonable accuracy and is effective for local bulk metal forming such as extrusion processes.     

一步成形法在毛坯尺寸及零件成形性快速预测中的应用

介绍了一步成形法模拟软件的应用领域、基本原理和方法以及同增量法模拟比较的优点。用一步成形法模拟软件FASTFORM对零件毛坯和成形性进行预测并同增量法模拟结果比较，表明这种方法能够获得正确结果，适用于零件早期设计和工艺参数设计阶段。最后，指出随着一步成形技术的发展以及自身优势，对于中小企业将具有更为广泛的应用前景。     

板料增量成形的研究进展

板料增量成形是采用简单模具对板料进行逐次塑性加工的一种工艺,不需要专用的模具就可以成形较为复杂的零件,同时还具有成形力小、柔性高的特点,特别适合多品种小批量零件的生产方式,因此得到国内外学者的重视。本文重点从板料的增量压弯成形、增量拉深胀形、增量微成形3个方面对板料增量成形的发展进行综述,还对板料增量成形工艺的发展前景进行了展望,指出进行理论创新、开发新的模拟软件、探索新的成形方案、开发增量成形新设备是发展趋势。     

挤压过程自适应耦合无网格-有限元法数值模拟

提出面向金属体积成形过程的自适应耦合无网格-有限元法,阐述了实现自适应耦合的具体算法,及有限元区域与无网格区域的双向动态转换。在数值计算过程中,对发生畸变的有限元区域,将其转换为无网格区域;对已经脱离主变形区的无网格区域,将其转换为有限元区域。该方法保证了只在需要的地方实施无网格法,既能避免有限元法带来的网格重划分,又能有效克服纯无网格法计算效率低下的缺陷,充分发挥耦合方法的优势。采用自适应耦合方法对轴对称复合挤压过程进行数值模拟,与有限元法计算结果对比,验证了该方法的正确性和有效性。     

复杂体积成形三维有限元仿真的关键技术

本文讨论了复杂三维体积成形三维有限元仿真目前存在的难点，并提出了相应的解决方法，利用自行开发的三维有限元仿真系统，对实际生产中的复杂的多工位体积成形过程进行了三维有限元仿真，从仿真结果可以看出。本文所述的解决方法是成功的。     

STUDY ON THE NUMERICAL SIMULATION OF MULTI-STAGE ROTARY FORGING OF A NON-AXISYMMETRIC PART AND THE CAE ANALYSIS OF THE DIE STRENGTH

Traditionally a rotary forging process is a kind of metal forming method where a conic upper die, whose axis is deviated an angle from the axis of machine, forges a billet continuously and partially to finish the whole deformation. For the rotary forging process simulation, more researches were focused on simulating the simple stage forming process with axisymmetric part geometry. Whereas in this paper, the upper die is not cone-shaped, and the billet is non-axisymmetric. So the movement of the punch is much more complicated than ever. The 3D FEM simulation models for the preforming ＆ final forming processes are set up aider carefully studying the complicated movement pattern. Deform-3D is used to simulate the material flow, and the boundary nodal resisting forces calculated by the final stage process simulation is used to analyze the final forming die strength. The CAE analysis of the die shows that the design of the final forming die is not reasonable with lower pre-stress which is easy to crack at the critical corners. An optimum die design is also provided with higher pre-stress, and verified by CAE analysis.     

火车车轮制造优化新工艺数值模拟

开发出二维非稳态刚粘塑性有限元计算软件ＲＶＰＦＥＭ，分析了火车车轮锻造中预锻和终锻两个工步的成形过程，给出各主要变形场量的分布。并实现成形过程数值模拟的屏幕动态显示。在搞清车轮成形过程金属流动规律的基础上，优选工艺参数和模具结构，研究出火车车轮成形的最佳工艺流程。     

金属成形过程中热力耦合分析技术的研究

金属成形过程中，温度对金属的变形行为具有很大影响，尤其是高温成形过程。基于有限元的热力耦合分析是研究金属变形的有效方法，本文对热力耦合分析技术进行了系统的研究，推导了有限元公式，提出了耦合分析的计算模式。开发了通用的分析二维金属成形过程的有限元分析软件Ｓ—ＦＯＲＧＥ。通过对圆柱体镦粗实验的模拟，说明了该方法和软件的正确性。     

基于有限元仿真的金属板材单点渐进成形分析

目前对板材单点渐进成形新型工艺的研究多是通过物理试验,从金属宏观位移的角度分析成形过程的一般规律,研究成形参数对成形能力的影响,而无法获得成形过程中真实的变形过程。文章基于刚粘塑性有限元法,应用实体单元,对渐进成形中在直线轨迹和曲线轨迹下的板材成形过程进行数值模拟,分析成形过程中各部分应力、应变的特点,并深入探讨了渐进成形过程的成形机理。研究表明,成形过程中,变形区可以划分为4个具有显著差异的区域考察变形特点;在工具头局部成形时,变形金属在压应力的作用下变形,具有更高的成形极限。