金属体积塑性成形过程数值模拟技术与仿真系统

介绍了金属体积塑性成形过程数值模拟方法、关键应用技术及其仿真系统的构成和国内外相关软件系统,对二维、三维有限元网格自动生成技术进行了较为详细的论述,综述了金属塑性成形过程优化设计方法、有限体积法以及无网格方法的国内外现状.最后给出了目前存在的问题及其将来应努力的方向.     

塑性有限元在金属体积成形过程中应用的进展

塑性有限元法已经成为研究金属体积成形的重要方法。介绍了刚塑性有限元和弹塑性有限元的原理;综述了金属体积成形过程中锻造、挤压和轧制工艺有限元模拟的国内外最新应用进展,并分析了有限元法在不同工艺中应用的未来发展方向。最后总结了塑性有限元法在金属体积成形领域未来发展的难点和趋势。     

金属体积成形的无网格Galerkin模拟

为避免金属体积成形有限元法模拟中网格畸变造成网格重划和模拟精度降低,采用无网格法模拟金属体积成形.利用无网格法近似位移场,建立金属体积成形的无网格法连续性控制方程,采用罚函数法施加本征边界条件和体积不变条件,基于Markov变分原理推导了金属体积成形的无网格Galerkin求解列式.用数值计算法求解该列式,实现金属体积成形的无网格模拟.数值结果表明,无网格法能有效处理金属体积成形中出现的大变形,避免了网格畸变和重划,具有较高的模拟精度.     

塑性体积成形过程的变形分区及可视化研究

针对塑性体积成形过程复杂且金属流动行为难于分析的现状,从塑性加工力学角度,提出了利用J2不变量和罗德系数μσ等应力场特征量的变形分区方法,可对塑性区的范围及材料所处应变类型进行定量分析.并通过二次开发实现了塑性体积成形过程的可视化,能够直观地给出塑性区内任意部位材料所处应力应变的定量分布规律.     

金属塑性成形三维有限元模拟软件3D - PFS的开发

金属塑性成形过程的三维有限元模拟仿真是否有效的关键在于快速适用的算法和有效的模拟系统.介绍了自主开发的三维刚塑性/刚粘塑性有限元模拟分析软件3D-PFs的组成及关键技术问题的处理,并给出了计算实例.结果表明:利用该系统可实现对体积和板料成形过程的模拟分析,获得成形过程中材料在模腔中的流动情况及成形规律,该系统是研究金属塑性成形的有效工具.     

有限元方法在金属塑性成形中的应用

有限元法是应用于金属塑性成形数值模拟中的一种有效的数值计算方法.详细介绍了弹塑性、刚塑性、粘塑性3种有限元法.刚塑性有限元法适用于大塑性变形,包括板带、型钢轧制和环件轧制的模拟分析等.弹塑性有限元法在金属塑性成形数值模拟中应用最广.与刚塑性方法相比,弹塑性有限元法还能有效处理卸载问题,计算残余应力和应变.而粘塑性有限元法适用于金属热变形或强化不显著的软金属变形.同时,结合国内外最新的具体实例说明了这些方法在金属塑性成形领域中的具体应用,展望了有限元方法在金属塑性成形中的发展.     

盘类锻件成形过程变形模式的模块化分析

针对塑性体积成形过程复杂且金属流动行为难于分析的现状,从塑性加工力学角度,首次将复杂盘类锻件模锻成形过程的不同阶段和区域抽象分解为圆柱压缩、圆环压缩和类挤压3个基本变形模式,使盘类锻件模锻问题的分析模块化.抽象构造出三维复杂构件模型,针对模锻成形过程的不同阶段和区域,利用基本变形模式的成形规律对其进行深入分析,给出了耦合成形过程中金属变形及流动的规律,及不同模腔内金属流动分界面的形状和塑性区的分布特征.通过深入分析不同变形模式及互相耦合流动行为,揭示了盘类构件模锻成形过程中金属的变形流动规律,为盘类锻件精确塑性成形的变形流动控制提供理论据.     

金属体积成形过程有限元模拟中六面体网格重划技术的研究

针对金属体积成形过程有限元模拟中的网格重划问题,提出了基于边界构形的有限元网格重划技术,并对其中的一系列技术处理进行了详尽的讨论。将该技术应用于矩形块体镦粗过程的有限元模拟中,较好地解决了六面体网格重划问题。     

金属塑性成形过程中的多尺度建模方法

金属塑性成形涉及到多尺度问题,进行多尺度建模仿真是研究金属塑性成形成性一体化理论与技术的重要途径。综述了目前国内外重要的多尺度建模方法,着重分析了多尺度层阶建模思路和结合多个多尺度模型实现多尺度同步耦合响应的建模方法。对进行多尺度建模仿真以研究金属塑性成形成性机理有重要的参考价值。     

金属超声振动塑性成形技术研究现状及其发展趋势

金属超声振动塑性成形,由于能够有效降低设备成形力,提高材料成形极限,改善成形零件质量,在塑性成形领域逐渐发挥了重要作用。介绍了金属超声振动塑性成形的原理与主要特点,以及理论机制中"体积效应"和"表面效应"的研究进展。综述了超声振动在铝/镁合金等轻合金塑性成形工艺中应用的研究现状。提出了目前金属超声振动塑性成形在理论和应用研究中存在的主要问题,并对该技术未来的发展趋势进行了展望。