板材成形无网格再生核质子法模拟中的接触处理

无网格法不依赖节点,且其形函数具有高阶连续性和非插值性。对板材成形数值模拟,无网格法比有限元法更具优势。接触处理是板材成形无网格数值模拟中的关键问题。构造稀疏"矩阵"加快接触搜索,重构再生核质子法(Reproducing kernel particle method,RKPM)形函数,并使之具有插值性,在此基础上建立材料形函数,精确施加板材成形中的本征边界条件,采用接触力计算模型导出节点接触力无网格表达式,可准确处理板材成形无网格法模拟中的接触问题。数值算例表明接触处理法是可靠的。     

数值模拟技术在拉深模具设计中的应用

分析了盒形件拉深成形工艺特点,建立了盒形件拉深成形的三维有限元模型,并对其进行了冲压数值模拟。针对盒形零件拉深成形实例,应用数值模拟方法辅助模具设计以及进行了拉深工艺的改进。研究结果表明,应用数值模拟技术能有效减少拉深模具设计计算量,从而提高模具设计效率。     

微观复合造型模具表面板料成形流动性能研究

通过在传统模具表面进行激光微造型及毛化处理,有效地控制模具表面不同区域的摩擦状态,从而改善板料成形中模具表面的摩擦性能,提高模具的寿命和成形性能.通过方盒件成形过程的数值模拟,根据方盒件拉深后网格变形的测量结果,分析板料成形中激光微造型模具对凸缘面和盒底材料流动影响特点,揭示了区域性摩擦特性对危险区域板料拉裂和起皱成形失稳的影响.模拟分析表明,根据材料流动规律合理地实施规范化表面局部微造型,可使方盒件拉深成形性能进一步提高.     

反鼓包盒形件成形工艺分析及优化

反鼓包盒形件由于变形不均匀,存在反向拉深等特点,导致成形困难。本文通过分析反鼓包盒形件成形特点,确定了4种不同的冲压方案,研究不同方案对冲压成形的影响,优化成形方案。通过数值模拟中对危险点应变路径的研究,表明应变路径对成形有着重要影响。     

方盒形件拉深变压边力加载研究

选择方盒形轴对称件为模拟研究对象,利用专业CAE分析软件Dynaform研究分析了方盒形件在恒定加载模式、直线递增模式、直线递减模式、V型模式和Λ型模式等典型压边力加载模式下的拉深成形性能。研究结果表明,通过对比分析方盒形件壁厚分布和成形极限图,采用V型变压边力控制曲线,可以有效合理地控制材料的流动,降低板料拉深成形的难度,减小拉深力,特别是能够有效地避免工件拉深过程当中出现的的起皱和破裂两大主要成形缺陷,最终可以显著改善成形件的拉深成形性能。     

先进充液柔性成形技术及其关键参数研究

基于所提出的具有均匀压边力并轴向加压的板材充液柔性成形技术,面向板材液压柔性成形技术的普遍规律,成形出拉深比较高的铝合金筒形件以及其他复杂形状的零件如方锥盒形件、方盒形件、轴对称锥形件等,对其中的关键技术如初始液压加载状态、液压加载最优路径、破裂控制等一些关键参数进行了研究和优化;考虑板平面方向性系数的影响,利用数值模拟的手段对其成形过程进行了分析,指导实验研究,得出了有益的结论。     

一种预测板材成形回弹的新的自适应无网格法

先进高强钢成形后回弹严重影响成形件形状精度,为准确预测并控制回弹,提出一种新的多尺度无网格自适应分析方法,优化工艺参数,降低回弹提高成形精度。利用无网格形函数多尺度特性将应力、应变分解为高、低尺度分量,采用应力、应变高尺度分量表征应力、应变梯度;采取自适应分析技术在高梯度区加密无网格节点;在准确构建先进高强钢本构关系的基础上建立先进高强钢板材成形自适应无网格数值模型。针对先进高强钢U形弯曲进行无网格数值模拟,数值结果表明,所构建的无网格数值模型可准确预测先进高强钢成形后的回弹,有效提高先进高强钢成形质量。     

盒形件充液拉深成形工艺优化及试验研究

本文主要研究充液拉深成形技术在复杂异形长法兰类盒形件成形过程中的应用,首先对该类零件的材料进行了力学性能和成形性能测试分析,获取材料的成形极限,确定了充液拉深成形方案;建立了盒形件的有限元仿真模型,模拟了盒形件在充液拉深成形过程中材料的壁厚变化情况,通过成形缺陷分析对关键工艺参数低压充液时间TLP、整形时间TIP、最大压边力Fmax、液体流速Vel％,最大成形力Pmax及时效时间Tw等进行了重新设计,并通过数值模拟和试验验证相结合的方法优化了工艺参数;最终,完成了盒形件充液拉深成形流程再造,确定出最优的工艺参数,并成功实现盒形件的充液拉深成形,使其制造效率和产品质量大幅提升,为低塑性、难变形材料盒形件的批量制造奠定了工艺基础.     

方盒形件分区压边方式拉深压边力的数值模拟

板料拉深成形是冲压生产中的一种少、无切削的先进加工方法,拉深成形的重要工艺参数之一是压边力,是保证零件成形质量的关键.根据方盒形件的拉深成形特点,将压边圈设计为直边区域、法兰转角区域及直边与转角交界区域的十六块分区压边方式,并对分区压边圈在不同压边力加载模式下进行了模拟分析.分析结果表明:对于方盒形件的拉深,将压边圈设计为适当的分区结构、各分区压边圈采取合理的变压边力加载模式可以充分改善板料的成形性能、达到抑制板料起皱和延缓破裂以及提高板料拉深成形质量.     

基于Dynaform对拉延筋在板材拉深中的应用研究

板材冲压工艺应用十分广泛,如何提高板材在拉深工艺中的成形质量,是从事冲压的技术人员和研究人员一直关注的热点问题。在板材拉深成形控制中设置拉延筋是既经济灵活又广泛运用的方法。在参考国内外资料的基础上,应用CAE中的专用分析软件Dynaform分别模拟了有拉延筋和无拉延筋存在的板材拉深成形过程,并对各自的数值模拟的结果进行对比分析,得出了拉延筋可以更有效地提高拉延件的成形质量的结论。     

Dynamic stability analysis of composite laminated cylindrical panels via the mesh-free kp-Ritz method

In this paper, the dynamic stability analysis of thin, laminated cylindrical panels under static and periodic axial forces is presented by using the mesh-free kp-Ritz method. The mesh-free kernel particle estimate is employed to approximate the 2D transverse displacement field. A system of Mathieu–Hill equations is obtained through the application of the Ritz minimization procedure to the energy expressions. The principal instability regions are then analyzed via Bolotin's first approximation. Effects of lamination schemes such as number of layers, ply-angle and boundary conditions on the instability regions are examined in detail.     

Free vibration of two-side simply-supported laminated cylindrical panels via the mesh-free kp-Ritz method

In this paper, the free vibration of laminated two-side simply-supported cylindrical panels is analyzed by the mesh-free kp-Ritz method. In this latest form of the Ritz technique, the reproducing kernel particle estimation is employed in hybridized form with harmonic functions to approximate the two-dimensional displacement field. The present analysis is based on the energy functional of the classical thin-shell theory based on Love's hypothesis. To validate the accuracy of the results and the stability of the present method, convergence studies were carried out based on the influences of the support size and the number of nodes. Comparisons of the present results were also made with existing results available in the open literature and good agreement obtained. This study also examines in detail the effects of different curved-edge boundary conditions on the frequency characteristics of cylindrical panels.     

二维声学数值计算的径向插值有限元法

针对声学有限元分析中四节点等参单元计算精度低,对网格质量敏感的问题,将无网格径向插值技术引入到标准有限元中,构造径向插值形函数,推导径向插值有限元法(Radial interpolation finite element method,RIFEM)的二维声学数值计算公式。二维声学RIFEM采用标准有限元法形函数构造系统离散方程的声学刚度矩阵和边界积分矢量,保证了声压梯度和边界条件在区域边界的积分精度;采用径向插值形函数构造系统离散方程的质量矩阵,提高了声压数值近似函数的插值精度。对管道二维声腔模型和某轿车二维声腔模型的数值分析结果表明,与标准有限元法和SFEM相比,RIFEM的计算精度更高,对波数、单元尺寸和网格扭曲程度的灵敏度更低。因此RIFEM可以很好地应用于二维声学数值分析,具有广阔的工程应用前景。     

Dynamic analysis of laminated composite plates with piezoelectric sensor/actuator patches using the FSDT mesh-free method

This paper investigates the active control of laminated composite plates with piezoelectric sensor/actuator patches using an efficient mesh-free method, i.e. the element-free Galerkin (EFG) method. The formulation of the problem is based on the first-order shear deformation plate theory (FSDT) and the principle of virtual displacements. A simple control algorithm coupling the direct and converse piezoelectric effect is used to control the dynamic response of the laminate plate with distributed sensor/actuator patches through a closed control loop. Several example problems are studied to show the influence of stacking sequence and position of sensor/actuator patches on the dynamic responses of the laminate plate. These simulations provide us with the best location of the sensor/actuator patches for active control of the laminate plate.     

改进的生物生长法及其在离心叶轮三维形状优化设计中的应用

考虑到传统生物生长法只能对简单形状进行优化的局限性,结合复杂结构的三维形状优化设计,对生物生长法提出三点改进:①不直接采用修正后节点坐标来调整网格,利用B样条函数描述修改后结构的外边界。②构造出在满足应力和几何条件下可使结构重量最轻的目标函数,进而大大增强了生物生长法在处理复杂结构形状优化设计方面的能力。③在生物生长法形状优化过程中,采用罚方法对违反约束条件的个体给予惩罚。作为工程实例,该方法被用于某三维离心叶轮的结构形状优化设计。计算结果表明,该方法可在较短时间内得到满足各种应力和几何约束的重量最轻解。     

PENALTY FUNCTION METHOD OF CONTINUUM SHAPE OPTIMIZAION

ＰＥＮＡＬＴＹＦＵＮＣＴＩＯＮＭＥＴＨＯＤＯＦＣＯＮＴＩＮＵＵＭＳＨＡＰＥＯＰＴＩＭＩＺＡＩＯＮＧｕｏＴａｉｙｏｎｇ；ＷａｎｇＸｉｎｒｏｎｇ；ＬｉａｎｇＹｉｎｇｃｈｕｎ（ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ...     

EFG法在线弹性结构形状优化中的应用研究

出现在基于有限元形状优化过程中的网格畸变与扭曲问题,可通过引入无网格方法得到解决。本文首先建立了结构形状优化的数学模型,利用无网格Galerkin(EFG)法对形状优化的设计域进行了离散,采用罚函数法来施加边界条件,借助于直接微分法建立了一种离散型基于无网格Galerkin法的设计灵敏度分析算法,然后用1个具有解析解的实例对其进行了验证,所得结果显示两者是一致的。最后利用对所建立的算法完成了1个工程实例的形状优化设计,并对所得到的优化结果结合工程应用进行了讨论。     

Analysis of stiffened corrugated plates based on the FSDT via the mesh-free method

The elastic bending of unstiffened and stiffened corrugated plates is studied in this paper, and a mesh-free Galerkin method is presented for the analyses. A corrugated plate is treated as an orthotropic plate that has different flexure properties in two perpendicular directions. The equivalent flexure properties are estimated by applying constant curvature conditions to the corrugated sheet. The stiffened corrugated plate is considered as a composite structure of an orthotropic plate with beams. By superimposing the strain energy of the orthotropic plate and the beams, and imposing the displacement compatibility conditions between the plate and the beams, the stiffness matrix of the structure is obtained. Because no mesh is needed in the proposed method, there is no limitation to the position of the stiffeners (beams). Changes in the positions of the stiffeners do not require the re-meshing of the plate. Several numerical examples are employed to show the accuracy and convergence of the proposed method. The computation results demonstrate good agreement with the solutions given by ANSYS, and different profiles of corrugated plates are considered.     

惯性系统三轴测试转台内框形状优化设计

建立了惯性系统三轴测试转台内框形状优化模型和结构分析模型，采用连续体形状优化的罚函数方法进行优化设计。优化结果与理论分析一致，最优内框形状和国外转台形状相似。     

移动最小二乘法的时变结构模态参数辨识

研究时变结构模态参数辨识,基于泛函矢量时变自回归模型(Functional series vector time-dependent AR model,FS-VTAR)提出一种改进的移动最小二乘法的时变结构模态参数辨识方法。该方法源于无网格法中构造形函数进行局部近似的思想,引入带权正交基函数对移动最小二乘(Moving least square,MLS)的基函数进行改进,使得在辨识时间域内构造形函数矩阵过程中不再出现数值条件问题,从而提高了计算精度。把时变系数在形函数上线性展开,利用最小二乘法得到形函数的系数,从而得到时变系数。把时变模型特征方程转换为广义特征值问题提取出模态参数。利用时变刚度系统非平稳振动信号验证该方法,结果表明:改进的移动最小二乘法相比于传统的FS-VTAR模型能有效地避免基函数形式的选择和很高的基函数阶数且更加高效,相比于移动最小二乘法能有效地避免辨识过程中的数值问题,具有更高的模态参数辨识精度。