基于全量理论的金属体积成形多步数值模拟

运用一种基于全量理论的多步有限元方法计算分析了金属体积成形过程.该方法针对刚塑性不可压缩材料,在静力平衡条件下以约束变分原理通过最小化近似塑性势能进行有限元求解.多步模拟在各中间构形的虚拟滑动约束下沿变形路径进行分步迭代计算,考虑了接触和变形历史,能够快速模拟较复杂的体积成形问题.运用该方法对几个典型金属体积成形过程进行了正向一步和多步数值模拟,将计算结果与增量有限元法计算结果进行了比较.结果表明:在计算金属体积成形过程中,基于全量理论的多步有限元模拟能够在大大缩短计算时间的同时获得与增量法计算结果相比偏差小于10%的计算结果.     

金属体积成形模拟技术

综述了体积成形过程数值模拟的发展历史和研究进展,评述了物理模拟的重要性,分析了体积成形模拟发展趋势。     

体积成形的数值模拟

综述了体积成形过程数值模拟的发展历史和研究进展 ,主要介绍了上限单元技术和有限元法的应用 ,并给出了有限元模拟的实例 ,最后分析了体积成形模拟的发展趋势     

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。     

体积成形有限元模拟软件CASFORM的开发研究

简要介绍了作者自主开发的体积成形有限元模拟软件CASFORM及其关键技术，并给出了大量的实例分析。CASFORM主要由前处理模块，有限元分析模块，后处理模块，有限元网格生成模块和网格再划分及数据传递模块以及材料数据库和模拟数据库等构成，该软件能够分析各种体积成形工艺，包括锻造、挤压、拉拔等。能够预测缺陷的生成，验证和优化工艺/模具设计方案，该软件既能模拟等温成形过程，也可以模拟非等温成形过程，即可进行单工位成形分析，也可进行多工位成形分析。该软件界面友好，使用方便，可靠性和自动化程度高，是模具和工艺设计方案验证和优化的有力工具。     

金属体积成形过程三维刚塑性有限元模拟技术的研究

本文对三维刚塑性有限元模拟分析过程中有关技术问题进行了系统的研究。对三维数值模拟中存在的关键问题提出了有效的算法和处理技术，开发了相应的三维模拟软件系统。并以筒形机匣精锻成形为例对金属体积形成过程进行了模拟，计算结果表明所提出的方法和软件系统是可靠的。     

体积成形数值模拟边界接触摩擦与滑动约束处理

针对三维体积成形有限元数值模拟边界界面接触问题,提出引入边界摩擦与滑动约束的矩阵变换法,并进行了数值实验与齿轮镦锻成形有限元分析。     

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。     

Simulation of bulk metal forming processes using one-step finite element approach based on deformation theory of plasticity

The bulk metal forming processes were simulated by using a one-step finite element(FE)approach based on deformation theory of plasticity,which enables rapid prediction of final workpiece configurations and stress/strain distributions.This approach was implemented to minimize the approximated plastic potential energy derived from the total plastic work and the equivalent external work in static equilibrium,for incompressibly rigid-plastic materials,by FE calculation based on the extremum work principle.The o...     

体积成形无网格伽辽金法数值模拟及试验验证

通过移动最小二乘(MLS)近似函数建立无网格伽辽金法的基本公式。其中,本构关系基于Mises屈服准则和刚塑性流动理论给出,基函数采用线性函数。将无网格伽辽金法(EFG)与刚塑性流动理论相结合,编制了三维无网格伽辽金法数值模拟程序。进行铝合金三维体积成形试验,并用编制的模拟程序和ABAQUS有限元软件进行数值模拟。结果表明,无网格法与有限元法的数值模拟结果中的节点分布和等效塑性应变分布比较接近。通过对比数值模拟与试验结果验证了无网格伽辽金法数值模拟程序的可行性。     

金属塑性成形有限元模拟中的六面体单元再划分技术研究进展

系统分析比较了各种六面体单元网格再划分方法的具体技术思路和优缺点 ,及其在模拟三维金属体积成形过程中的应用。结论指出 ,基于在任意几何形状的三维实体上实现全自动生成满足要求的六面体网格的通用算法非常复杂和困难 ,涉及许多具体的特殊问题的处理 ,而且基于畸变后边界节点生成满足拟合精度的几何实体也是如此。本文提出基于畸变网格的质量优化和局部网格加密 /稀释是最佳的解决方法 ,既可以保持初始网格的拓扑结构 ,还可以有效地避开网格再划分问题     

体积成形过程物理模拟技术的研究及应用

本文介绍了体积成形整体物理模拟技术的实施方案和主要技术要点 ,以及将该项技术用于模拟研究曲轴等典型锻件的成形过程 ,测定了变形力、错移力和关键部位的应变分布 ,提出了优化工艺设计、提高锻件成形质量及减少模具和设备磨损的具体措施     

基于计算机仿真的复杂薄板冲压成形工艺研究

采用非线性有限元分析软件对飞机内蒙皮成形过程进行计算机模拟。涉及到如何构建复杂薄板零件的有限元模型,分析压边圈的设计对冲压成形的影响,2种坯料外形方案的仿真结果比较。所做的研究对相似零件冲压仿真有一定的指导作用。     

TC4叶片超塑成形有限元模拟及其变形分析

采用二维刚粘塑性有限元模型对某钛合金叶片典型部位的变形过程进行了数值模拟,通过流线分析揭示了叶片典型部位的变形模式,通过应变和应变速率分析揭示了其变形的不均匀性。通过对比分析,指出该叶片成形过程不同部位等效应变相对差别达50％以上,应变速率的波动范围从10^-3s^-1到10^-2^s-1,提出应变差别和应变速率的差别可能对成形叶片的显微组织和力学性能存在一定的影响,并经试验进行了验证。     

基于MSC.SuperForm的金属体积成形数值模拟摩擦模型的二次开发

针对金属体积成形数值模拟,在反正切摩擦模型基础上,建立了考虑温度、压力和变形程度等的多因素摩擦模型,可以充分地考虑体积成形过程中速度、温度、单位压力和变形程度对变形体与模具之间界面的影响.采用该多因素摩擦模型对体积成形软件MSC.SuperForm进行了二次开发,通过实际算例分析,并与已有的文献结果对比,说明了提出的多因素摩擦模型的合理性.     

基于有限变形的转向节锻造成形过程模拟

文章导出一种基于欧拉描述的有限变形轴对称有限元计算方法,并用其模拟转向节的锻造成形过程。将模具处理成刚体,转向节坯料看作弹塑性体,探索了转向节在锻造成形过程中材料的流动规律。模拟锻造和试验结果吻合,证明该计算方法用于模拟转向节的锻造成形过程可行。     

Finite element simulation of aluminum alloy cross valve forming by multi-way loading

Deformation behavior, temperature evolution and coupled effects have a significant influence on forming process and quality of component formed, which are very complex in forming process of aluminum alloy 7075 cross valve under multi-way loading due to the complexity of loading path and the multiplicity of associated processing parameters. A model of the process was developed under DFEORM-3D environment based on the coupled thermo-mechanical finite element method. The comparison between two process models, the conventional isothermal process model and the non-isothermal process model developed in this study, was carried out, and the results indicate that the thermal events play an important role in the aluminum alloy forming process under multi-way loading. The distributions and evolutions of the temperature field and strain filed are obtained by non-isothermal process simulation. The plastic zone and its extension in forming process of cross valve were analyzed. The results may provide guidelines for the determination of multi-way loading forming scheme and loading conditions of the forming cross valve components.     

上机匣筋部成形过程的数值模拟

采用刚塑性有限元法对径向筋条的成形过程进行了模拟， 结果表明， 锻造时， 金属首先充填轴套部分， 轴套部分基本充满后才开始充填筋部， 且筋条的充填顺序为由里到外， 外侧顶部为最后充填处。在变形终了阶段， 腹板与轴套交界处出现剧烈的剪切流动， 有可能造成组织缺陷。根据模拟结果， 锻造时采取了特殊措施， 成功地锻制出上机匣锻件， 锻件的力学性能、显微组织和尺寸精度均符合要求