金属成形工艺相似非耦联系统的模拟变分原理和广义模拟变分原理

本文引入了相似非耦联系统和方程的概念。应用加权余量法于相似非耦联方程，建立了金属成形工艺相似非耦联系统的模拟势能原理和模拟余能原理。应用拉氏乘子法，据模拟势能原理和模拟余能原理，导出了广义模拟势能原理和广义模拟余能原理。给出了模拟势能原理的应用。这些模拟变分原理为在几何相似，但边界条件不同和本构关系也不相同的模型体和原型体之间实现力学场量的准确转换奠定了理论基础。     

一种建立分区变分原理的新方法

提出了一种建立弹性理论分区变分原理的新方法。放松了分区交界面上位移、应力连续的条件,证明了弹性理论分区求解体系的微分形式与积分形式的等价关系。本文以微分形式为前提,利用这种等价关系,在统一的构架下,导出了分区广义虚功方程和弹性理论分区变分原理。变分原理是积分形式的一种表现形式。讨论了积分形式的物理含义,提出了广义虚函数的概念。广义虚函数具有任意性、虚拟性。     

基于变域变分原理的一种有限元方法

本文从变域变分原理出发,提出了一种新的有限元方法,并将所提算法用于求解形状最优化问题。我们给出了最优化问题解的存在性及其离散形式。讨论了数值解的收敛性,给出了数值解与精确解之间的误差估计。最后给出了算法的具体实施步骤和一个具有代表性的数值算例,数值结果表明该算法是正确、高效的。     

变形体动力学的变分原理及其应用

在变形体动力学的变分原理及其应用方面的研究工作从１９８５年开始，至今已进行了十多年，本文主要从三个方面对此进行综述。１．原理的研究，提出一条新途径，其基本思想是古典阴阳互补和现代对偶互补，它的特点是完全不用拉格朗日乘子法，但能简单而系统地从一般到特殊建立各种变分原理，通过这条新途径，作者建立了某些变形动力学的一系列基本原理，其中很多是新的结果。２．原理的应用研究，提出了分别基于简化Ｇｕｒｔｉｎ型分     

板壳概率变分原理

本文建立了薄板、薄扁壳及考虑剪切变形板壳的概率变分原理及概率广义变分原理,它们是建立概率有限元法、概率有限条法及各种概率样条函数方法的理论基础。     

Ekeland变分原理与微分包含

在较弱的条件下，借助Ｅｋｄｌａｎｄ变分原理，研究了下面的微分包含解的存在性：Ｘ＇（ｔ）∈Ｆ（ｔ，ｘ（ｔ）），ｔ∈［０，Ｔ］，ｘ（０）＝ｘ０     

薄板哈密顿含参变分原理

将薄板哈密顿变分原理及其泛函∏_H(w,M_x,Ψ_x,V_x)推广为含两个可选参数η₁和η₂的薄板哈密顿含参变分原理及其含参泛函∏_Hη1η2(w,M_x,Ψ_x,V_x).其推导过程为:首先将薄板Hellinger-Reissner变分原理及其泛函∏_HR(w,{M})推广为含可选参数的薄板Hellinger-Reissner含参变分原理及其含参泛函∏_HRη1(w,{M}).然后采用消元法(消去变量M_y和M_xy)和换元乘子法(增加变量Ψ_x和V_x)由含参泛函∏_HRη1(w,{M})导出含两个可选参数的薄板哈密顿含参泛函∏_Hη1η2(w,M_x,Ψ_x,V_x).含参变分原理是多种变分原理的组合形式,并使多种变分原理之间得到沟通和融合.通过对参数η₁和η₂的合理选取和赋值,可以得到含参泛函的多种退化形式,为建立多种有限元模型创造条件.     

弹性动力学Gurtin型广义变分原理

本文按照Gurtin方法提出了含有两个任意参数的弹性动力学广义变分原理.参数的不同取值以及附加不同的约束条件,可以得到多种弹性动力学Gurtin型变分原理。     

弹性动力学显含初始条件的广义变分原理

本文给出了显含初始条件并含有两个任意参数的弹性动力学广义变分原理,参数的不同取值以及附加不同的约束条件,可以得到多种显含初始条件的变分原理.     

工程力学中变分不等方程解法的一般性原理

本文介绍了工程力学中的一种 新的原理与解法－亦分不等方程解法的发展与应用范围，它比变分原理更具有一般性。     

基于不同强化模型的GTN损伤模型及其在板料回弹有限元分析中的应用

为了进一步提高板料成形中的回弹预测精度,分别建立了基于Ziegler 线性随动强化模型、Lemaitre-Chaboche 非线性随动强化以及非线性混合强化模型的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)细观损伤本构模型,并给出有限元数值积分方法。通过用户自定义材料子程序VUMAT 将损伤模型嵌入到有限元软件ABAQUS 中,以NUMISHEET’93 板料U 型弯曲考题为例,应用显隐相结合的方法模拟分析了不同材料强化模型和损伤对板料回弹量的影响。结果表明:在相同GTN 损伤模型情况下,线性随动和非线性随动强化模型预测得到的板料回弹量较小,等向强化预测的板料回弹量偏大,非线性混合强化预测的板料回弹量介于它们之间。材料模型在考虑损伤因素后,预测的回弹严重程度比无损伤情况时略小,与实验值更相近。     

物理模拟虚功和余虚功原理及它们在金属成形工艺中的应用

在文[1]的基础上,本文建立了金属成形工艺非耦联系统和相似非耦联系统的物理模拟虚功原理及余虚功原理,并从该两原理出发导出了文[1]所建立的物理模拟变分原理。上述诸原理共同组成物理模拟能量原理。而物理模拟虚功原理及余虚功原理是物理模拟能量原理的统一理论。同时,给出了模拟虚功原理的应用。     

平面应变板料拉弯成形回弹理论分析

基于平面应变假设,采用服从Hill平方屈服准则和指数强化材料模型,建立了板料拉弯成形回弹量预测的理论模型。应用该模型计算了一个拉弯成形回弹实例,分析了单位宽度切向拉力、凸模圆角半径、摩擦因数及各向异性参数对板料回弹量的影响。分析结果表明,只有当中性层偏移距离超过板厚的四分之一时,增大切向拉力才能有效地控制板料回弹量,而且弯曲半径越大,增大切向拉力控制板料的回弹量越为有效,然而拉力不能无限制的增大,它的计算准则为板料最外层的等效应变应不大于极限应变。同时还表明,摩擦因数对板料回弹量的影响随切向拉力的增大变得更为显著,而各向异性参数对板料拉弯成形回弹量的影响也较为明显。与有限元数值模拟预测结果的对比表明,理论模型预测板料拉弯成形回弹量与有限元数值模拟结果很接近。     

宽板大曲率半径纯弯曲回弹量理论分析

针对各向异性板料的大曲率弯曲回弹问题,建立了服从Hill屈服准则和指数强化模型的平面应变纯弯曲的回弹理论模型。应用该模型计算了Numisheet'2002无约束柱面弯曲回弹的考题,与实验结果和其它理论模型计算值的对比表明,模型的回弹结果与实验值很接近,其精度优于其它算法。同时还表明,屈服准则的选取对预测板料回弹量有着较大影响,而强化模型的影响则不是很显著。     

考虑初始残余应力的板料弯曲回弹理论分析

在实际弯曲加工过程中,板料内部如果带有初始残余应力,将与弯曲应力发生叠加,对板料的回弹产生一定的影响。由于传统的回弹理论都没有考虑初始残余应力的影响,该文基于平面应变假设,采用服从Mises屈服准则和线性强化材料模型,推导了考虑初始残余应力的板料弯曲回弹角近似公式并基于有限元软件ABAQUS进行了残余应力板料弯曲回弹仿真对比分析。理论计算与仿真结果具有较好的一致性,验证了理论模型的正确性。研究结果表明,残余应力和厚度对板料回弹均有较大影响：沿宽度方向,不同初始残余应力处的板料回弹并不均匀;增大初始残余应力峰值和减小板料厚度均使不同初始残余应力处板料的回弹差值增大。     

薄板剪应力起皱研究

以Hill关于弹塑性失稳理论为基础,建立了剪应力起皱失稳的速度场分布,给出了临界起皱剪应力理论计算结果,分析了板料屈服强度、硬化指数、板厚方向性指数及板料厚度对临界剪应力的影响,并与实验和数值模拟结果进行了对比。研究表明:薄板在剪应力作用下可以产生起皱,临界剪应力理论计算、实验及数值模拟结果基本相符,临界剪应力随屈服强度σ_s减小、硬化指数n值的增大、板厚方向性指数r值的增大、板料厚度t的增大而增大。     

PREFORM DIE SHAPE DESIGN IN METAL FORMING USING AN OPTIMIZATION METHOD

An optimization algorithm for preform die shape design in metal-forming processes is developed in this paper. The preform die shapes are represented by cubic B-spline curves. The control points of the B-spline are used as the design variables. The optimization objective is to reduce the difference between the realized and desired final forging shapes. The sensitivities of the objective function with respect to the design variables are developed in detail. The numerical examples show that the optimization method and the sensitivity analysis developed in this paper are very useful and the design results are satisfactory. Importantly, the preform die shapes designed by this method are easily manufacturable and can be implemented in practical metal-forming operations. This optimization method and the sensitivity analysis can also be applied in the preform design of complex industrial metal-forming problems. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

聚合物冷拉过程的流函数分析

用流函数法分析了聚合物拉伸成形时，颈缩的发生和扩展过程，文中论证了采用流函数法的优越性和适用性，并将流函数法计算结果和有限元法计算结果作了对比。