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。     

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。     

刚塑性无网格伽辽金方法及其在金属塑性成形数值模拟中的应用

分析了无网格方法的优点以及其在金属塑性成形过程数值模拟中的应用,结合刚塑性材料条件的假设,介绍了基于刚塑性理论的无网格伽辽金方法,运用不完全广义变分原理,采用罚函数方法引入体积不变条件,给出了其刚度矩阵方程和求解列式.平面应变锻造过程的数值算例表明无网格Galerkin方法是处理大变形畸变问题的一种有效方法.     

刚塑性无网格方法中精度影响因素的研究

将无网格方法引入金属塑性成形过程分析,基于刚塑性材料假设,采用移动最小二乘法对速度场进行逼近,利用变换法施加本质边界条件,实现了金属塑性成形过程的无网格方法模拟。在此基础上,结合典型锻造过程分析实例,重点研究了应用无网格方法分析金属塑性成形问题时,诸如:基函数、正交化与否、权函数、权函数影响域大小、积分方案、高斯积分阶次、节点分布密度以及针对体积闭锁问题而提出的体积应变率映射方法等对于模拟精度和效率的影响规律,给出了提高无网格模拟精度和效率的影响因素的选择方法。     

金属成形过程的RKPM模拟关键技术研究

介绍了一种新的模拟金属成形过程的数值分析方法--无网格再生核质点法(Reproducing Kernel Particle Meth-od,RKPM)的研究进展及基本原理.对于金属塑性大变形问题,探讨了刚塑性无网格RKPM模拟分析的关键技术处理.忽略弹性变形,把刚塑性材料的力学模型和无网格RKPM相结合来模拟分析金属塑性大变形问题,可以得到很好的计算效果.并给出了刚塑性材料数值模拟实例,证明了该方法的有效性.     

稳态挤压过程刚塑性无网格伽辽金方法分析

采用刚塑性材料假设,建立了刚塑性无网格伽辽金方法。利用变换法施加本质边界条件;采用反正切摩擦模型描述摩擦力边界,在局部坐标系下施加摩擦力边界条件;采用Newton-Raphson迭代方法求解刚度方程。对于挤压过程而言,当高径比较大时,可被近似为稳态流动。由于口模内速度变化梯度较大,采用最小二乘近似节点控制方法来控制近似效果。根据建立的刚塑性无网格伽辽金方法对正向、反向和复合挤压过程等进行了稳态分析,并与刚塑性有限元软件Deform模拟结果进行了相应的比较,验证了无网格伽辽金方法分析结果的正确性。     

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。     

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。     

金属成形过程的无网格热力耦合分析

在中高温条件下的塑性成形过程模拟中,考虑温度对材料性质的影响非常重要.基于刚粘塑性材料假设,提出了金属成形过程的无网格热力耦合分析方法,推导给出了无网格方法应用于金属成形过程热力耦合分析的理论公式及相应的模拟分析步骤,采用集中热容方法解决了在瞬态温度场分析中的温度常震荡的问题,并编写了相应的分析程序.应用建立的方法对典型塑性成形过程进行了无网格方法分析,并与有限元方法分析结果进行了比较,验证了本文所建立方法的可行性.     

金属塑性成形有限体积数值模拟

将模拟流体运动的有限体积方法引入分析金属塑性成形问题 ,简要地介绍了有限体积法模拟金属塑性成形的基本理论方法 ,并给出了相应的应用实例来证明该方法的有效性     

ANALYSIS OF THREE-DIMENSIONAL UPSETTING PROCESS BY THE RIGID-PLASTIC REPRODUCING KERNEL PARTICLE METHOD

A meshless approach, called the rigid-plastic reproducing kernel particle method （RKPM）, is presented for three-dimensional （3D） bulk metal forming simulation. The approach is a combination of RKPM with the flow theory of 3D rigid-plastic mechanics. For the treatments of essential boundary conditions and incompressibility constraint, the boundary singular kernel method and the modified penalty method are utilized, respectively. The arc-tangential friction model is employed to treat the contact conditions. The compression of rectangular blocks, a typical 3D upsetting operation, is analyzed for different friction conditions and the numerical results are compared with those obtained using commercial rigid-plastic FEM （finite element method） software Deform^3D. As results show, when handling 3D plastic deformations, the proposed approach eliminates the need of expensive meshing and remeshing procedures which are unavoidable in conventional FEM and can provide results that are in good agreement with finite element predictions.     

弹塑性大应变双重非线性问题分析的再生核质点法研究

再生核质点法是一种新型无网格方法,只需质点信息而无需划分网格,在大变形大应变分析中能够方便适应计算中网格畸变。在大应变情况下引入Jaumann应力率和应变速率来表征材料的弹塑性本构关系,并将再生核质点法的插值方法引入虚位移原理,推导了弹塑性大应变再生核质点法计算控制方程,给出了方程计算格式。通过对具体算例的分析研究表明了,此方法对弹塑性大应变分析的有效性。     

再生核质点法模拟切分轧制过程

为保证大变形弹塑性分析的稳定性,采用随材料变形的拉格朗日物质形函数分析了整个切分轧制过程。在整个变形过程中,物质核函数的影响域包含相同的节点数,通过坐标转换方法满足本质边界条件。求解了切分轧制极端变形过程,研究了不同切分楔夹角和轧件宽度对切分后轧件弯曲度的影响,数值模拟结果与实验数据吻合良好。     

MESHFREE METHOD BASED ON POINT COLLOCATION FOR METAL FORMING SIMULATION

A meshfree method based on reproducing kernel approximation and point collocation is presented for analysis of metal ring compression. The point collocation method is a true meshfree method without the employment of a background mesh. It is shown that, in a point collocation approach, the remesh problem because of the mesh distortion in FEM （finite element method） and the low efficiency in Galerkin-based meshfree method are avoided. The corrected kernel functions are introduced to the stabilization of free-surface boundary conditions. The solution of symmetric ring compression problem is compared with a conventional finite element solution, and reasonable results have been obtained.     

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     

Springback prediction for incremental sheet forming based on FEM-PSONN technology

In the incremental sheet forming (ISF) process, springback is a very important factor that affects the quality of parts. Predicting and controlling springback accurately is essential for the design of the toolpath for ISF. A three-dimensional elasto-plastic finite element model (FEM) was developed to simulate the process and the simulated results were compared with those from the experiment. The springback angle was found to be in accordance with the experimental result, proving the FEM to be effective. A coupled artificial neural networks (ANN) and finite element method technique was developed to simulate and predict springback responses to changes in the processing parameters. A particle swarm optimization (PSO) algorithm was used to optimize the weights and thresholds of the neural network model. The neural network was trained using available FEM simulation data. The results showed that a more accurate prediction of springback can be acquired using the FEM-PSONN model.