B样条小波基自适应无网格迦辽金法应用于刚塑性成形模拟

无网格方法适合大变形计算和自适应分析,是进行刚塑性成形过程仿真的比较有潜力的方法。利用样条小波的多分辨分析特性,基于刚塑性变形的特点,通过实现刚塑性场量的两尺度分解技术,将场变量分解成低尺度成分和高尺度成分,利用高尺度成分判断求解高梯度区域;利用基于局部Delaunay三角化的细分方案实现高梯度区域节点的自适应细分,最终实现一个应用于刚塑性成形仿真的样条小波基自适应无网格迦辽金法,并用实例验证算法的稳定性和有效性。     

金属塑性成形过程无网格伽辽金法数值模拟技术研究

将无网格伽辽金法与刚(粘)塑性流动理论相结合,对无网格伽辽金法在金属塑性成形过程数值模拟中的应用技术进行了研究,分别采用混合变换法和罚函数法实现速度边界条件和体积不变条件,提出了基于刚(粘)塑性力学流动理论的无网格伽辽金法,给出了金属塑性成形无网格伽辽金法数值模拟的关键算法,拓展了无网格方法在金属成形领域的应用范围。典型算例的数值计算结果表明了方法的可行性。     

基于随机无网格伽辽金法和遗传算法的结构可靠性分析

用摄动随机无网格伽辽金法(PSEFGM)求解随机结构的响应。摄动随机无网格伽辽金法具有不需要划分单元和精度高等特点,采用遗传算法对结构可靠性进行了分析。遗传算法是一种智能搜索优化算法。数值实例表明在随机结构可靠性分析方面随机无网格迦辽金法与遗传算法具有明显的优势和广泛的应用前景。     

基于随机无网格伽辽金法的结构可靠性分析

基于摄动随机无网格伽辽金法（perturbation stochastic element-free Galerkin method，PSEFGM）进行随机结构的可靠性分析。摄动随机无网格伽辽金法具有不需要划分单元和精度高等特点。数值实例表明，在随机结构的可靠性分析方面随机无网格迦辽金法具有优良的特点和应用前景。     

用随机无网格法和免疫算法分析结构可靠性

本文首先用摄动随机无网格伽辽金法(PSEFGM)求解随机结构的响应。摄动随机无网格伽辽金法具有不需要划分单元和精度高等特点。然后应用人工免疫遗传算法对结构可靠性进行了分析。人工免疫遗传算法是一种新的综合人工免疫算法和遗传算法的智能优化算法,它避免了遗传算法易出现早熟。搜索效率低和不能很好地保持个体多样性等问题。数值实例表明在随机结构可靠性分析方面随机无网格迦辽金法与人工免疫遗传算法具有明显的优势和广泛的应用前景。     

基于一致径向基函数的金属塑性成形过程无网格方法分析

径向基函数满足δ条件,可以直接施加本质边界条件.通过耦合多项式基函数可以精确重构任意多项式.将无网格伽辽金方法引入到塑性成形过程模拟,结合刚塑性材料的假设,提出基于一致径向基函数的无网格刚塑性伽辽金方法.采用体积应变率映射法处理体积不可压缩条件;采用反正切摩擦模型在局部坐标系下施加摩擦力边界条件,实现任意边界形状的塑性成形过程模拟.对典型塑性成形过程进行无网格方法分析,并与刚塑性有限元方法及试验数据进行比较,验证了建立方法的可行性.     

基于配点型无网格法的金属体积成形过程数值模拟

基于配点型无网格法的基本原理，阐述了采用配点型无网格法求解偏微分方程的步骤和方法，推导了刚塑性二维轴对称问题的配点型无网格法求解公式。以汽车气门弹簧座冷挤压过程为例，对金属体积成形的塑性变形情况进行了模拟分析。算例表明，配点型无网格法不需要借助背景网格或有限元网格进行数值积分，解决了伽辽金型无网格法计算效率低的问题。计算结果与有限元法比较接近，说明配点型无网格法用于金属塑性大变形过程数值模拟是可行性的。     

刚(粘)塑性无网格伽辽金方法及其关键技术研究与应用

在国家杰出青年科学基金资助项目《塑性加工工艺及设备》(No.50425517)，以及国家自然科学基金资助项目《金属体积成形过程的刚(粘)塑性无网格伽辽金方法数值模拟理论及其关键技术研究》(No.50575125)支持下，开展刚(粘)塑性无网格伽辽金方法及其关键技术与应用的研究报告，对刚(粘)塑性无网格伽辽金方法的基础理论、数学模型建立方法、关键处理技术在金属塑性成形过程中应用研究的成果。 将无网格伽辽金方法引入塑性成形过程模拟，提出基于刚(粘)塑性理论的无网格伽辽金方法，推导刚度矩阵方程和求解列式。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条件。对于模具边界任意的塑性成形过程，在局部坐标系下施加摩擦力边界条件，给出局部坐标系和整体坐标系的变换矩阵，解决了模具形状任意的二维塑性成形问题摩擦力边界条件的施加问题。采用直接迭代法获得初始速度场，利用Newton Raphson迭代方法求解刚度方程，给出模拟等温塑性成形问题的分析步骤。对于中高温条件下的塑性成形过程，推导出刚(粘)塑性无网格伽辽金方法热力耦合分析模型，给出热力     

基于刚塑性流动理论的无网格伽辽金方法

为了对金属体积成形过程进行数值模拟，给出基于刚塑性流动理论的无网格伽辽金方法。由于移动最小二乘近似的非插值特征给无网格伽辽金方法的应用带来了一定的困难，将再生核质点法中的完全变换法与无网格伽辽金方法相结合，通过对速度场的移动最小二乘近似进行修正，实现速度边界条件的精确施加；采用罚函数法引入体积不可压缩条件，运用刚塑性材料的不完全广义变分原理，给出基于刚塑性流动理论的无网格伽辽金方法的离散控制方程以及收敛判据和收敛控制方法。数值计算结果表明方法的可行性及有效性。     

刚塑性无网格方法中体积闭锁问题的缓解算法

将无网格伽辽金方法引入金属塑性成形过程分析,在给出基于刚塑性理论的无网格伽辽金方法及其基本理论方程的基础上,重点研究应用无网格方法分析金属塑性成形问题时所面临体积闭锁问题的缓解算法,采用体积应变率映射方法,对能量速率泛函中的体积应变率进行修正处理,通过将速度场计算的体积应变率映射到低维空间,降低独立约束方程数目,从而建立体积闭锁现象的缓解算法。应用所建立的方法对典型锻造过程进行了无网格分析,结果表明,该算法能够有效解决体积闭锁问题。     

承受轴压的X管节点极限荷载有限元分析

采用有限元法分析轴力作用下X管节点所能承受的极限荷载。在对X管节点进行数值模拟的时候,考虑焊缝对其强度的影响。在有限元分析中,采用分区网格产生法形成X管节点的有限元网格,即把整个X管节点根据计算精度的需要划分成几个不同的子区域,每个子区域的网格单独产生,整个管节点的有限元网格通过合并各个子区域的网格而形成。这种分区网格产生法可以针对不同应力梯度的区域形成不同质量和精度的网格,从而可以保证有限元结果的准确性并节省存储空间和计算时间。在分区网格法的基础上,用ABAQUS(2000)通用软件分析X管节点在承受压力作用时的荷载和位移之间的关系,并得到X管节点所能承受的极限荷载大小。此外,通过对50个X管节点模型进行分析,研究几何参数以及材料参数对X管节点极限荷载的影响。     

锻造过程刚-粘塑性有限元模拟系统

本文介绍适用于锻造过程的刚-粘塑性有限元模拟系统,该系统能够处理模具形状任意的二维锻造过程（轴对称问题和平面变形问题）,系统功能包括：模具形状的描述及参数生成,初始网格的生成,始初速度场的自动生成,曲线接触边界摩擦条件的处理,节点与模具有接触和脱离问题的处理,网格再划分技术以及后置处理技术等等,并应用该系统分析了几种锻造过程,模拟结果与生产实际结果相当吻合。     

ANALYSIS OF ROLLING BY ELASTO-PLASTIC FINITE DEFORMATION CONTACT BOUNDARY ELEMENT METHOD

ＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＲＯＬＬＩＮＧＢＹＥＬＡＳＴＯＰＬＡＳＴＩＣＦＩＮＩＴＥＤＥＦＯＲＭＡＴＩＯＮＣＯＮＴＡＣＴＢＯＵＮＤＡＲＹＥＬＥＭＥＮＴＭＥＴＨＯＤＨｕａｎｇＱｉｎｇｘｕｅＳｈｅｎＧｕａｎｇｘｉａｎＸｉａｏＨｏｎｇＴａｉｙｕａｎＨｅａｖｙＭａ...     

断裂力学和有限元法在疲劳磨损研究中的应用

综述了近年来国外应用断裂力学和有限元法研究疲劳磨损的进展和现状。主要评述了以线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学理论为基础,借助于有限元法分析疲劳裂纹的萌生、裂纹的扩展方向和扩展速率,以及疲劳磨损机理的热一机械耦合应力分析方法,目前疲劳磨损的研究主要集中于应用断裂力学建立恰当的磨损模型,用有限元法进行参数定量计算和疲劳裂纹行为的数值模拟,但关键问题在于确定合理的有限元分析模型,最后探讨了今后研究的方向。     

FINITE ELEMENT ANALYSIS OF SUBSTRATE LOCAL PLASTIC DEFORMATION INDUCED BY CRACKED THIN HARD FILM

It has been postulated that, with tensile loading conditions, micro-cracks on thin hard film act as stress concentrators enhancing plastic deformation of the substrate material in their vicinity. Under favorable conditions the localized plastic flow near the cracks may turn into macroscopic plastic strain thus affects the plasticity behaviors of the substrate. This phenomenon is analyzed quantitatively with finite element method with special attention focused on the analysis and discussion of the effects of plastic work hardening rate, film thickness and crack depth on maximum plastic strain, critical loading stress and the size of the local plastic deformation zone. Results show that micro-cracks on thin hard film have unnegligible effects on the plasticity behaviors of the substrate material under tensile loading.     

A rigid plastic finite element perturbation method for the effective prediction of the influence of the change in parameters in the constitutive equation upon deformation behaviour

In order to predict the influence of change in parameters in the constitutive equation upon deformation behaviour, a rigid plastic finite element perturbation method is developed. The change of such field variables as velocity, pressure, forming force and so on are expressed in terms of a power series of the perturbation of the parameters. The coefficients of the series are determined by solving the rigid plastic finite element perturbation equations. Several examples are presented to illustrate the advantages of using the proposed method to solve specific problems in preference to the conventional rigid plastic finite element method.     

成形充填过程的任意拉格朗日-欧拉有限元与无网格自适应耦合模拟

在任意拉格朗日—欧拉(Arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)方法框架中发展用于成形充填过程数值模拟的有限元与无网格自适应耦合方案。该方案自适应地在网格发生扭曲的区域采用无网格法空间离散以保证求解的精度和稳定性,而在网格质量较好的区域以及本质边界上保留使用有限元法空间离散以提高计算效率和便于施加本质边界条件,从而在充分发掘有限元法和无网格法各自优点的同时避开它们各自的缺点,在一定程度上保证该方法同时具有较快的计算速度和较好的健壮性。采用ALE参考构形描写充填过程中的熔体质量运动及守恒,可在不频繁变动网格的前提下准确跟踪自由面。应用压力稳定型分步算法求解控制方程,可方便采用不满足Ladyzhenskaja-Babuska-Brezzi(LBB)条件的速度、压力的同低阶插值。进行两个典型算例的数值模拟,结果表明该方法相对于单一的有限元法和无网格法的优越性,以及对含自由面变质量体系流动问题数值模拟的有效性。     

局部到整体的六面体网格质量优化算法

网格质量是影响有限元分析结果准确性和可靠性的关键因素之一。为了提高六面体网格的质量,提出一种局部到整体的六面体网格质量优化算法。针对每个六面体单元采用双八面体几何变换进行局部规则化操作,得到高质量的规则六面体网格。在此基础上,通过迭代优化一个二次能量函数,对规则化后的网格进行整体拼接和优化,该能量函数由节点内力和表面几何约束组成,节点内力保证了规则化后六面体单元的连接性,表面几何约束保持了原始模型的几何形状。应用实例表明,该方法稳定可靠,显著提高了六面体网格的质量。