Meshfree Method Numerical Simulation of Sheet Metal Forming Process

Metal forming plays an important role in manufacturing industry and is widely applied in industries.The tradi- tional finite element method(FEM)numerical simulation is commonly used to predict metal forming process.Conventional finite element analysis of metal forming processes often breaks down due to severe mesh distortion,therefore time-consuming remeshing is necessary.Meshfree methods have been developed since 1977 and can avoid this problem.This new generation of computational methods reduces time-consuming model generation and refinement effort,and its shape function has higher order connectivity than FEM's.In this paper the velocity shape functions are developed from a reproducing kernel approximation that satisfies consistency conditions and is used to analyze metal tension rigid viscoplastic deforming and Magnesium Alloy(MB 15)sheet superplastic ten- sion forming.A meshfree method metal forming modeling program is set up,the partition of unity method is used to compute the integrations in weak form equations and penalty method is used to impose the essential boundary condition exactly.Metal forming examples,such as sheet metal superplastic tension forming and metal rigid viscoplastic tension forming,are analyzed to demon- strate the performance of mesh free method.     

超塑约束胀形贴模过程及厚度分布的FEM模拟

采用大变形刚粘塑性有限元法．成功地模拟了圆板料向轴对称锥形凹模内超塑约束胀形时，胀形件贴模过程。提出了简便摩擦处理方法．给出了保证计算过程稳定性的处理方法。     

韧性断裂准则在板料成形中应用研究进展

对板料成形中的成形极限应力图、最大变薄率、成形极限图以及韧性断裂准则等预测成形极限的方法进行了综述和分析,提出了利用韧性断裂准则能够较好地预测塑性差的板料成形极限,而且还能考虑应变路径的变化.利用有限元方法模拟时,韧性断裂准则既可以运用到完全耦合的弹塑性损伤模型的增量方法中,也可以运用到一步有限元逆算法中.指出了为准确地预测成形极限,除了提高有限元模拟精度外,应找到一种本质地反映材料性能的准则.     

确定板材塑性本构产参数的神经网络方法研究

在分析传统单向拉伸实验的缺点的基础上,提出了一种应用神经网络、有限元模拟和实验相结合的板材塑性参数的识别模型。采用了具有双向应力 板料拉伸试件,利用BP的神经网络实现试件拉伸变形过程中载荷,位移曲线与材料性能参数之间的映射关系,从而可以得到双向应力状态和大变形条件下的材料参数。研究中对08Al、LY12M两种材料进行了实验验证。     

板料成形模拟中三维构型网格节点的运动控制

基于塑性形变理论的有限元法在板料成形快速模拟中得到了越来越广泛的应用,三维空间构型网格节点的运动控制已经成为了其中一个关键问题.在理想成形理论的基础上,提出了板料成形正向有限元法;针对零件网格节点在三维空间滑移约束面上的运动控制问题,采用三套坐标系与两种坐标转换的策略,基于节点局部坐标系建立正向有限元控制方程,然后进行Newton-Raphson迭代求解;分别运用自主开发的逆向与正向有限元程序,对一个不规则盒形件的拉深成形进行模拟.结果表明,采用三套坐标系与两种坐标转换的策略,实现了正向有限元法在板料成形快速模拟中的应用;相对于逆向有限元法,正向有限元法能够更加有效地预测零件的成形性能与外形.     

金属板料二次成型的有限元分析

为了实现同台压力机加工多品种、多型号的板料,大型板料的成型采用同机分步成型,通过采用板料成型动力显式有限元模拟,采用四节点退化壳单元对板料进行离散化,利用中心差分法离散时间域,建立动力显式计算格式,采用罚函数法和修正库仑定理计算接触力和摩擦力.对二次成形过程,建立有限元分析计算模型,通过Dynaform软件仿真得出同机分步成形法的可行性.     

热锻中的变形-传热耦合刚塑性有限元模型的建立

介绍了采用刚塑性有限元法热力耦合模拟热锻过程的基本原理 ,导出了以节点速度增量和温度为基本未知量的热力耦合方程组 ,并给出了求解该方程组的两种方法     

薄板成形有限元数值模拟计算的关键技术

针对金属板料的成形特点，论述了板材成形的有限元仿真技术及其研究进展，并应用非线性有限元分析软件ANSYS对薄板的成形进行了仿真计算，验证了非线性有限元方法在板料成形分析过程中应用的可行性及有效性。     

基于理想成形理论的板料设计

将基于理想成形理论的板料设计方法推广到一般的各向同性硬化的弹塑性材料。从理想成形的必要条件出发,推导了包括弹塑性理想成形的本构关系在内的有关板料设计公式。推导了线性三角形薄膜单元的变形运动学关系,采用线性三角薄膜元的有限元素法计算了一个弹塑性材料的轴对称拉深实例,并和刚塑性材料的计算结果以及边界元的计算结果进行了对比。结果表明,使用本文的方法可以取得较为精确的板料展开尺寸。该方法具有快速、准确以及实用面广的优点。     

ZK60镁合金棒材挤压过程有限元分析

采用刚粘塑性有限元理论,分别用2mm/s、3mm/s、4mm/s、5mm/s的挤压速度,对ZK60镁合金棒材的挤压过程进行了数值模拟,观察棒材挤压过程中金属流动情况,并分析了挤压变形时工件内部的温度变化情况,以及应力、应变分布规律.以模拟出的挤压件流出模孔时等效应力应变的分布规律,确定该棒材挤压的最佳工艺参数.     

有限元网格划分技术研究

以有限元方法为代表的数值模拟可以形象地描述金属在成形过程中的流动行为,提供变形体模具在成形过程中各种物理学场量的分布及变化规律,从而为模具设计提供依据。较系统地论述了有限元中几种网格划分技术,分析了各种网种生成方法的优缺点,并展望有限元网格划分发展趋势。     

薄板单向拉伸与双向拉伸应力应变关系分析

本文对金属薄板在单向拉伸和双向拉伸状态下的应力应变关系进行了理论和实验研究，给出了两种应力状态下所得ｎ值的相关性，分析了其预报成形极限的适用性，将研究材料在单向及双向拉伸试验中所获应力应变关系用于拉延成形的过程分析和极限成形参数计算，结果表明，单向拉伸时的应力应变关系用分析拉延成形过程更为符合实验结果。     

基于三角形膜单元的钣金成形有限元逆算法

以三角形膜单元为基础,推导了精度较高的有限元逆算法.算法中考虑了摩擦、压边力、拉延筋等实际工艺条件,并实现了计算机程序.利用此程序可以计算出与冲压件相对应的毛坯的展开形状,冲压件最终的应力、应变分布和厚度变化率等信息.本文以锥形盆为例,验证了根据有限元逆算法设计的毛料展开程序在毛料展开中的有效性和精确性.实例分析表明在工程允许精度范围内,有限元逆算法可对板料成形工艺方案进行快速评价,优化冲压工艺参数,是一种有效的钣金展开算法.     

基于神经网络的板料拉深成形摩擦系数预测

板料拉深成形过程中，摩擦是一个很重要的参数，受很多因素影响，本文利用神经网络建立了板料拉深成形中润滑油、模具表面粗糙度、拉深速度和板料表面粗糙度与摩擦系数的BP神经网络摩擦模型，对板料拉深成形的有限元分析及优化设计具有重要的参考价值．     

Improvement of springback prediction of wide sheet metal air bending process

Accurate springback prediction of wide sheet metal air bending process is important to improve product quality and ensure the precision in dimension. The definition of elastic limit bend angle was proposed. Based on cantilever beam elastic deforming theory, the geometrical parameters of forming tools, sheet thickness and the material yielding strain were derived and validated by the finite element method (FEM). Employing the degree of elastic limit bend angle, the equation for springback prediction was constructed, the results calculated fit well with experimental data. Especially for the small bend angle, the predicted results by equation were applied to conduct the springback prediction and compensation in industries and give closer correlation to the experimental data than those calculated by engineering theory of plastic bending.     

平面应变Mindlin曲线单元有限元方程及其在截面分析中的应用

采用具有弯曲效应的Mindlin曲线单元 ,推导了平面应变条件下的弹塑性U .L .有限元列式 ,应用此式进行了板料冲压成形过程中的截面分析 ,对两种标准测试考题进行了计算 ,并与有关实验进行了对比 ,取得了满意的结果。     

Simulation and Analysis of Ring Compression Using RP/RVP Meshless Method

1 Introduction Modeling and simulation by numerical computationtechnology,suchasthefinite element and boundary ele-ment methods ,play more and more i mportant roles in the field of product design and manufacture . These nu-merical assistances convert traditional processing to the digital manufacture way. However ,these mesh-basedcomputation approaches always meet puzzles of severe mesh distortion anditerative remeshinginlarge deforma-tion problems . Meshless methods[1]discard the dependence on…     

刚塑性有限元法中的罚因子的选取

刚塑性有限元方法增量步长大,计算效率高,在金属塑性加工领域已得到越来越广泛的应用。罚函数法是刚塑性有限元中处理体积不变条件的常用方法。研究了罚函数法中罚因子对刚塑笥有限元法计算精度和计算效率的影响,得出在几种典型应力－应变模式下理想罚因子的选取方法,从布有助于更好的运用刚塑性有限元法模拟金属塑性加工过程。     

分段多点成形进给装置的研制

设计了用于板材分段多点成形的进给装置,该装置既能很好地适应形状的变化,又能精确地控制板材的进给量,实现了板材进给及压制成形过程的自动化。其控制系统硬件设计采用可编程控制器(PLC)作为控制核心,同时阐述了软件设计的关键技术,给出了控制系统的梯形图软件总体结构。     

双曲拱桥荷载横向分布计算的探讨

阐述了4种双曲拱桥的荷载横向分布系数常用计算方法,即弹性支承连续梁法、弹性支承连续梁法的简化算法、刚性横梁法和有限元法.以一座单跨双曲拱桥为工程背景,采用4种方法计算荷载横向分布系数,并与实测值进行对比分析.研究表明,采用刚性横梁法和有限元法计算的荷载横向分布系数与实测值最为接近,建议对于宽跨比小于0.5的双曲拱桥(窄桥)采用刚性横梁法计算荷载横向分布系数,而有限元法适用于双曲拱桥的精细分析.