板料成形数值模拟的有限元模型及应用Ⅰ——二维截面和三维实体单元

本文回顾了板料成形数值模拟的二维截面和三维实体单元模型研究发展概况 ,阐述和比较了用于板料成形数值模拟几个典型有限元模型的性能和特点 ,指出了当前国际上该领域的研究热点     

板料成形过程的数值模拟技术

本文介绍了板料成形过程数值模拟的一般方法，包括显式算法、隐式算法、接触问题和拉延筋模型，该领域的最新进展和发展趋势     

板料拉深成形数值模拟关键算法的比较

在板料拉深成形过程的数值模拟中显式算法和隐式算法是两种主要的有限元算法.板料拉深成形是一个准静态的变形过程,静力隐式算法是比较合理又相对精确的方法,但计算费时,需要大量的计算机内存空间;动力显式算法计算效率高且占用的存储空间少.本文分别用基于静力隐式算法的软件ANSYS和基于动力显式算法的软件ANSYS/LS-DYNA模拟了板料拉深成形过程,并通过与实验值相比较,验证了模拟结果的正确性.     

一种基于改善拟应变法的壳单元模型

基于Hu-washizu变分原理,推导了四节点六自由度壳单元的更新拉格朗日(U.L.)动力显式有限元列式。采用11参数改善拟应变(EAS)法,避免了剪切自锁,提高了计算精度。通过对标准算例计算,验证了该壳单元动力显式有限元模型用于计算弹塑性大变形问题的有效性和精确性。     

板料成形动力显式有限元模拟

本文论述了板料成形过程计算机模拟的动力显式算法, 包括退化四节点壳单元应用、有限元计算模型建立及显式时间积分方法等, 给出了作者所做的一个仿真计算实例以及实验比较     

板料成形数值模拟中无旋转自由度的三角形与四边形壳单元模型

利用全拉格朗日(TL)格式和Kirchhoff壳体理论,建立了无旋转自由度的三角形和四边形两种壳单元模型。对于有限元计算效率来讲,计算时间是与每个结点自由度呈三次指数关系,这两种壳单元模型的每个结点仅有3个自由度,并且避免了更新拉格朗日(UL)格式所要求的每个时间步均更新参考构形,从而大大提高了计算效率。实例表明,这两种单元模型无论是在计算精度还是在计算效率方面,都可以满足当前工程实际要求。     

中厚板轿车摇臂件拉深成形有限元模拟分析

将厚向异性屈服函数、单元级双面接触算法的能够反映强烈弯曲效应的Mindlin曲壳单元模型引入动力显式中心差分格式的有限元算法,建立对复杂形状的中厚板件拉深成形有限元模拟分析算法;在此基础上,以轿车摇臂厚板金件为例,分析了材料厚向异性参数r值、凹模圆角以及压边力大小对此类成形件成形性的影响。通过数值模拟与实际拉深成形实验的对比,验证了本文方法的有效性;同时,结合实验研究了此类单元对工具弯曲圆角大小的适应性。     

板料成形回弹模拟

本文阐述了板料成形数值模拟中回弹问题的研究历史和发展现状, 总结了回弹模拟的算法, 从成形过程模拟和回弹计算两方面系统分析了影响回弹模拟准确性和收敛性的主要因素及改进方向, 并进一步讨论了模具设计中回弹的补偿算法。     

板料成形回弹模拟

本文阐述了板料成形数值模拟中回弹问题的研究历史和发展现状, 总结了回弹模拟的算法, 从成形过程模拟和回弹计算两方面系统分析了影响回弹模拟准确性和收敛性的主要因素及改进方向, 并进一步讨论了模具设计中回弹的补偿算法。     

板料成形数值模拟中计算时间的控制

介绍了板料成形数值模拟软件中常用的动力显式算法要点,提出了合理的控制计算时间、提高计算效率的几种方法,并研究了虚拟速度对数值模拟结果的影响。     

变薄拉深过程模拟的有限元动力显式算法

为研究变薄拉深工艺中材料流动变形,开发了基于单点积分和粘性阻尼沙漏控制算法相结合的八节点六面体单元的有限元动力显式算法程序.采用粘性沙漏控制算法有效控制了由于单点积分造成的沙漏模式,节省了计算时间.同时,沿厚向划分多层网格、三维的本构关系以及双面接触算法,可以精确获取板料应力应变状态.最后给出了圆筒件的变薄拉深成形模拟实例,通过与实验结果的比较,验证了此实体单元的实用性.     

中厚板多点成形中回弹的数值模拟

回弹是影响成形件质量的主要因素之一，是板材冷冲压成形中必须解决的问题。以圆柱面和球面件为例，采用显-隐式算法模拟多点成形中厚板时的回弹现象。显式算法模拟加载成形过程，隐式算法模拟卸载回弹过程。模拟中采用Mises屈服准则的双线性各向同性硬化材料模型。对不同板厚和不同变形量的成形件进行回弹数值模拟，分析回弹的趋势和回弹的影响因素。得出：成形件的板厚越大、变形量越大，卸载后的回弹越小。     

板料成形中拉延筋的模拟及应用

将拉延筋模型引入到板料成形动力显式有限元分析中,并以汽车前照灯矩形反光镜为应用实例,对其拉延成形过程进行了模拟。     

板材无压边多点成形中回弹的数值模拟

回弹是板材无压边多点成形中必须解决的问题。本文采用显一隐式算法,对回弹进行数值模拟,采用动态显式算法模拟板材成形过程,隐式算法模拟卸载回弹过程。对不同板厚、不同变形量的圆柱面、球面、马鞍面的无压边多点成形过程进行数值模拟,得出了回弹趋势和回弹分布,这些结果对多点成形技术的工程应用,具有重要的参考价值和指导意义。     

一种新的实体壳单元在板料成形中的应用

开发了一种新的实体壳MSSS单元,在厚向划分一层网格采用多点积分,精确获得了厚向应力应变分布;采取粘性沙漏控制算法,克服了零能模式。厚向多点积分求解内力以及应力应变的更新,使得MSSS单元表现出了极好的单元性能,可以准确描述板料成形回弹现象。基于FASTAMP板料成形模拟软件,论文给出了一个方板拉深成形算例,以及两个NUMISHEET国际标准考题回弹算例,并且与实验结果以及相关文献中的模拟结果做了比较。     

板材多点成形中回弹的数值模拟及补偿研究

回弹是板材多点成形中一个必须解决的问题。利用有限元软件LS-DYNA对板材冲压成形的回弹进行数值模拟,采用动态显式算法模拟板材成形过程,隐式算法模拟卸载回弹过程。对不同曲率半径、不同屈服强度的圆柱面成形件进行数值模拟,分析得出回弹趋势和回弹分布,提出通过修正基本体群成形面来补偿回弹的方法,并用B样条曲线拟合生成的曲面。经过两次补偿,成形件精度提高,证明该方法可以很好地补偿多点成形中的回弹。研究结果对于减小因回弹带来的误差,提高成形件的成形精度具有十分重要的意义。     

板料成形中拉延筋的模拟及应用

将拉延筋模型引入到板料成形动力显式有限元分析中，并以汽车前照灯矩形反光镜为应用实例，对其拉延成形过程进行了模拟。     

板料成形数值模拟进展

在给出板料成形的典型成形过程、物理过程与力学模型的基础上，评述了板料成形数值模拟的发展历史和最新进展，包括成形过程与成形缺陷模拟发展，常用材料模型与壳体模型，接触摩擦处理及汽车覆盖件成形应用，文末指出了该领域的发展趋势。     

板料成形模拟系统的开发应用

介绍了拥有自主版权的板料成形动力显式有限元模拟系统VIFORM ,其包括基本原理和有关接触搜索、压边力处理、拉伸筋模拟和惯性效应避免等关键技术。最后通过对汽车矩形反光镜、仿车门及方盒的模拟 ,对系统进行了验证     

板料成形有限元数值模拟中的编程语言

本文用自主开发的板料成形静力隐式弹塑性有限元模拟程序 SHEETFORM对方盒形件拉深成形过程进行了数值模拟 ,全面比较了 FORTRAN语言版本和 C++语言版本的有限元数值计算程序 SHEETFORM在数值计算过程中所表现的性能。发现 :在所有参数相同的情况下 ,C++语言编写的有限元程序 SHEETFORM- C和 FOR-TRAN语言编制的有限元程序 SHEETFORM- F可以得到完全相同精度的计算结果 ,而且两者在所有加载步中所需的迭代步数完全一致 ,计算效率也基本接近。