金属成形建模中的快速拟逆方法和塑性直接算法

逆方法 (IA)是一种基于产品最终形状的,应用于构建轴对称冷锻造过程模型的简单方法。由于是假设在简单路径下变形,而且简化了工具的作用形式,因此该方法计算速度很快;数值测试显示,该种方法因为没有考虑变形历史,因而只能较好的估算应变,但是应力估算的误差较大。该文提出了一种新方法——拟逆方法 (PIA:Pseudo Inverse Approach),这种方法是在保留IA优势的基础上,考虑了工件的加载历史,因而可以较好的估算应力。PIA引入了多个中间构型来考虑变形路径,摒弃了传统的接触问题的处理方法,采用自由表面法对中间构型进行修正。另外,基于等效应力的概念和拉伸应力应变曲线,提出了一种全新的塑性积分的直接算法,并编写了快速健强的计算程序。通过和ABAQUS的计算结果的比较,研究了PIA的计算效率和局限性,结果表明,该方法可以应用于初始预成形的设计以及锻造工艺的参数优化。