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,

多道次辊弯成形动力显式仿真的虚拟速度

为保证多道次辊弯成形仿真的计算精度并提高计算效率,研究了虚拟成形速度对计算精度和计算效率的影响.与现有文献的实验数据进行对比,通过系统能量分配原理给出确定合理虚拟成形速度的准则,并以实际生产中的10道次辊弯成形冷弯型钢的动态仿真算例验证了该准则的有效性.

实体壳单元及其在动力显式有限元方法中的应用

将实体壳单元模型引入动力显式有限元方法,并采用假定自然应变方法消除剪切闭锁和梯形闭锁,利用平面应力假定改善厚向闭锁,通过共旋理论更新应力.对标准算例的计算及其与实体单元计算结果的对比显示,在相同计算模型条件下,实体壳单元模型较实体单元有更好的精度.利用实体壳单元对一段辊弯成型过程进行模拟.结果显示,采用实体壳单元可以有效缩小计算规模,提高计算效率.

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。

动力显式算法在汽车覆盖件成形过程有限元模拟中的应用

论述了汽车覆盖件成形过程有限元模拟的动力显式算法.详细分析了动力显式算法中虚功方程的空间域有限元离散方法和有限元方程的时间域中心差分离散方法.分别采用LS-DYNA3D和ABAQUS对江铃五十铃汽车有限公司J116车门和匹卡车第一横梁进行了显式算法的有限元数值模拟.算例表明:动力显式算法可以获得比较满意的结果.

管件液压成形动力显式有限元仿真的虚拟加载时间分析

为保证管件液压成形动力显式有限元仿真的计算精度和提高计算效率,研究了虚拟加载时间对计算精度和计算效率的影响。以圆形截面零件的液压成形过程为例,通过计算结果与试验结果的比较确定了合理虚拟加载时间的设定准则,以不同虚拟加载时间条件下的系统能量分配来解释采用该准则的原因,用某型轿车副车架零件液压成形的动态仿真算例证明了该准则的有效性。

金属刚粘塑性变形的能量泛函与动力显式算法有限元分析

设计出刚粘塑性动态变形场的能量泛函，采用罚函数法和Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ乘子法取消对运动容许速度场满足体积不可压缩的约束条件，运用虚功原理和广义变分原理，推导出刚粘塑性变形的动力分析显式算法有限元方程，以及速率形式的中心差分求解的时间积分显式，给出了两个金属变形的算例．

板料V形弯曲回弹的动力显式有限元分析

板料成形后的回弹对精度影响较大,在数值模拟时对回弹进行精确预测显得非常重要.基于连续介质力学及有限变形理论,建立了适合于三维板料成形分析的显式算法的有限元数学模型,采取集中质量矩阵,用动力显式积分的方法,使位移计算显式化,避免了由材料、几何、边界条件等高度非线性因素引起的计算收敛问题.根据该模型开发了动力显式算法的板料成形过程模拟的有限元分析程序DESSFORM3D,应用该软件模拟了包括回弹在内的整个板料V形弯曲的成形过程.通过3个不同凸模行程时计算与实验的板料几何形状对比以及计算结果与实验结果对比,验证了软件计算结果的准确性.

板料激光弯曲成形动力显式有限元模拟

考虑物性参数与温度的相关性 ,将三维瞬态温度场与热弹塑性形变场耦合 ,对激光诱发的热应力弯板过程进行了动力显式有限元模拟并定量地揭示了其成形机理 .分析发现 :激光弯曲成形时板料的应力状态与机械折弯时有根本不同 ;当激光束沿直线单向扫描时 ,板料两端的弯曲角度不同 ;板料的长度大于 1 0倍板厚或 5倍光斑尺寸时 ,板长对弯曲角度的影响不再显著 ;沿扫描方向 ,距离光斑中心 3倍光斑尺寸以外的区域 ,仍然对弯曲变形量产生影响 .

车轮径向疲劳试验的动力显式有限元算法

由于静力隐式有限元算法很难准确模拟车轮径向疲劳试验,着重研究用动力显式有限元算法进行模拟的方法。论文详细介绍了车轮有限元网格、材料性能参数、轮胎简化、螺栓预紧、焊缝设置、转鼓转动、径向力加载等过程的设置方法及注意事项,列出车轮应力及表面压力的分布,提出判断分析结果合理与否的方法,最后详细介绍材料S-N曲线的选择方法,并对有限元分析及试验寿命结果进行比较,该动力显式模拟设置方法可得到较理想的分析结果。

整体壁板填料辅助滚弯成形的动力显式分析方法

基于动力显式有限元方法,研究了整体壁板填料辅助滚弯成形分析方法。为了评估动力显式方法分析准静态问题的动态效应,引入系统动能和内能的比值作为动态影响误差,给出了确定虚拟加载速度的准则,建立了整体壁板填料辅助滚弯成形动力显式有限元模型,并进行了应力应变分析,最后对显式建模方法进行了验证。由此,为整体壁板结构参数和成形工艺参数设计与优化、成形失效分析等提供了有效的分析手段。

基于动力显式方法的岩体结构面剪切破坏特征研究

岩体中大量存在的各种不连续面,如断层、节理、裂隙等,是影响岩体工程力学特性的最重要的因素,因此,对岩体中广泛存在的结构面工程特性的研究具有重要的工程意义。在动力显式方法的基础上,对规则锯齿状的结构面进行剪切破坏特征进行分析,并进行室内模型试验。对数值模拟与模型试验的结果进行对比分析,得出归一化的锯齿状结构面在不同法向应力作用下的剪切破坏力学行为及重要剪切破坏规律,并验证了利用动力显式方法进行节理岩体工程力学特性研究的适应性。研究表明:在一定法向应力水平下,规则锯齿状结构面剪切破坏是随着剪切位移的增长而不断扩展,主要表现为结构面上的等效塑性应变分布范围与深度的不断扩大,最后达到纯摩擦的残余强度状态;等效塑性应变的扩展规律一般是在剪切方向上从试样两侧逐渐向中间扩展,对于下侧结构面而言,在达到剪切应力峰值之前,剪切应力主要分布在试样中相背剪切速度方向的一侧,在剪切峰值之后,随着结构面破坏范围不断增大,剪切应力分布趋于均匀;当正应力不断增大时,结构面发生爬坡滑移越来越困难,结构面破坏深度不断增大,峰值剪应力所对应的破坏模式逐渐变为直接剪断锯齿破坏。

环件冷辗扩弹塑性动力显式有限元分析

开发了冷辗扩弹塑性专用有限元分析程序RingForm,设计了中心差分求解动力显式有限元方程的算法。程序利用前后时间步屈服函数的值判断应变状态,采用径向返回法更新应力以减小弹塑性本构关系造成的累积误差。模拟了矩形截面环件的冷辗扩过程,与实验结果和有限元软件ABAQUS的模拟结果进行比较,证明了RingForm程序的精确性和稳定性。RingForm程序可以准确地分析开式冷辗扩过程并预测环件的宽展和端面平整度等参数。

半球形凸模拉深过程的动力显式有限元分析

本文基于连续介质力学及有限变形理论 ,建立了用于三维板料成形过程分析的有限元模型 ,开发了动力显式算法的板料成形过程模拟的有限元分析程序DESSFORM3D。采取集中质量矩阵 ,用动力显式积分的方法 ,使位移计算显式化 ,避免了由材料、几何、边界条件等高度非线性因素引起的计算收敛问题。对半球形凸模拉深过程进行模拟计算 ,并把模拟结果与实验结果进行对比 。

动态镦粗过程的动力显式有限元分析

为了研究金属的三维动态锤锻成形过程,基于连续介质力学及有限变形理论,建立了一种有限元模型.采用动力分析方法,在运动方程中加入惯性力项考虑锤锻中显著的惯性效应;根据设备的工作原理按照能量守恒定律计算变形期间的锤头速度;同时,将变形视为一个绝热过程计算变形期间试样内部的温度升高.基于建立的模型开发了动力显式有限元分析程序,模拟了铅块试样在落锤打击下的动态镦粗过程,给出了试样内部的位移、等效应变、等效应力和温度分布规律.将变形后试样几何形状、成形载荷-时间曲线和锤头速度-时间曲线的计算结果与实验结果相对比,表明了开发程序计算结果的准确性.

环件冷轧过程弹塑性动力显式算法有限元模拟

基于弹塑性变形理论，通过虚功率原理建立环件冷轧过程有限元方程，并采用对时间的中心差分格式进行求解。在进行弹塑性应力分析时，本文引入径向回映算法，并分别给出了弹塑性加载和弹性回复时的应力计算列式。开发了环件冷轧有限元模拟软件NHRing，并对矩形截面环件开式冷轧过程进行了分析计算。计算结果表明，随着轧制的进行，环件中的应变分布趋于均匀，而环件截面中心部位由于锻不透将导致端面产生“鱼尾”现象，这与实际环轧生产基本一致。

动力显式算法有限元分析中的砂漏控制

在动力显式算法有限元分析中通常采用一点积分方法，这时会出现零能模式或砂漏，引起节点速度响应的振荡，甚至出现严重的无阻尼网格变形。针对空间三锥八节点六面体等参单元，本文分析了零能模式的存在，以及为消除这一缺陷的影响所采用的砂漏控制算法，并以抗弯梁大变形问题为例，给出了出现零能模式的算例，探讨了抑制零能模式的砂漏控制方法。

动力显式有限元法辊弯成形全流程仿真技术研究

辊弯成形是大位移、大转动、有限应变的过程,具有复杂的非线性特征,成形规律难以通过传统“试错法”把握。为避免成形缺陷,降低开发成本,采用有限元法对辊弯成形进行全流程仿真,可以准确预测辊弯成形过程中应力-应变分布与变化规律,辅助工艺设计与产品开发。采用动力显式算法,可以缩减计算规模,避免隐式算法的迭代收敛问题等限制,容易实现大规模并行计算,减少计算时间。通过对槽型件的辊弯成形进行全流程仿真实例,验证了该方法的有效性。

基于动力显式算法的镍镀层钢带成形模拟

利用LS-DYNA软件采用实体单元及动力显式算法模拟了镍镀层钢带深冲成形过程。板料与模具之间采用主从面对算法,摩擦力服从库仑摩擦定律,界面结合采用固连断开接触模型。结果表明:镀层与基体在深冲成形过程中不会出现界面失效,基体与镀层应力-应变分布以及材料流动规律大致相同,但镀层的应力-应变分布情况更复杂,表现为个别地方分布的不均匀;同时通过改变板料与模具间的摩擦因数,可减小摩擦有利于材料成形性能的改善。

压边圈夹紧及拉延成形过程动力显式有限元模拟

应用动力显式有限元方法模拟具有曲面压料面的压边圈夹紧及拉延过程时 ,在压边圈夹紧阶段 ,为克服工件高速运动时由于所受约束不足带来的惯性效应的不利影响 ,采用虚拟补实压边圈进行模拟 ;在随后的拉延阶段 ,恢复采用原来的压边圈以及冲头、凹模进行模拟 。