金属体积塑性成形过程数值模拟技术与仿真系统

介绍了金属体积塑性成形过程数值模拟方法、关键应用技术及其仿真系统的构成和国内外相关软件系统，对二维、三维有限元网格自动生成技术进行了较为详细的论述，综述了金属塑性成形过程优化设计方法、有限体积法以及无网格方法的国内外现状。最后给出了目前存在的问题及其将来应努力的方向。     

有限体积法模拟铝型材挤压成形过程

研究了有限体积法模拟金属塑性成形的基本理论和关键技术，得到了适用于塑性成形的有限体积控制方程，给出了模拟过程中有限体积网格体系的建立、成形过程中金属流动的跟踪描述和时间增量步长的确定等技术处理方法。然后采用该数值模拟方法，对铝合金门窗型材的挤压成形过程进行了仿真。详细地分析了该零件在挤压成形过程中金属的流动情况，给出了成形各阶段等效应变、温度和速度等物理场量的分布情况以及整个成形过程中模具载荷／行程曲线的变化情况。研究结果证明有限体积法是一种行之有效的铝型材挤压数值模拟方法，它可以为铝型材新产品的开发设计提供理论指导。     

刚塑性无网格方法中精度影响因素的研究

将无网格方法引入金属塑性成形过程分析,基于刚塑性材料假设,采用移动最小二乘法对速度场进行逼近,利用变换法施加本质边界条件,实现了金属塑性成形过程的无网格方法模拟。在此基础上,结合典型锻造过程分析实例,重点研究了应用无网格方法分析金属塑性成形问题时,诸如:基函数、正交化与否、权函数、权函数影响域大小、积分方案、高斯积分阶次、节点分布密度以及针对体积闭锁问题而提出的体积应变率映射方法等对于模拟精度和效率的影响规律,给出了提高无网格模拟精度和效率的影响因素的选择方法。     

刚塑性无网格伽辽金方法及其在金属塑性成形数值模拟中的应用

分析了无网格方法的优点以及其在金属塑性成形过程数值模拟中的应用,结合刚塑性材料条件的假设,介绍了基于刚塑性理论的无网格伽辽金方法,运用不完全广义变分原理,采用罚函数方法引入体积不变条件,给出了其刚度矩阵方程和求解列式.平面应变锻造过程的数值算例表明无网格Galerkin方法是处理大变形畸变问题的一种有效方法.     

基于金属刚塑性/刚粘塑性不可压缩材料的无网格RKPM法

文章将刚塑性/刚粘塑性流动理论与再生核质点方法(RKPM)相结合,提出了基于刚塑性/刚粘塑性不可压缩材料的无网格RKPM法,进一步拓展了无网格RKPM法的应用范围。分别采用边界奇异权法和修正的罚函数法处理本质边界条件和体积不可压缩条件,推导了金属塑性成形过程无网格RKPM法数值模拟的刚度方程,给出了关键算法。对平面应变镦粗过程进行了数值模拟,并将模拟结果与刚塑性有限元体积成形商品化软件Deform 2D计算结果作了比较,二者吻合良好,表明了该文方法的正确性和有效性。     

改进的无网格伽辽金方法及其在三维金属体积成形中的应用研究

针对传统无网格伽辽金方法(EFGM)在构造形函数时,矩阵A容易出现不可逆的弊端,采用带权正交基函数构造形函数,在积分方案上采用单位分解积分方法,从而实现了真正的"无网格"。将改进的EFGM与刚(粘)塑性流动理论相结合,建立了改进的刚(粘)塑性无网格伽辽金方法,自主开发了金属体积成形过程无网格伽辽金方法分析程序。通过对三维金属体积成形工艺算例的数值模拟分析,及与有限元软件分析结果的比较,验证了所建立方法的正确性。     

无网格法在金属塑性成形中的研究与应用进展

介绍了无网格方法的基本原理;论述了无网格法在金属塑性成形领域里国内外的研究与应用现状;总结了相关关键处理技术,包括权函数的选取、本质边界的施加、离散积分方案、动态接触边界的自动处理以及金属塑性力学摩擦模型的选取等;最后对无网格法在金属塑性成形领域未来的研究方向进行了展望,并指出无网格法在金属塑性成形领域将有着更为广阔的发展与应用前景。     

塑性成形数值仿真精度的提高途径

探讨提高塑性成形数值仿真精度的途径,理论上介绍了塑性成形数值仿真中材料的非线性、摩擦边界条件和动态接触边界的处理等问题.给出常用于有限元分析的金属材料模型;对比划分网格不良和优良条件下的材料变形和温度模拟的差异、不同接触条件下金属变形的差异,并讨论网格重划分过程中金属体积的损失,利用实例证明塑性成形数值仿真在工业中的成功应用.     

金属塑性成形有限元模拟中材料体积变化

金属塑性成形的一个基本条件就是体积不变,但有限元模拟过程中又必然存在体积变化,从而影响了模拟精度和模拟结果。分析讨论了影响材料体积变化的三个主要因素：有限元网格变形及网格重划、增量步长、惩罚因子,并给出了相应的控制方法。     

任意模具形状的金属三维体积成形过程刚塑性无网格RKPM分析方法

将无网格方法引入三维金属体积成形分析,在给出基于刚塑性流动理论的三维无网格再生核质点方法及其基本理论方程的基础上,为了提高分析系统的通用化和自动化,采用网格法来描述任意形状的三维模具型腔曲面,给出了三维无网格法数值模拟系统中动态接触边界自动处理的非线性接触算法,实现了任意模具形状的三维体积成形过程的无网格法数值模拟。对上模为半球形的三维立方体塑性变形过程进行了数值模拟,并与三维刚塑性有限元体积成形商品软件Deform3D的计算结果作了比较,验证了本文方法的正确性。     

刚塑性无网格伽辽金方法近似方案研究

研究了最小二乘近似、再生核质点近似、径向基函数近似以及一致径向基函数近似等方案的近似特点,并将其应用于金属塑性成形过程刚塑性无网格伽辽金分析中。采用变换法修正速度场近似,采用反正切摩擦模型施加摩擦边界条件,结合金属刚塑性流动理论,建立了刚塑性无网格伽辽金方法,并分析了各近似方案在金属塑性成形过程分析中的应用特点和前景。通过典型函数近似和塑性成形过程的模拟近似,获得了关于各近似方案近似能力和在成形过程分析中应用的一些结论。     

金属成形过程的无网格热力耦合分析

在中高温条件下的塑性成形过程模拟中,考虑温度对材料性质的影响非常重要.基于刚粘塑性材料假设,提出了金属成形过程的无网格热力耦合分析方法,推导给出了无网格方法应用于金属成形过程热力耦合分析的理论公式及相应的模拟分析步骤,采用集中热容方法解决了在瞬态温度场分析中的温度常震荡的问题,并编写了相应的分析程序.应用建立的方法对典型塑性成形过程进行了无网格方法分析,并与有限元方法分析结果进行了比较,验证了本文所建立方法的可行性.     

基于绿色制造的金属塑性精成形

金属塑性成形加工在产品制造过程中具有举足轻重的地位。但传统的加工方法存在以下不足：材料利用率很低；能源浪费严重；振动、噪声对操作工人以及周边环境产生严重危害和污染。本文综合分析了传统金属塑性成形加工在资源、能源及环境等方面存在的普遍症结，提出了节约资源、能源、环境保护，确保可持续发展是金属塑性成形理论与技术发展的重大课题。实现绿色塑性成形加工，应从技术、工艺和设备三方面入手，走金属塑性精成形之路。     

金属塑性成形过程的微观组织模拟与优化技术研究现状

介绍了金属塑性成形过程中微观组织演变的数学模型和常用的微观组织优化目标函数 ,给出了金属塑性成形微观组织模拟和优化的主要方法———微观遗传算法和灵敏度分析方法的基本原理 ,叙述了近年来国内外金属塑性成形微观组织模拟与优化研究概况。     

三维有限元模拟技术在金属塑性成形中的应用

金属塑性成形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程，有限元法是用于金属成形过程模拟中一种有效的数值计算方法。本文概括地介绍了弹塑性、弹粘塑性、刚塑性、刚粘塑性四种有限元法，系统地讨论了有限元模拟中的关键技术，即几何模型的建立、单元类型的选择、网恪的划分与重划分、接触和摩擦问题等技术，并结合实例说明了三维有限元模拟在金属塑性成形领域中的具体应用。最后，基于现存问题提出了自己的见解。     

塑性成形过程的缺陷分析模型及其应用

金属塑性成形中会出现各种对生产不利的缺陷，严重的会使生产无法进行。本文结合塑性成形工艺分析的经验公式、损伤与断裂理论以及数值模拟技术等，综述了塑性成形过程各种缺陷的分析模型及其应用情况，同时探讨了缺陷的种类以及产生的机理等问题。     

金属塑性成形有限体积数值模拟

将模拟流体运动的有限体积方法引入分析金属塑性成形问题 ,简要地介绍了有限体积法模拟金属塑性成形的基本理论方法 ,并给出了相应的应用实例来证明该方法的有效性     

塑性成形有限元模拟六面体网格划分和再划分技术

总结了使用三维六面体单元有限元技术模拟塑性体积成形时的网格自动划分技术和自适应网格再划分技术,并分析了各种技术的优缺点。     

金属塑性成形有限元分析中的网格生成与重划

介绍了金属塑性成形有限元分析中的网格生成与重划的现状,方法与实现技术,针对现状提出了存在并急需解决的问题。     

反挤工艺三维刚塑性有限元模拟及其局部网格细分技术的应用

利用建立的通用三维刚塑性／刚粘塑性有限元数值模拟系统ＳｉｍｕⅢ对方坯料的反向挤压工艺进行了成形过程模拟，分析了金属的流动规律和初始网格划分不合理所引起的误差，进行提出采用局部网格细分以准确地模拟金属的变形规律，模拟结果与文献中的模拟结果和实验结果对比，非常吻合。