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10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．数值模拟所得的位移场的形态与实验吻合．     

动力松弛法在板料成形有限元分析中的应用

建立了用于板料成形分析的动力显式算法有限元模型，采用中心差分法导出了显式向前计算格式，由此可以避免因几何及材料非线性引起的迭代计算。利用集中质量矩阵和Ｒａｙｌｅｉｇｈ阻尼形式使计算大大简化。为了保证中心差分计算的稳定性，根据Ｇｅｒｃｈｇｏｒｉｎ定量对计算时间步长进行了估计。在此模型的基础上开发了有限元程序，并对方盒零件和汽车内覆盖件的成形进行了模拟计算。     

轧制过程的显式动力学有限元模拟

分析了显式动力学弹塑性有限元方法的计算过程,并用其对平板轧制问题进行了模拟计算·模拟时轧辊采用刚性材料模型,轧件采用双线性强化材料模型,轧件具有一定的初始速度并向辊缝运动,咬入后靠摩擦完成轧制过程·通过模拟计算,得出咬入、稳定轧制和抛钢阶段整个轧制过程的应力应变场·将板宽对称中心线轧制压力分布的计算结果与实验值进行对比,表明计算结果准确·另外通过对计算结果进行分析还可以得出,在稳定轧制阶段存在弹性预变形区、塑性变形区和弹性恢复区;轧制压力沿接触面的分布在入口和出口的变化梯度较大,中间区域的变化梯度较小·     

箔材激光弯曲成形的有限元模拟

建立了箔材微尺度激光弯曲成形的三维热力耦合有限元模型,并采用大型非线性有限元软件MSC.Marc对其激光弯曲成形过程进行数值模拟.通过模拟计算得到了箔材弯曲变形过程中的温度场、变形场与应力应变场.分析了应力、温度、变形三者之间的内在关系.研究发现:采用功率为25 W,光斑直径为0.2 mm的激光光束,以100 mm/s速度扫描厚度为0.1 mm的不锈钢箔,其弯曲成形的主要机理为温度梯度机理.     

方形覆盖件成形动力显式有限元分析

基于连续介质力学及有限变形理论，建立了退化四节点壳单元的动力有限元模型，用于覆盖件成形分析．数学模型采用物质坐标系中的修正的拉格朗日描述，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．根据此模型编制的程序模拟了一方形覆盖件的成形过程．     

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.     

TA2板料激光热应力弯曲成形 及其力学性能研究

用HVS-1000显微硬度测试仪、X-350A型X射线应力测定仪,以2.5 kW SM2000SM快轴流CO2激光器对0.6 mm厚的TA2板料进行扫描,按照正交试验理论安排成形工艺参数,研究了TA2板料弯曲成形时主要工艺参数对弯曲角度的影响,以及试样表面残余应力的分布和试样断面上的显微硬度变化。结果表明：正交试验中的4个工艺参数的作用是不同的,按其变化对弯曲变形量影响的大小排序,依次是扫描次数、光斑直径、激光束功率、扫描速度;成形参数对试样表面的残余应力分布也存在一定的影响;试样变形区断面上的显微硬度变化呈现出一定的规律。     

重力坝-库水-淤砂-地基系统动力分析的时域显式有限元模型

为了研究淤砂层对高坝地震反应的影响,建立了重力坝库水淤砂地基系统动力分析的二维时域显式有限元模型,其中将淤砂层模拟为液固两相介质,并严格考虑了坝体、库水、淤砂层和地基间的动力相互作用。该模型的特点在于不同类型介质都以位移向量为未知量,采用时域显式逐步积分方式求解,不需要求解联立方程,因此节省计算时间和内存,可以非常方便地用于坝体线性和非线性动力反应分析。文中还应用所建立的模型,分析了淤砂层饱和度及厚度对坝顶加速度反应的影响,结果表明淤砂层可能会对坝体反应产生重要影响。     

方形覆盖件成功动力显式有限元分析

基于连续介质力学及有限变形理论，建立了退化四节点壳单元的动力有限元模型，用于覆盖件成形分析，数学模型采用物质坐标系中的修正的拉格朗日描述，采取集中质量矩阵，用动力积分的方法，使位移计算显示式，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，根据此模型编制的程序模拟了一方形覆盖件的成形过程。     

基于显式动力学的滚动轴承接触应力有限元分析

用solid edge软件建立滚动轴承的实体模型,在ANSYS/LS-DYNA中生成有限元模型,实现了对滚动轴承的运动过程进行数值模拟,并着重讨论了滚动体接触应力的变化规律.将计算结果与赫兹解进行比较,说明了本次仿真是可行的.     

管材弯曲成型过程的有限元模拟

采用拖带坐标系下的退化壳单元,以及动态显式有限元方法求解管材在弯管机上的弯曲成型问题。管材的材料特性假定满足Ｈｉｌｌ各向异性的弹塑性准则,弯管机的弯曲模和压力模波假定为刚性表面,接触力通过罚参数方法计算。通过文中的几个算例表明,该方法是有效的。     

板料成形有限元分析的发展综述

在参阅和分析大量有关文献的基础上,对有限元法的产生和弹塑性有限元的发展进行了总结,特别是对当前应用广泛的板料成形有限元数值模拟在国内外的发展概况和发展趋势进行了详尽的剖析,为深入了解板料成形有限元的发展提供了有益的参考.     

板料成形有限元分析的发展综述

在参阅和分析大量有关文献的基础上,对有限元法的产生和弹塑性有限元的发展进行了总结,特别是对当前应用广泛的板料成形有限元数值模拟在国内外的发展概况和发展趋势进行了详尽的剖析,为深入了解板料成形有限元的发展提供了有益的参考.     

板料成形有限元分析的发展综述

在参阅和分析大量有关文献的基础上,对有限元法的产生和弹塑性有限元的发展进行了总结,特别是对当前应用广泛的板料成形有限元数值模拟在国内外的发展概况和发展趋势进行了详尽的剖析,为深入了解板料成形有限元的发展提供了有益的参考。     

锆板轧制模拟的显式动力与隐式静力有限元法比较

针对用作核燃料元件金属包壳的锆合金板建立三维有限元模型,分别运用显式动力与隐式静力有限元法实现了轧制加工的数值模拟.对两种模拟方法下轧制后工件的几何尺寸、接触面上的轧制压力分布等计算结果进行了分析与比较.研究结果表明:通过选取合理的质量放大因子,显式算法的计算效率远高于隐式算法;而隐式静力方法的计算结果比显式动力方法更加平滑;在轧板中部和远离接触表面处,两种方法所得轧制后工件的尺寸吻合得很好;并且两种方法所得稳定轧制阶段的工件表面接触压力分布总体上较为吻合.所做工作可为核燃料元件轧制数值模拟方法的合理选取提供参考.     

黏弹性流体饱和孔隙介质动力反应分析的显式有限元方法

黏弹性流体饱和多孔介质模型比单相介质或者弹性饱和孔隙介质更接近实际的土层介质,应用该模型研究土层介质的动力响应更为合理。用数值方法研究了半空间黏弹性流体饱和孔隙介质的动力时域响应。根据Biot黏弹性流体饱和两相多孔介质波动方程,采用解耦技术,建立了以固相位移和流相位移为未知量的黏弹性流体饱和孔隙介质动力分析的一种显式有限元法。该方法克服了隐式方法需要求解联立方程组的缺点,具有节省计算机内存空间和计算时间的优点。与解析解比较表明,该算法具有较高的计算精度;最后以一维黏弹性流体饱和孔隙介质为例,分析了黏性系数对动力响应的影响。     

板料激光直线扫描弯曲角度的解析模型

基于传统固体力学的平衡方程和相容性关系,同时考虑了板料激光成形中加热阶段的塑性变形和冷却过程的弹性变形,利用已有的激光扫描温度分布模型,建立了板料成形弯曲角度的解析模型.通过与实验数据相比,验证了该模型的准确性;与Vollertsen和Yau模型的比较结果表明,该模型精度远远高于现有其他的解析模型.     

显式有限元侵蚀接触搜索算法研究

侵蚀接触是弹体穿甲/侵彻等冲击动力学问题数值模拟与显式有限元程序的核心算法.文中基于接触界面的点-面离散模型,发展了一种有效、精确的侵蚀接触搜索算法.新算法通过引入历史状态量跟踪从点对主片的穿透历史,并结合接触强度方法,克服从点对主片穿透定义的歧义性,精确确定出从点-主片接触对及其相应的接触方向;对于接触点计算,建立了一种非迭代的计算方法,提高了接触计算的稳定性.文中算法基于自主研发的大型并行显式有限元程序PANDA-Impact实现,并利用典型算例进行了验证.数值模拟结果表明,文中建立的侵蚀接触搜索算法可以用于复杂问题模拟并具有较高的计算精度.      

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．     

拟动力试验中改进的显式数值积分方法

文章根据在拟动力试验中使用的显式积分方法的特点,提出一种改进的显式积分方法,介绍了具体的实施步骤;详细研究了这种方法的稳定性、精度、数值耗散特性、误差传播与累积特性。理论分析及算例计算结果表明,这种改进方法通过3个系数的调整可以具有显式Newmark法(NEM)或无条件稳定显式算法(UEM)的优点,并且可以通过系数选择实现抑制虚假高频振荡的影响,同时对低阶振型反应能准确地计算,并且此时的误差传播特性要好于其它显式积分方法。