有限元方法在金属塑性成形中的应用

有限元法是应用于金属塑性成形数值模拟中的一种有效的数值计算方法.详细介绍了弹塑性、刚塑性、粘塑性3种有限元法.刚塑性有限元法适用于大塑性变形,包括板带、型钢轧制和环件轧制的模拟分析等.弹塑性有限元法在金属塑性成形数值模拟中应用最广.与刚塑性方法相比,弹塑性有限元法还能有效处理卸载问题,计算残余应力和应变.而粘塑性有限元法适用于金属热变形或强化不显著的软金属变形.同时,结合国内外最新的具体实例说明了这些方法在金属塑性成形领域中的具体应用,展望了有限元方法在金属塑性成形中的发展.     

金属体积成形过程有限元模拟中六面体网格重划技术的研究

针对金属体积成形过程有限元模拟中的网格重划问题,提出了基于边界构形的有限元网格重划技术,并对其中的一系列技术处理进行了详尽的讨论。将该技术应用于矩形块体镦粗过程的有限元模拟中,较好地解决了六面体网格重划问题。     

塑性有限元在金属轧制中裂纹演变模拟的研究进展

综述了金属轧制过程中裂纹演变塑性有限元模拟的研究进展。介绍了刚塑性有限元和弹塑性有限元的原理;着重介绍了轧制中轧件边角部裂纹、轧件表面裂纹和轧件内部裂纹的有限元模拟国内外最新理论和应用进展,并总结了国内外的研究特点;最后展望了塑性有限元未来发展趋势。     

LY12超塑性成形有限元分析

基于LY12铝合金超塑性材料属性建立了弹-粘塑性本构模型.利用该本构模型并结合最大等效应变速率控制压力变化算法对LY12铝合金板超塑性圆杯成形进行数值模拟,得到圆杯变形过程中的应力应变分布、板料厚度变化及所需成形时间.根据模拟获得的优化压力时间曲线对圆杯进行超塑性气压胀形加载实验,制件厚度分布与模拟结果非常接近.     

金属塑性成形三维有限元模拟软件3D - PFS的开发

金属塑性成形过程的三维有限元模拟仿真是否有效的关键在于快速适用的算法和有效的模拟系统.介绍了自主开发的三维刚塑性/刚粘塑性有限元模拟分析软件3D-PFs的组成及关键技术问题的处理,并给出了计算实例.结果表明:利用该系统可实现对体积和板料成形过程的模拟分析,获得成形过程中材料在模腔中的流动情况及成形规律,该系统是研究金属塑性成形的有效工具.     

镁合金体积成形进展

简要介绍了国内外学者、科技人员进行的ZK30,ZK60,AZ31,AZ31B,AZ61,AZ80,MB15等镁合金材料锻造、挤压方面的基础研究进展和一些简单的产品开发,阐明了镁合金从基本研究到镁合金产品产业化和商业化的发展方向.     

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.     

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.     

塑性有限元法在金属轧制过程中组织演化模拟进展

介绍了塑性有限元法在金属轧制过程中组织演化模拟的发展历程和新进展,包括刚塑性有限元法和弹塑性有限元法的理论基础;通过物理冶金模型有限元模拟轧制过程中的组织演变;元胞自动机与有限元结合进行轧制过程多尺度综合模拟;利用晶体塑性有限元研究轧制过程中成形极限、取向织构和空洞长大行为等。最后展望了其今后的发展趋势。     

金属板材单点渐进塑性成形过程的计算机模拟

研究了金属板材单点渐进塑性成形的成形机理,通过建立渐进成形的变形模型,详细分析了变形过程中受力的情况及成形过程,利用ANSYS软件对成形过程进行了计算机模拟.     

基于有限元法的轮毂成形工艺对比

目的对比某型号轮毂成形的工艺方案。方法对轮毂在不同条件下的成形过程进行了数值模拟和实验研究,分析成形工艺对应力分布、应变分布、金属流动速度场、成形载荷及内部组织的影响。结果坯料在800℃下采用闭式模锻所需成形载荷小,模具结构较简单,内部组织为粒状珠光体,力学性能优于其他2种方案下的内部组织魏氏体。结论闭塞式挤压和闭式模锻成形等效应力、等效应变、金属流动速度场、成形载荷及内部组织各不相同。模拟结果可以指导实际生产中工艺方案的选择。     

Finite Element Modelling and the Experimental Verification of Superplastic Forming

FEM analysis has proved to be a powerful investigative tool capable of encompassing all the aspects that characterise an SPF process. However, despite the high potential of FEM programs they do not allow one to directly and suitably obtain the thickness of a sheet product for high deformation values, as commonly occurs in SPF processes. Many papers have been published on finite element analysis of S.P.F. process but the question of calculus accuracy in thicknesses of a sheet product has not been directly investigated. This problem has been already considered by the authors in a previous study which proposed an algorithm to determine thicknesses for a specific application. The software set up starts out with the results of the FEM modelling, keeps track of the deformation undergone by each element of the mesh and calculates to a good approximation the thicknesses at the end of the forming. Although the original version of the algorithm could only be used for the application studied an updated version is introduced in this study that can be used for any case. In other words, the software generates the thickness profile at the end of the analysis independently of technological set up, item shape and type of simulation (3D and 2D). The proposed algorithm was tested with reference to the superplastic forming of an item of simple geometry beginning with a thin circular plate blocked at the edges and put under constant hydrostatic pressure on one side. The test material, made superplastic by means of a series of repeated laminations, was characterised using an alternative method to the traditional tension test. The results of the experiments are in good accordance with the numerical predictions both in terms of thickness distribution and forming times.     

UOE焊管成形三维有限元模拟

建立了UOE焊管成形过程的三维有限元模型,模拟具有大变形和复杂接触的成形过程,分析板料各个成形段的回弹,获得了不同成形段板料的变形构形、等效塑性应变分布以及成形载荷的变化。研究结果可为UOE工艺设计以及评估成形机组制管能力提供指导。     

颤振激励条件下的反挤压有限元模拟分析

目的 针对“难成形零件”提出的电液颤振挤压成形技术,理论研究颤振对冷挤压成形的影响规律。方法 通过离散化处理颤振速度,对挤压筒和顶杆分别施加颤振激励,利用DEFORM-3D软件有限元模拟,分析比较不同颤振激励下的行程载荷、摩擦力、速度场和应力应变场。结果 在挤压成形过程中,材料流动规律会由于颤振激励的存在而发生改变,在局部区域,材料流动速度较传统挤压时有较大提高;当颤振最大速度小于挤压速度时,颤振对挤压力、摩擦力、等效应力和等效应变的影响并不显著,当颤振最大速度大于挤压速度时,颤振可降低挤压力与摩擦力,改变等效应力和应变分布,但并不影响最大等效应力值。结论 颤振激励影响材料流动规律,对挤压力、摩擦力和应力应变场的影响存在一个拐点,为电液颤振冷挤压成形技术的推广应用提供了一定理论依据。     

AA5B02 铝合金三通管充液成形工艺研究及参数优化

目的基于有限元数值模拟软件Dynaform对三通管的成形工艺进行优化。方法分析不同的初始压力、成形压力、轴向进给力、背压平衡力和合模力等对三通管成形的影响。根据成形过程进行模拟,得到分布应力图、厚向应变图、成形极限图等结果,根据模拟结果对零件的成形性进行分析,预测减薄破裂、起皱和回弹等缺陷。结果初始压力在防止侧推头将管坯推皱的前提下,取值应越小越好。成形压力和最大压力能保证减薄率、增厚率和成形度的要求即可。轴向进给对最终的成形质量影响较大。随着摩擦因数的增大,零件的减薄率不断增加,但是增厚率是先减小后增大。结论根据数值模拟的结果能够很好地优化三通管的成形工艺方案。     

有限元法在粉末成形中的应用

对粉末成形的本构方程和有限元列式进行了系统全面的推导，并详细分析和讨论了有限元法分析粉体成形时的关键技术及目前粉末成形数值模拟存在的问题。     

板料成形数值模拟有限元求解算法

正确选用有限元求解算法是成形模拟成功的关键技术之一。阐述了板料成形数值模拟的4种有限元求解算法,即静力隐式算法、动力显式算法、静力显式算法和一步成形法,并对这4种算法进行了论述和比较,介绍了其在实际中的应用,探讨了在板料成形模拟中如何选择有限元算法进行可靠、高效的有限元分析。     

一种微管单点成形有限元分析及成形机关键零部件承载分析

目的 为进一步扩展渐进成形技术在管件成形加工方面的应用,提高微管的成形复杂度、缩短加工时间,设计一款微管渐进成形机,对关键零部件承载及管件单点成形进行有限元分析.方法 通过对管件渐进成形机中关键零部件的静力学分析,根据有限元软件得到的仿真数据,对渐进成形机关键零部件进行尺寸修正和强度校核.结果 在管件的渐进成形加工中扩径20％的情况下管件壁厚平均减薄率为7.7％,管件渐进成形机的最大工作半径为83 mm.结论 管件成形机可达到设计要求,通过对管件加工工具的结构进行设计和优化,在保证零件强度的同时提高管件的扩径范围,在提高管件加工速度和可加工复杂度的同时降低减薄率.     

反复锻压剧烈塑性变形的有限元分析

采用Deform-3D有限元软件模拟了反复锻压剧烈塑性变形,分析了加工过程中试样的流动、温度、应力以及应变分布。研究发现锻压过程中各部分质点流动的速度大小和方向都不相同。随着起始锻压温度的升高,试样同一部位温升数值逐渐降低。试样内大部分区域在3个方向都承受压应力,有利于细化显微组织的剪切变形始终存在。第一道次锻压完成后试样中应变分布很不均匀,随着加工道次的增加,累积应变及其分布均匀程度都不断提高。