基于一致径向基函数的金属塑性成形过程无网格方法分析

径向基函数满足δ条件,可以直接施加本质边界条件.通过耦合多项式基函数可以精确重构任意多项式.将无网格伽辽金方法引入到塑性成形过程模拟,结合刚塑性材料的假设,提出基于一致径向基函数的无网格刚塑性伽辽金方法.采用体积应变率映射法处理体积不可压缩条件;采用反正切摩擦模型在局部坐标系下施加摩擦力边界条件,实现任意边界形状的塑性成形过程模拟.对典型塑性成形过程进行无网格方法分析,并与刚塑性有限元方法及试验数据进行比较,验证了建立方法的可行性.     

金属塑性成形过程无网格伽辽金法数值模拟技术研究

将无网格伽辽金法与刚(粘)塑性流动理论相结合,对无网格伽辽金法在金属塑性成形过程数值模拟中的应用技术进行了研究,分别采用混合变换法和罚函数法实现速度边界条件和体积不变条件,提出了基于刚(粘)塑性力学流动理论的无网格伽辽金法,给出了金属塑性成形无网格伽辽金法数值模拟的关键算法,拓展了无网格方法在金属成形领域的应用范围。典型算例的数值计算结果表明了方法的可行性。     

基于刚塑性流动理论的无网格伽辽金方法

为了对金属体积成形过程进行数值模拟，给出基于刚塑性流动理论的无网格伽辽金方法。由于移动最小二乘近似的非插值特征给无网格伽辽金方法的应用带来了一定的困难，将再生核质点法中的完全变换法与无网格伽辽金方法相结合，通过对速度场的移动最小二乘近似进行修正，实现速度边界条件的精确施加；采用罚函数法引入体积不可压缩条件，运用刚塑性材料的不完全广义变分原理，给出基于刚塑性流动理论的无网格伽辽金方法的离散控制方程以及收敛判据和收敛控制方法。数值计算结果表明方法的可行性及有效性。     

刚塑性无网格方法中体积闭锁问题的缓解算法

将无网格伽辽金方法引入金属塑性成形过程分析,在给出基于刚塑性理论的无网格伽辽金方法及其基本理论方程的基础上,重点研究应用无网格方法分析金属塑性成形问题时所面临体积闭锁问题的缓解算法,采用体积应变率映射方法,对能量速率泛函中的体积应变率进行修正处理,通过将速度场计算的体积应变率映射到低维空间,降低独立约束方程数目,从而建立体积闭锁现象的缓解算法。应用所建立的方法对典型锻造过程进行了无网格分析,结果表明,该算法能够有效解决体积闭锁问题。     

基于配点型无网格法的金属体积成形过程数值模拟

基于配点型无网格法的基本原理，阐述了采用配点型无网格法求解偏微分方程的步骤和方法，推导了刚塑性二维轴对称问题的配点型无网格法求解公式。以汽车气门弹簧座冷挤压过程为例，对金属体积成形的塑性变形情况进行了模拟分析。算例表明，配点型无网格法不需要借助背景网格或有限元网格进行数值积分，解决了伽辽金型无网格法计算效率低的问题。计算结果与有限元法比较接近，说明配点型无网格法用于金属塑性大变形过程数值模拟是可行性的。     

金属塑性成形过程的无网格LRPIM方法分析

结合微可压缩刚塑性材料的流动法则,利用局部加权残量法推导金属塑性成形过程的离散系统方程。采用径向基函数耦合多项式基函数构造无网格点插值法的形函数,用三次样条函数作为权函数。建立基于无网格局部径向基点插值法(local radial points interpolation method,LRPIM)的二维金属塑性成形离散控制方程,给出关键算法。径向基函数具有δ函数性质,因此可以很方便地施加本质边界条件。所有数值积分都在规则形状的局部域及其边界上进行,不需要积分背景网格,是一种真正的无网格法。对典型塑性成形过程进行LRPIM方法分析,并将数值结果与刚塑性有限元法计算结果和实验数据进行比较,结果吻合良好,表明所提方法的可行性和有效性。     

二维无网格伽辽金-有限元耦合方法的研究

论述无网格伽辽金方法（element-free Galerkin method,EFG）的基本原理－－移动最小二乘原理（moving leastsquare,MLS）和EFG方法的位移近似函数，给出变分方程及离散方程。对无网格伽辽金－有限元耦合（EFG－FE coupling）方法进行详细阐述。编制相应程序，通过算例表明拉格朗日乘子对强制边界条件的作用及无网格伽辽金方法在权函数参数变化时的收敛特性，论证无网格伽辽金－有限元耦合的有效性。     

无网格伽辽金方法在线弹性断裂力学中的应用研究

通过对移动最小二乘形函数进行局部修正,将混合变换法应用于无网格伽辽金方法,给出分析线弹性断裂力学问题的有效的无网格伽辽金方法。这一方法克服了无网格伽辽金方法中常用的拉格朗日乘子法和罚函数法的缺点,实现了本质边界条件在节点处的精确施加。运用线弹性断裂力学理论,采用基于t-分布的新型权函数和部分扩展基函数,对有限板单边裂纹的应力强度因子和拉剪复合型裂纹的扩展进行分析。由于该方法仅需节点信息,而不需要节点的连接信息,从而避免了有限元方法中的网格重构,大大简化了裂纹扩展的分析过程。数值计算结果表明了方法的有效性。     

B样条小波基自适应无网格迦辽金法应用于刚塑性成形模拟

无网格方法适合大变形计算和自适应分析,是进行刚塑性成形过程仿真的比较有潜力的方法。利用样条小波的多分辨分析特性,基于刚塑性变形的特点,通过实现刚塑性场量的两尺度分解技术,将场变量分解成低尺度成分和高尺度成分,利用高尺度成分判断求解高梯度区域;利用基于局部Delaunay三角化的细分方案实现高梯度区域节点的自适应细分,最终实现一个应用于刚塑性成形仿真的样条小波基自适应无网格迦辽金法,并用实例验证算法的稳定性和有效性。     

板带轧制过程二维流函数-无网格伽辽金求解方法及其应用

针对无网格伽辽金法(Element free Galerkin method,EFGM)在求解板带轧制过程塑性变形时计算效率低及边界处理相对复杂等问题,在保留EFGM的基本求解思想与框架基础上,将流函数引入EFGM,推导建立一种针对板带轧制过程的二维无网格方法——流函数-无网格法(Flow function-element free Galerkin method,F-EFGM)。由于在该方法中,以求解域内各节点流函数值为未知变量,速度场通过流函数求导得到,进而求解其他场量,实现了对刚度矩阵的降阶。采用流函数作为未知基础变量不仅能自动满足体积不可压缩条件,还使本质边界条件和摩擦边界条件的施加更加简便。为考核验证该方法,建模并仿真分析二维平面应变轧制过程,发现计算效率比原EFGM大大提高,计算结果与经典文献的刚塑性有限元计算结果和文献中实测结果吻合较好。     

基于有限变形弹塑性本构方程的金属粉末压制成形力学建模及数值模拟

报告在中国国家自然科学基金重点项目“金属粉末高致密化精密成形系统技术基础及应用”、国家高技术研究发展计划(863计划)“高性能粉末冶金材料温压精密成形技术”和广东省自然科学基金研究团队项目“金属粉末精密成形先进制造系统的理论及应用研究”的共同资助下,所提的基于有限变形弹塑性本构方程的金属粉末压制成形力学建模及数值模拟研究成果。在分析比较椭球面屈服准则和岩土类材料屈服准则的基础上,选择适用于金属粉末材料等可压缩连续体的椭球面屈服准则。     

特大型零件热态成形制造技术基础研究

在中国国家自然科学基金重点项目《特大件成形制造技术基础研究》、国家科技支撑计划课题《大型轧机共性技术》、国家重点基础研究发展计划(973计划)前期研究专项《大型零件热态成形制造虚拟技术基础研究》,以及中国河北省科技攻关项目《大型轧机共性技术》和《特大件成形制造技术基础研究》共同资助下,以大型锻钢轧辊(辊身直径超过1 000 mm或质量大于100 t)为对象,通过宏观 微观强耦合建模,解决铸造缺陷信息遗传、孔洞锻合条件、形变焊合条件、材料断裂准则构建,以及热 力 微观组织耦合建模等关键技术问题,建立以淬硬层深度数值预测技术为核心的热处理工艺分析与优化系统,提出基于非均质轧辊辊间接触力学模型的轧辊强度设计方法,构建起大型锻钢轧辊热态成形制造与服役评估的多学科耦合决策支持理论体系,提出理论研究报告。针对缩孔和气孔等大型铸钢锭铸造中的孔洞缺陷控制,以大锻件内部孔洞锻造闭合过程为科学问题,以大锻件内部有效锻合区域数值预测为目标,将有限元方法与人工神经网络技术相结合,利用神经网络的非线性映射能力,描述材料变形抗力、温度、应力应变与孔洞闭合程度之间的复杂关系,将孔洞锻合过程有限元模拟结果作为神经网络训练样本,建立起温度、应力和变形等多场耦合作用下的孔洞锻合条件模型(VCCM)。针对孔洞形变焊合机理与物理模拟模型一致性问题,以消除大锻件心部残留微孔隙,实现物理闭合状态下的锻合孔洞缺陷的真正冶金结合为目标,基于临界闭合孔洞界面接触力学原型和原子高温扩散理论,以界面接触应变和高温环境作为孔洞焊合的驱动力,利用高温和大变形对闭合孔洞界面扩散焊合的有利影响,提出适用于大锻件在锻造成形阶段的内部孔洞缺陷形变的形变焊合方法,通过物理模拟实     

面向大批量定制的产品族建模关键技术研究

实施大批量定制生产的关键很大程度取决于面向大批量定制的产品设计技术。在中国国家自然科学基金项目 《异地制造资源的快速构造与运行控制》和广东省自然科学基金团队项目《实现数码工厂的重大基础关键技术研究》的联合资助下，围绕基于产品平台的产品族开发设计思想，对产品族建模关键技术，针对面向客户群体的产品差异化需求分析能力不足、产品族模型，以及数据建立过程复杂等问题，开展以下研究。 针对产品设计阶段不同层次的客户群体对产品的需求，提出基于效用分析的客户差异化需求建模方法。采用模糊逻辑神经元聚类模型完成对客户的聚类划分，采用模糊映射理论实现量化的需求效用数据与模糊偏好语言术语的转换，利用数据挖掘技术中的Apriori算法建立客户群体倾向的产品需求模型，将客户对概念产品的模糊评价转化为量化的需求效用值，消除客户需求信息的模糊性。     

大型低速增压风洞制造关键技术与成形机理

在中国国家自然科学基金重点项目《特大件成形制造技术基础研究》和中国哈尔滨市科技创新人才研究专项资金项目《异型截面法兰的精密弯曲成形技术》共同资助下,针对中国4 m量级试验段尺寸低速增压风洞(PLSWT)关键制造技术开展理论研究。PLSWT关键制造技术由8 500 mm环形密封法兰模压弯曲制造技术、双三次曲面构型收缩形体曲面板材半多点成形工艺、风洞全尺度有限元分析及气压结构强度校核共同组成。提出PLSWT关键制造技术体系研究报告。创立了8 500 mm环形密封法兰(RSF)模压弯曲成形制造技术。     

RIGID-PLASTIC/RIGID-VISCOPLASTIC FEM BASED ON LINEAR PROGRAMMING—THEORETICAL MODELING AND APPLICATION FOR AXISYMMETRICAL PROBLEMS

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲＰ/ＲＶＰＦＥＭｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍｅｔａｌｆｏｒｍｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｔｒｏｕｂｌｅｓｈｏｏｔｉｎｇｏｆｍｅｔａｌｆｏｒｍｉｎｇｄｅｆｅｃｔｓｓｕｃｈａｓｗｒｉｎｋｌｉｎｇａｎｄｂｒｅａｋａｇｅ ,ｒａｐｉｄｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｄｕｃｔｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ ,ａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｆｏｒｍｉｎｇｄｉｅａｎｄｉｔｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ .Ｆｒｏｍｔｈｅｅｎｅｒｇｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ,ｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆａＲＰ/ＲＶＰＦＥＭｓ…     

2018年度机械工程学科国家自然科学基金管理工作综述

介绍了2018年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械工程学科（工程科学二处）科学基金项目的申请、评审和资助情况以及科学基金项目的进展与结题情况;总结了项目执行过程中取得的典型性创新成果;阐述了机械工程学科在学术交流与合作、人才培养、团队建设等方面的具体举措及取得的成效。     

2017年度机械工程学科国家自然科学基金管理工作综述

介绍了国家自然科学基金委员会（以下简称“基金委”）工程与材料科学部工程科学二处（机械工程学科）2017年度科学基金项目的申请、评审及资助情况以及2016年度科学基金项目的结题、进展情况,总结了项目执行过程中存在的问题,回顾了学科在学术交流与合作、人才培养、团队建设和项目布局等方面的管理举措,列举了2017年度本学科资助下我国机械工程领域取得的最新进展和典型成果。